Notch signaling and taxis mechanims regulate early stage angiogenesis: A mathematical and computational model
Notice bibliographique
Résumé
Abstract During angiogenesis, new blood vessels sprout and grow from existing ones. This process plays a crucial role in organ development and repair, in wound healing and in numerous pathological processes such as cancer progression or diabetes. Here, we present a mathematical model of early stage angiogenesis that permits exploration of the relative importance of mechanical, chemical and cellular cues. Endothelial cells proliferate and move over an extracellular matrix by following external gradients of Vessel Endothelial Growth Factor, adhesion and stiffness, which are incorporated to a Cellular Potts model with a finite element description of elasticity. The dynamics of Notch signaling involving Delta-4 and Jagged-1 ligands determines tip cell selection and vessel branching. Through their production rates, competing Jagged-Notch and Delta-Notch dynamics determine the influence of lateral inhibition and lateral induction on the selection of cellular phenotypes, branching of blood vessels, anastomosis (fusion of blood vessels) and angiogenesis velocity. Anastomosis may be favored or impeded depending on the mechanical configuration of strain vectors in the ECM near tip cells. Numerical simulations demonstrate that increasing Jagged production results in pathological vasculatures with thinner and more abundant vessels, which can be compensated by augmenting the production of Delta ligands. Author Summary Angiogenesis is the process by which new blood vessels grow from existing ones. This process plays a crucial role in organ development, in wound healing and in numerous pathological processes such as cancer growth or in diabetes. Angiogenesis is a complex, multi-step and well regulated process where biochemistry and physics are intertwined. The process entails signaling in vessel cells being driven by both chemical and mechanical mechanisms that result in vascular cell movement, deformation and proliferation. Mathematical models have the ability to bring together these mechanisms in order to explore their relative relevance in vessel growth. Here, we present a mathematical model of early stage angiogenesis that is able to explore the role of biochemical signaling and tissue mechanics. We use this model to unravel the regulating role of Jagged, Notch and Delta dynamics in vascular cells. These membrane proteins have an important part in determining the leading cell in each neo-vascular sprout. Numerical simulations demonstrate that increasing Jagged production results in pathological vasculatures with thinner and more abundant vessels, which can be compensated by augmenting the production of Delta ligands.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».