西交大研究提出細胞群體運動與變形新模擬方法
時間：2024-04-02 來源：中國科學報
西安交通大學徐光魁教授團隊結合細胞微納結構特征和活性分子的力-化學反饋回路，開發出基于結構剛度矩陣的高效離散頂點模擬方法，用于研究細胞群體運動與變形的時空演化過程。近日該研究成果發表在《納米快報》上。
研究示意圖。（課題組供圖）
研究結果表明，該離散模型能夠定量地捕捉擴散集體細胞中的一些關鍵特征，包括X型波和細胞間應力的累積等。此外，研究人員證明了所提出模型定量捕獲不同波模式的能力，包括實驗中報道的X模式波（正常上皮細胞）和V模式波（腫瘤上皮細胞），以及介于兩者之間的新型W模式波。重要的是，研究人員揭示了這些波模式之間的相變是由細胞主動力的分布形式所控制的。上述發現為致密細胞層中波的涌現、變化和調節提供了新的見解。
研究團隊開發的離散模擬模型和連續理論方法可以定量地捕捉細胞群體運動的涌現行為。揭示了細胞主動力分布對波的模式（X，V和W模式）之間相變的調節作用。這些發現強調了局部細胞的幾何特征和力學性質對整個組織運動和變形的影響。在發育和傷口愈合過程中，局部細胞密度和收縮性的轉變具有指導組織修復與再生的潛力。對于腫瘤組織，這些機制則可能被癌細胞操縱以增強其侵襲能力。同時，這些多細胞波等涌現現象可以反映細胞群的局部變化。
相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c04876
