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具有自我抑制生长的增殖细胞集体的力学和形态学。

Mechanics and Morphology of Proliferating Cell Collectives with Self-Inhibiting Growth.

机构信息

Center for Computational Biology, <a href="https://ror.org/00sekdz59">Flatiron Institute</a>, New York, New York 10010, USA.

Department of Mechanical Engineering, <a href="https://ror.org/05hs6h993">Michigan State University</a>, East Lansing, Michigan 48824, USA.

出版信息

Phys Rev Lett. 2024 Oct 11;133(15):158402. doi: 10.1103/PhysRevLett.133.158402.

DOI:10.1103/PhysRevLett.133.158402
PMID:39454152
Abstract

We study the dynamics of proliferating cell collectives whose microscopic constituents' growth is inhibited by macroscopic growth-induced stress. Discrete particle simulations of a growing collective show the emergence of concentric-ring patterns in cell size whose spatiotemporal structure is closely tied to the individual cell's stress response. Motivated by these observations, we derive a multiscale continuum theory whose parameters map directly to the discrete model. Analytical solutions of this theory show the concentric patterns arise from anisotropically accumulated resistance to growth over many cell cycles. This Letter shows how purely mechanical processes can affect the internal patterning and morphology of cell collectives, and provides a concise theoretical framework for connecting the micro- to macroscopic dynamics of proliferating matter.

摘要

我们研究了增殖细胞群体的动力学,其微观成分的生长受到宏观生长诱导压力的抑制。生长集体的离散粒子模拟显示出细胞大小的同心环模式的出现,其时空结构与单个细胞的应激反应密切相关。受这些观察结果的启发,我们推导出一个多尺度连续体理论,其参数直接映射到离散模型。该理论的解析解表明,同心图案是由于在多个细胞周期中对生长的各向异性积累阻力而产生的。这封信表明,纯粹的机械过程如何影响细胞群体的内部模式和形态,并为连接增殖物质的微观和宏观动力学提供了一个简洁的理论框架。

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