U87脑癌细胞聚集体形成原因模型与实验分析

肿瘤的原位生长和转移是患者致死的两大主要因素,因此探究转移机制,揭示关键路径,将对癌症治疗有重要的意义。U87等癌细胞在体外培养会出现自发聚集成团的现象,为探究细胞聚集体形成原因,本文建立了基于个体行为的随机CA改进模型,模拟出U87脑癌细胞在培养皿中聚集成团并集群迁移的过程,得到了与实验现象较为吻合的结果。相比传统CA模型,本文突出细胞间以及细胞与基底间的相互作用力并引入了细胞增殖机制。通过对癌细胞自组织现象进行探究后发现,细胞聚集体比单个细胞更具环境适应性,且转移效率更高。分别通过模拟和实验对细胞运动轨迹进行追踪,发现细胞运动并非完全随机,不仅受自身位置速度的影响,也与周围细胞即其所处微环境密切相关。本文从模型出发,结合统计力学相变理论分析以及实验对比,表明决定聚集模式的两大关键因素为细胞密度以及细胞间相互作用力,即细胞形成聚集体存在密度阈值和黏附强度阈值。另外模拟表明细胞形态通过影响相互作用力也对聚集模式有影响。此研究有助于探寻癌细胞集群运动机理,提出决定和影响癌细胞聚集体形成的几种关键因素,为揭示肿瘤细胞集群迁移机理提供关键证据。活细胞培养与追踪实验确定了此类肿瘤球在二维培养皿内的具体运动形式,为后续可能的三维及体内实验研究提供对比和借鉴。