Multi-scale hybrid and agent-based modeling of cell differentiation

Abstract

У цій роботі пропонується гібридна модель динаміки клітинної популяції, де клітини розглядаються як дискретні елементи, динаміка яких залежить від неперервної внутрішньоклітинної та позаклітинної регуляції. Пропонується гібридна модель, яка враховує внутрішньоклітинні та позаклітинні регуляції біологічних клітин і різних типів клітин, які включають недиференційовані клітини та два типи диференційованих клітин. Використовується алгоритм моделювання, який заснований на підході динамічних систем, з одного боку, і багатоагентному підході, з іншого боку. Обидва підходи реалізовано за допомогою NetLogo та Python. Обговорюється процес того, як клітина, яка диференціюється, вибирає між двома типами диференційованих клітин, і розглядаються лінії співіснування клітин.

In this work we propose a hybrid model of cell population dynamics, where cells are considered as discrete elements whose dynamics depending on the intracellular and extracellular regulation. The model takes into account different cell types which include undifferentiated cells and two types of differentiated cells. We use a simulation algorithm based on the dynamical systems approach on the one hand, and the multi-agent approach on the other hand. Both approaches have been implemented using NetLogo and Python. We discuss cell choice between two types of differentiated cells and analyze the coexistence of cell lineages.