Phenotypic evolutionary models in stem cell biology: replacement, quiescence, and variability.
Phenotypic evolutionary models in stem cell biology: replacement, quiescence, and variability.
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干细胞生物学中的表型进化模型：替代、静止和变异。
DOI：
10.1371/journal.pone.0001591
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发表时间：
2008-02-13
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Bonsall, Michael B.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mangel, Marc;Bonsall, Michael B.
表型进化模型在生物学的许多领域都取得了巨大的成功，但迄今为止，除了癌症的研究外，还没有应用于干细胞的研究。我们开发了一个框架，使这种建模技术被应用到干细胞更普遍。基本的建模结构是干细胞在其生态位中的随机动力学，以及在生物体中其他地方的过境扩增和完全分化的细胞的随机动力学，具有正反馈和负反馈。这个公式允许将分级信号转化为全有或全无的反应，并显示了超越利基理解干细胞行为的重要性。使用这个框架的确定性版本，我们展示了如何可以分析不同干细胞系之间的竞争，以及在什么情况下，一个小生境中的干细胞将被具有不同表型特征的其他干细胞所取代。使用随机版本的框架和状态依赖的生命史理论，我们表明，一个局灶性干细胞的最佳行为将涉及长时间的静止和人口相同的干细胞将显示出很大的变化，在活动发生的时间，我们比较我们的结果与经典的静止和造血系统的变化。
Phenotypic evolutionary models have been used with great success in many areas of biology, but thus far have not been applied to the study of stem cells except for investigations of cancer. We develop a framework that allows such modeling techniques to be applied to stem cells more generally. The fundamental modeling structure is the stochastic kinetics of stem cells in their niche and of transit amplifying and fully differentiated cells elsewhere in the organism, with positive and negative feedback. This formulation allows graded signals to be turned into all or nothing responses, and shows the importance of looking beyond the niche for understanding how stem cells behave. Using the deterministic version of this framework, we show how competition between different stem cell lines can be analyzed, and under what circumstances stem cells in a niche will be replaced by other stem cells with different phenotypic characteristics. Using the stochastic version of our framework and state dependent life history theory, we show that the optimal behavior of a focal stem cell will involve long periods of quiescence and that a population of identical stem cells will show great variability in the times at which activity occurs; we compare our results with classic ones on quiescence and variability in the hematopoietic system.
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影响因子：
4.4
作者：
Gillespie, DT
通讯作者：
Gillespie, DT
DOI：
10.1098/rspb.2004.2722
发表时间：
2004-06-07
影响因子：
4.7
作者：
Bonsall, MB;Mangel, M
通讯作者：
Mangel, M
影响因子：
4.8
作者：
Davey, Ryan E.;Onishi, Kento;Zandstra, Peter W.
通讯作者：
Zandstra, Peter W.
影响因子：
4.4
作者：
Gillespie, DT;Petzold, LR
通讯作者：
Petzold, LR
影响因子：
1
作者：
KURTZ, TG
通讯作者：
KURTZ, TG