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摘要利用广义的Potts模型，我们建立了一个模拟细胞分化和癌变的模型。由不同的细胞与细胞的相互作用能，该模型可以描述细胞分化的不同阶段。细胞聚集和胚胎发育过程我们用蒙特卡罗方法模型进行模拟。不同类型的细胞用Pottts模型中不同的q状态来描述，模拟在二文正方晶格中进行，能定性研究皮肤细胞的生长演化过程。而且空格可以根据其邻近的细胞改变它的状态，用以模仿细胞的增殖。所有的细胞都有一定概率成为空格，以此模仿细胞死亡。这个模型还可以模拟细胞癌变过程。我们发现当肿瘤细胞之间的作用力小于一个临界点时，会造成细胞的大量增生。当细胞之间的黏附能力很强时，在肿瘤细胞的增生过程中，将形成明显的团状结构；而当此作用力减小，肿瘤生长就会趋向于扩散开来。这种表征能够区分良性肿瘤和恶性肿瘤（癌症），为临床诊断提供参考。这个增长模式可以给药理学上抗肿瘤设计提供一些线索。7496
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关键词：细胞生长 细胞分化 癌变 细胞Potts模型 蒙特卡罗模拟
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title A Theoretical Model for Both Embryogenesis and Carcinogenesis
Abstract
By utilizing the generalized cellular Potts model (CPO), we propose a model for both cell differentiation and carcinogenesis. Employing different cell-cell interaction energies, this model can describe different stages of cell differentiations. Cell aggregation and organogenesis during the processes of embryogenesis are simulated in the model by Monte Carlo method. The motions of different types of cells (q states) represent as random walkers on a two-dimensional square lattice. Besides, a vacant site can change its state according to its neighboring cells in order to mimic cell proliferations. And all the cells can have chances to become vacant to mimic cell death. This model can also describe the process of carcinogenesis and other tumorigenesis including both benign and malignant tumors. Our results suggest that there exists critical interaction strength and below which the number of the tumor cells will increase rapidly. Various pattern formations are also observed with different particle interactions, which can be associated to clinical findings. These cells may either aggregate into a cluster or appear more diffusively. These growth patterns relate to tumor prognosis and may provide some hints for further pharmacology design for
anti-neoplasm agents.
Keywords: cell growth, Cell differentiation Carcinogenesis, Potts model, Monte Carlo simulation.
目 次
1 引言.1
1.1 细胞分化的生物学观点.2
1.2 癌变.3
2 研究方法.4
2.1 Potts模型介绍4
2.2 我们的模型假设和基本概念.7
2.3 偏微分数值方程.9
2.4 我们的模拟过程10
3. 结果和讨论。13
4 总结.16
致谢 .16
参考文献17
1.引言
细胞是生物体的基本结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，生命活动也必须在细胞中才能体现。一般来说，细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成，即单细胞生物；高等植物与高等动物则是多细胞生物。细胞的生命活动包括细胞分裂、分化/去分化、凋亡以及细胞迁移等。
细胞分裂（pision）：活细胞繁殖其种类的过程，是一个细胞分裂为两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞，分裂后形成的新细胞称子细胞。通常包括细胞核分裂和细胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。
细胞分化（differentiation）：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过程称为细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，细胞分化不仅发生在胚胎发育中，而是在一生都进行着，以补充衰老和死亡的细胞．如：多能造血干细胞分化为不同血细胞的细胞分化过程。一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。