Carlos III De De Madrid(UC3M)和Universidad de Madrid(UCM)开展的科学研究已经产生了肿瘤侵入上皮细胞并自动量化肿瘤和肿瘤进展的方式的数学描述。其进展后剩余的细胞群岛。这些研究人员开发的模型可用于更好地了解在开发伤口愈合,器官再生或癌症进展的新疗法时所涉及的细胞的生物物理特征。
这项研究分析了集体运动细胞在组织中,除了肿瘤侵袭和转移等病理发生中必要的过程中,在生理过程中起着核心作用,例如伤口愈合,胚胎发育或组织例如,重建。为了解开这些过程的复杂性,一些先前的科学研究已经开展了各种实验,该实验试图确定某些化学,机械和生物因素的作用。
在这项工作中,发表在PLO计算生物学从UC3M和UCM的研究人员现在已经使用了数学建模,数值模拟和从模拟和实验中提取的数据的拓扑分析的组合,以了解癌细胞如何入侵健康的细胞。“简化癌性转移的早期阶段的是肿瘤细胞作为集体和允许一组正常细胞在健康组织中移动,”纸张的作者,Luis L.Bonilla和Carolina Trenado,来自UC3M数学系,和Ana Carpio,来自UCM应用数学系。
“通过选择右细胞组并使用适当的软件和蜂窝动态,我们已经能够模拟癌细胞侵入健康组织的方式,”科学家们说明。为了执行此模拟,它们已经使用先前实验和Voronoi图(以俄罗斯数学家Gregory Voronoi命名的Voronoi图(命名)来进行不规则的曲面细分,其中细胞是不重叠的多边形,并且它们之间没有空格。在该模型中,细胞中心受到不同起源的力量,研究人员解释说,一些维持曲面细分和优化该区域和周长,其他是生物来源的惯性力,并且有主动力对准相邻细胞的速度以及摩擦和噪音。
为了自动跟踪癌症和正常细胞之间的屏障或边界的进展,研究人员使用了在这种研究中首次使用的拓扑数据分析技术。“基于一系列来自实验的连续图像,以及数值模拟,界面的拓扑变化已经被分组,绘制,并自动分类为癌细胞进展,“科学家说明。
如果在更大的规模上进行这些研究,则可以在该研究的框架内开发的技术缩放到更大的数据量。除此之外,这些相同的技术可以在组织生物工程领域中相关,以研究不同材料的生物物理特征如何影响器官和组织再生。
更多信息:Luis L. Bonilla等。通过拓扑数据分析跟踪集体细胞运动,PLO计算生物学(2020)。DOI:10.1371 / journal.pcbi.1008407
信息信息:PLO计算生物学
由...提供马德里卡洛斯三世大学