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000118610 037__ $$aTESIS-2022-187
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000118610 1001_ $$aMerino Casallo, Francisco
000118610 24500 $$aCell Migration within 3D Microenvironments: an Integrative Perspective from the Membrane to the Nucleus
000118610 260__ $$aZaragoza$$bUniversidad de Zaragoza, Prensas de la Universidad$$c2022
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000118610 4900_ $$aTesis de la Universidad de Zaragoza$$v2022-124$$x2254-7606
000118610 500__ $$aPresentado: 30 06 2022
000118610 502__ $$aTesis-Univ. Zaragoza, , 2022$$bZaragoza, Universidad de Zaragoza$$c2022
000118610 506__ $$aby-nc$$bCreative Commons$$c3.0$$uhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/es
000118610 520__ $$aLa migración celular es fundamental para la vida y el desarrollo. Desafortunadamente, la movilidad celular también está asociada con algunas de las principales causas de morbilidad y mortalidad, incluidos los trastornos inmunitarios, esqueléticos y cardiovasculares, así como la metástasis del cáncer. Las células dependen en su capacidad para percibir y responder a estímulos externos en muchos procesos fisiológicos y patológicos (p. ej., desarrollo embrionario, angiogénesis, reparación de tejidos y progresión tumoral). El objetivo global de esta tesis doctoral fue investigar la respuesta migratoria de células individuales a señales bioquímicas y biofísicas. En particular, el enfoque de esta investigación se centró en los mecanismos que permiten a las células percibir e internalizar señales bioquímicas y biofísicas y la influencia de estos estímulos en la respuesta migratoria de las células individuales.<br />El primer estudio tuvo como objetivo establecer una metodología para facilitar la integración de estudios teóricos con datos experimentales. Al minimizar la intervención del usuario, el sistema propuesto basado en técnicas de optimización Bayesiana gestionó de manera eficiente la calibración de los modelos in silico, que de otro modo sería tediosa y propensa a errores. Posteriormente, se construyó un modelo in silico para investigar cómo los estímulos bioquímicos y biofísicos influyen en el movimiento celular en tres dimensiones. Este modelo computacional integró algunos de los principales actores que permiten a las células percibir y responder a señales externas, que pueden actuar a diferentes escalas e interactuar entre sí. Los resultados mostraron, por un lado, que las células cambian su comportamiento migratorio en función de la pendiente de los gradientes químicos y la concentración absoluta de factores químicos (por ejemplo, factores de crecimiento) a su alrededor. Por otro lado, estos resultados revelaron que la respuesta migratoria de las células a la rigidez y densidad de la matriz depende de su fenotipo. En general, la tesis destaca la dependencia de la migración celular tridimensional al fenotipo de las células (es decir, el tamaño de su núcleo, la deformabilidad del mismo) y las propiedades del microambiente circundante (por ejemplo, el perfil químico, la rigidez de la matriz, el confinamiento).<br />
000118610 520__ $$aCell migration is fundamental for life and development. Unfortunately, cell motility is also associated with some of the leading causes of morbidity and mortality, including immune, skeletal, and cardiovascular disorders as well as cancer metastasis. Cells rely on their ability to perceive and respond to external stimuli in many physiological and pathological processes (e.g., embryonic development, angiogenesis, tissue repair, and tumor progression). The global objective of this doctoral thesis was to investigate the migratory response of individual cells to biochemical and biophysical cues. In particular, the focus of this research was on the mechanisms enabling cells to perceive and internalize biochemical and biophysical cues and the influence of these stimuli on the migratory response of individual cells. The first study aimed at establishing a methodology to facilitate the integration of theoretical studies with experimental data. By minimizing user intervention, the proposed framework based on Bayesian optimization techniques efficiently handled the otherwise tedious and error-prone calibration of in silico models. Afterward, an in silico model was built to investigate how biochemical and biophysical stimuli influence three-dimensional cell motion. This computational model integrated some of the main actors enabling cells to probe and respond to external cues, which may act at different scales and interact with each other. The results showed, on the one hand, that cells change their migratory behavior based on the slope of chemical gradients and the absolute concentration of chemical factors (e.g., growth factors) around them. On the other hand, these results revealed that cells’ migratory response to matrix stiffness and density depends on their phenotype. Overall, this thesis highlights the dependence of three-dimensional cell migration on both cells’ phenotype (i.e., nucleus size, deformability) and the properties of the surrounding microenvironment (e.g., chemical profile, matrix rigidity, confinement).<br />
000118610 521__ $$97098$$aPrograma de Doctorado en Ingeniería Biomédica
000118610 6531_ $$asimulacion
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000118610 700__ $$aGarcía Aznar, José Manuel $$edir.
000118610 700__ $$aGómez Benito, María José$$edir.
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