семинары
18.02.2026
Аннотация:
Клеточные движения играют ключевую роль в важнейших биологических процессах. К таковым, в частности, относятся процессы формообразования на стадии раннего эмбрионального развития, заживления повреждений мягких тканей, инвазия опухолевых клеток и многие другие биологические процессы.
1. Будет представлена континуальная модель многофазной среды, образованной двумя активно взаимодействующими твердыми фазами (два типа клеток или клети и матрикс) и жидкостью. Твердые фазы различаются параметрами, ответственными за развитие активных взаимодействий и деформирование фаз.
При описании динамических взаимодействий между клетками естественно ввести для каждого типа клеток клеточные напряжения, характеризуемые тензорами напряжений как напряжения в отдельных клетках, осредненные по элементарному объему, занимаемому клетками этого типа. Однако для описания сил, развиваемых при клеточных взаимодействиях, этой характеристики недостаточно, поскольку при взаимодействиях клеток существенна пространственная микро-неоднородность активных сил на субклеточном масштабе, пропадающая при таком осреднении. Силы, действующие на субклеточном масштабе, как раз и отвечают за силовое взаимодействие клеток, а значит, и за их взаимные движения. Наиболее простой способ учета этих сил – введение дополнительных фаз, в которых и развиваются активные напряжения.
Дополнительные фазы могут отождествляться, например, с псевдоподиями (активными выпячиваниями клеток), содержащими сократительные элементы цитоскелета (клеточного скелета) или с единой механически напряженной сетью, составленной мембранами контактирующих клеток и выстилающими их поверхностными сократительными структурами.
Определяющие соотношения для активных напряжений в дополнительных фазах учитывают хаотическую активность клеток, характеризуемую давлениями и стягивающую нелокальную составляющую, определяемую микро-неоднородностью распределения клеток.
Скорости деформации твердых фаз в модели обусловлены преимущественно скоростью переупаковки частиц фаз (пренебрегаем упругой деформацией частиц фаз). Переупаковка частиц фаз рассматривается как течение, которое управляется активными напряжениями в дополнительных фазах, а также давлением жидкости и напряжениями в самих фазах.
2. Будут представлены постановки задач, решение которых демонстрирует влияние активных взаимодействий клеток на формирование клеточных структур в различных биологических явлениях.
а) Будут приведены постановка и результаты решения задачи об экспериментально наблюдаемой сортировке двух типов клеток (пространственном структурно устойчивом пространственном разделении клеток разных типов) в клеточном сфероиде. При этом представление о «поверхностном натяжении» в клеточной среде непосредственно не используется. Объясняемые с его помощью эффекты удается описать с помощью физически более обоснованного механизма активных межклеточных взаимодействий.
б) Будут приведены постановка и результаты решения задачи о формирование полых клеточных структур, возникающих на разных стадиях развития организмов. Решение задачи позволило проанализировать роль основных обсуждаемых в литературе механизмов.
в) Будут приведены постановка и результаты решения задачи о развитии опухолевых сфероидов. Показано, что возникновение наблюдаемых при развитии опухолей клеточных структур может быть получено без привлечения пространственной неоднородности свойств клеток и химической регуляции. Ключевым механизмом, определяющим развитие клеточных агрегатов (в рамках используемой модели), является развитие активных взаимодействий клеток со своим окружением.
Ссылка для подключения: https://hydro.ktalk.ru/f1tqgxhwdptb
Семинар «Гемодинамика»
Уважаемые коллеги, напоминаем, во вт 24.02 в 14:30 НСК с докладом «Математическое моделирование эволюции объемной концентрации клеток в сфероидах в результате активных взаимодействий между собой и с матриксом» выступит Логвенков Сергей Алексеевич, НИУ ВШЭ.Аннотация:
Клеточные движения играют ключевую роль в важнейших биологических процессах. К таковым, в частности, относятся процессы формообразования на стадии раннего эмбрионального развития, заживления повреждений мягких тканей, инвазия опухолевых клеток и многие другие биологические процессы.
1. Будет представлена континуальная модель многофазной среды, образованной двумя активно взаимодействующими твердыми фазами (два типа клеток или клети и матрикс) и жидкостью. Твердые фазы различаются параметрами, ответственными за развитие активных взаимодействий и деформирование фаз.
При описании динамических взаимодействий между клетками естественно ввести для каждого типа клеток клеточные напряжения, характеризуемые тензорами напряжений как напряжения в отдельных клетках, осредненные по элементарному объему, занимаемому клетками этого типа. Однако для описания сил, развиваемых при клеточных взаимодействиях, этой характеристики недостаточно, поскольку при взаимодействиях клеток существенна пространственная микро-неоднородность активных сил на субклеточном масштабе, пропадающая при таком осреднении. Силы, действующие на субклеточном масштабе, как раз и отвечают за силовое взаимодействие клеток, а значит, и за их взаимные движения. Наиболее простой способ учета этих сил – введение дополнительных фаз, в которых и развиваются активные напряжения.
Дополнительные фазы могут отождествляться, например, с псевдоподиями (активными выпячиваниями клеток), содержащими сократительные элементы цитоскелета (клеточного скелета) или с единой механически напряженной сетью, составленной мембранами контактирующих клеток и выстилающими их поверхностными сократительными структурами.
Определяющие соотношения для активных напряжений в дополнительных фазах учитывают хаотическую активность клеток, характеризуемую давлениями и стягивающую нелокальную составляющую, определяемую микро-неоднородностью распределения клеток.
Скорости деформации твердых фаз в модели обусловлены преимущественно скоростью переупаковки частиц фаз (пренебрегаем упругой деформацией частиц фаз). Переупаковка частиц фаз рассматривается как течение, которое управляется активными напряжениями в дополнительных фазах, а также давлением жидкости и напряжениями в самих фазах.
2. Будут представлены постановки задач, решение которых демонстрирует влияние активных взаимодействий клеток на формирование клеточных структур в различных биологических явлениях.
а) Будут приведены постановка и результаты решения задачи об экспериментально наблюдаемой сортировке двух типов клеток (пространственном структурно устойчивом пространственном разделении клеток разных типов) в клеточном сфероиде. При этом представление о «поверхностном натяжении» в клеточной среде непосредственно не используется. Объясняемые с его помощью эффекты удается описать с помощью физически более обоснованного механизма активных межклеточных взаимодействий.
б) Будут приведены постановка и результаты решения задачи о формирование полых клеточных структур, возникающих на разных стадиях развития организмов. Решение задачи позволило проанализировать роль основных обсуждаемых в литературе механизмов.
в) Будут приведены постановка и результаты решения задачи о развитии опухолевых сфероидов. Показано, что возникновение наблюдаемых при развитии опухолей клеточных структур может быть получено без привлечения пространственной неоднородности свойств клеток и химической регуляции. Ключевым механизмом, определяющим развитие клеточных агрегатов (в рамках используемой модели), является развитие активных взаимодействий клеток со своим окружением.
Ссылка для подключения: https://hydro.ktalk.ru/f1tqgxhwdptb