定量生物学 > 组织与器官
[提交于 2025年5月30日
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标题: 趋化性驱动的不稳定性支配着多细胞簇的大小、形状和迁移效率
标题: Chemotaxis-Driven Instabilities Govern Size, Shape and Migration Efficiency of Multicellular Clusters
摘要: 多细胞簇的整体趋化性迁移在多种生理背景下是一种重要的现象,从胚胎发育到癌症转移均涉及此现象。 这类簇常常表现出有趣的形状动力学和不稳定性,但它们的物理起源、功能优势以及在整体趋化性迁移中的作用仍不清楚。 在这里,我们结合了计算建模和体外恶性淋巴细胞簇迁移的实验观察,以了解这些动态如何源自趋化性反应与细胞间相互作用之间的相互作用。 我们的基于细胞的计算模型整合了细胞的主动推进、运动接触抑制、趋化性吸引响应,以及细胞间的排列、粘附和排斥相互作用。 我们发现,在低浓度的趋化性吸引物梯度下,簇保持流体状态并维持一致的向前迁移。 然而,在超过一个阈值梯度的情况下,簇显示出由局部簇形状依赖的速度差异引起的不稳定性,这导致它们在垂直于梯度的方向上拉长并最终分裂。 与我们的体外数据对比显示,预测的簇不稳定性区域随着梯度增加而发生转变,并且在簇纵横比、取向和破裂频率等关键特征上达到了定量一致性。 这种不稳定性自然限制了多细胞聚集物的大小,此外,在不稳定性区域的簇显示出最佳的向前迁移速度,暗示了其体内功能意义。 我们的工作为趋化性簇的普遍不稳定性提供了有价值的见解,阐明了可能促成转移扩散的物理因素,并可以扩展到其他活性簇的活体或合成系统中。
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