用于细胞-细胞核受限易位的几何曲面PDE模型

了解细胞如何在受限环境中迁移对于阐明包括癌症浸润、免疫监视和组织形态发生等基本生物学过程至关重要。细胞核作为最大且最硬的细胞器，往往限制了细胞的变形能力，使其成为穿过狭窄孔隙或高度受限空间迁移的关键因素。在这项工作中，我们引入了一种几何曲面偏微分方程（GS-PDE）模型，其中细胞质膜和核包膜被描述为由力平衡方程控制的演化能量闭合曲面。我们复现了一项生物物理实验的结果，该实验利用微流控装置，在受控压力梯度下驱动细胞穿过微狭通道，从而对细胞施加压应力。该模型通过复现细胞进入微通道的过程得到了验证。参数敏感性分析突显了特定参数的主导影响，准确估计这些参数对于忠实捕捉实验装置的特性至关重要。我们发现表面张力和受限几何构型是易位效率的关键决定因素。尽管该框架是为验证目的针对特定装置量身定制的，但它具有充分的通用性，可应用于广泛的细胞力学场景，为研究细胞力学与受限环境之间的相互作用提供了稳健且灵活的工具。它还为未来整合更复杂的生物化学过程（如主动受限迁移）的拓展奠定了坚实的基础。