胶质瘤侵袭中增殖性与运动性细胞的相互作用：迁移或增殖转换限制侵袭速度

弥漫性胶质瘤之所以致命，是因为单个肿瘤细胞具有侵袭性——它们会远离影像可见的肿块迁移，因此不可能将肿瘤完全切除。在细胞层面，胶质瘤细胞似乎处于“迁移（go）”状态或“生长（grow）”状态之一：前者中细胞不分裂，后者中细胞不迁移。我们研究这一微观层面的状态选择对于大尺度侵袭前沿传播速度的意义，以及这种影响是否足够强，以至于可以排除经典的 Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piskunov（Fisher-KPP）型描述；在该经典描述中，单一表型同时迁移并增殖。我们推导了一个具有密度依赖性状态转换的双表型反应-扩散模型，证明了其协作型（准单调）结构及相应的比较原理，并研究了该模型的行波解。对前沿领先边缘进行线性化可得最小前沿速度，其可表示为某一显式色散关系的极小值；直接数值模拟验证了所预测的速度。在实验上相关的快速转换极限下，我们得到了速度的闭式表达，即获得了一个具有重标度扩散率和生长率的有效 Fisher-KPP 方程，其中重标度系数由两种表型所占比例决定。对于相同的单细胞运动性 $D$ 和增殖率 $r$，“迁移或生长”（GoG）前沿的最大传播速度可达到 Fisher 速度的一半，而这仅在细胞将其时间平均分配于两种表型之间时发生。这一界限可被直接检验：通过测量前沿速度，并独立确定 $D$ 和 $r$，即可区分这两种假设；在 GoG 情形下，还可进一步恢复表型平衡。随后，我们将该结果推广到沿白质纤维束的各向异性（基于 DTI 信息的）侵袭，并讨论其对于理解临床生长率测量的意义。

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胶质瘤侵袭中增殖细胞与运动细胞的相互作用：Go-or-Grow 转换限制侵袭速度

查看 ORCID 个人资料 Sounak Sadhukhan ， 查看 ORCID 个人资料 Debarpita Santra

doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.01.735477

Sounak Sadhukhan 1 Techno International New Town； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议 发布。

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发布于 2026 年 7 月 7 日。

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Sounak Sadhukhan ， Debarpita Santra

bioRxiv 2026.07.01.735477； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.01.735477

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Sounak Sadhukhan ， Debarpita Santra

bioRxiv 2026.07.01.735477； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.01.735477

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.01.735477v1?rss=1

🏷️ 胶质瘤侵袭 迁移-增殖转换 反应-扩散模型 行波传播 Fisher-KPP