皮肤伤口愈合的时空空间多尺度细胞建模

科学领域:

• 计算生物学是一种计算生物学.
• 组织工程是组织工程.
• 生物医学建模模型

背景情况:

• 人体皮肤的伤口愈合涉及复杂的细胞迁移和再生.
• 通过信号细胞因子和细胞外基质 (ECM) 进行细胞间通信至关重要.
• 现有的模型缺乏详细的细胞力学和几何变化.

研究的目的:

• 开发和验证一个多尺度组织建模框架,即动态细胞有限元素方法 (DyCelFEM).
• 研究ECM在协调伤口愈合期间细胞迁移和再生中的作用.
• 探索转变生长因子β (TGFβ) 水平对伤口愈合结果的影响.

主要方法:

• 开发了动态细胞有限元素方法 (DyCelFEM),用于模拟形伤口愈合.
• 集成的细胞类型特定的细胞内电路用于静态细胞行为决定 (生长,迁移,死亡).
• 用生物数据验证模型参数,并将模拟结果与实验性伤口数据进行比较.

主要成果:

• 在DyCelFEM准确地复制了在组织学成像中观察到的定性伤口愈合行为.
• 模拟正确捕获了TGFβ和原表达的纵向动态.
• 该模型确定了ECM作为协调细胞迁移和再生的细胞激素信号的关键调解者.

结论:

• 该DyCelFEM是一个合格的工具,用于研究伤口愈合 in silico.
• 最佳的伤口愈合需要精心控制的ECM再生.
• 增加ECM生产的治疗药物可能没有益处,可能会损害治愈结果.