クロールと滑走：形状駆動型細胞移動の計算モデル

細胞移動は、多くの細胞内および細胞外因子を含む複雑なプロセスであり、異なる細胞タイプが著しく異なる形態学を採用することがあります。組織内で現実的に動作する細胞をモデリングすることは、複数のレベルの複雑さに対処することを意味するため、計算上困難です。細胞ポッツモデルを、小さな確率的細胞の波紋が細胞突起に拡張できるようにするアクチンにインスパイアされたフィードバックメカニズムを拡張します。この単純な現象学的モデルは、現実的にraw索して変形するアメーボイド細胞を生成し、半月型の角形の角質様細胞を滑空させます。両方の細胞タイプは、ランダムに移動するか、方向性の手がかりに従うことができます。それらは、人口密度の高い環境で他のセル間で絞ったり、集合的に移動することがあります。このモデルは計算的に軽いため、現実的な形状と渡り性特性を持つ細胞を含む、大きく、密な、不均一な組織の研究が可能になります。

Cell migration is a complex process involving many intracellular and extracellular factors, with different cell types adopting sometimes strikingly different morphologies. Modeling realistically behaving cells in tissues is computationally challenging because it implies dealing with multiple levels of complexity. We extend the Cellular Potts Model with an actin-inspired feedback mechanism that allows small stochastic cell rufflings to expand to cell protrusions. This simple phenomenological model produces realistically crawling and deforming amoeboid cells, and gliding half-moon shaped keratocyte-like cells. Both cell types can migrate randomly or follow directional cues. They can squeeze in between other cells in densely populated environments or migrate collectively. The model is computationally light, which allows the study of large, dense and heterogeneous tissues containing cells with realistic shapes and migratory properties.