PLoS ONE: Integration Intracellulær Dynamics Brug CompuCell3D og Bionetsolver: Ansøgninger til multiscale Modellering af kræft cellevækst og Invasion

Abstrakt

I dette papir præsenterer vi en multiscale, individbaseret simulation miljø, der integrerer CompuCell3D for gitter-baseret modellering på celleniveau og Bionetsolver for intracellulær modellering. CompuCell3D eller CC3D giver en implementering af gitter-baserede Cellular Potts Model eller CPM (også kendt som Glazier-Graner-Hogeweg eller GGH model) og en Monte Carlo metode baseret på storbyen algoritme for systemudviklingen. Integrationen af ​​CC3D for cellulære systemer med Bionetsolver for subcellulære systemer gør det muligt for os at udvikle en multiscale matematisk model og til at studere udviklingen af ​​celle adfærd på grund af dynamikken inde i cellerne, fanger aspekter af celle adfærd og interaktion, som ikke er muligt ved hjælp af kontinuum tilgange. Vi anvender derefter denne multiscale modelleringsteknik til en model af cancervækst og invasion, baseret på en tidligere publiceret model af Ramis-Conde et al. (2008), hvor individuel celle adfærd er drevet af en molekylær netværk beskrive dynamikken af ​​E-cadherin og catenin. I denne model, som vi refererer til som centrum-baserede model, blev et alternativt individ-baserede modellering teknik, der anvendes, nemlig en gitter-fri tilgang. I mange henseender GGH eller CPM metode og tilgangen i centrum-baserede model har samme overordnede mål, der er at efterligne adfærd og interaktioner af biologiske celler. Selvom de matematiske fundament og beregningsmæssige implementeringer af de to tilgange er meget forskellige, resultaterne af de præsenterede simuleringer er kompatible med hinanden, hvilket tyder på, at vi ved hjælp af individuelle tilgange kan formulere en naturlig måde at beskrive komplekse multi-celle, multiscale modeller . Evnen til let gengive resultaterne af en modellering tilgang med en alternativ metode er også vigtigt fra en model krydsvalidering synspunkt og også hjælper med at identificere eventuelle modellering artefakter specifikke for en given beregningsmæssige tilgang

Henvisning:. Andasari V, Roper RT, Swat MH, Chaplain MAJ (2012) Integration Intracellulær Dynamics Brug CompuCell3D og Bionetsolver: Ansøgninger til multiscale Modellering af kræft cellevækst og invasion. PLoS ONE 7 (3): e33726. doi: 10,1371 /journal.pone.0033726

Redaktør: Soheil S. Dadras, University of Connecticut Health Center, USA

Modtaget: Oktober 11, 2011; Accepteret: 16 Februar 2012; Udgivet 26. marts, 2012