Resumen
Descripción general del contenido del recurso.
"Los linfocitos T son uno de los muchos tipos celulares involucrados en la respuesta inmune adaptativa. Estas células altamente móviles patrullan en busca de antígenos, alcanzan sitios de infección e infiltran tumores. Muchos de los entornos en los que actúan son densamente poblados; sin embargo, estos linfocitos logran evitar bloqueos y mantener su desplazamiento incluso en escenarios adversos. Esta tesis aborda dicha capacidad mediante una combinación de análisis de experimentos in vitro y simulaciones computacionales. Con ese objetivo, el primer paso fue desarrollar herramientas específicas para analizar la dinámica celular a partir de imágenes de microscopía. Esto incluye visualización, seguimiento, análisis de contactos, limpieza de datos y exploración de las trayectorias obtenidas. Para el modelado y las simulaciones se siguió un enfoque ascendente (bottom-up). Partiendo de un modelo simple de partículas en una sola dimensión, se fue agregando progresivamente complejidad tanto en la geometría espacial como en el comportamiento de las partículas. Entre otras incorporaciones, se implementó deformación activa, una característica conocida por ser esencial en el desplazamiento celular. Para el entorno, se optó por un régimen sobreamortiguado, más representativo del medio celular, y se analizaron tanto geometrías cerradas (escape por una abertura estrecha) como escenarios abiertos sin paredes, donde las partículas se mueven libremente salvo por las colisiones entre ellas. En resumen, a partir del análisis de los modelos y su ajuste, fue posible hacer inferencias sobre el comportamiento biológico. Se encontró que las células pueden empujarse entre sí en geometrías unidimensionales, y que probablemente sean capaces de detectar y responder al contacto con otras. Los modelos enfocados en el caudal revelaron que la frecuencia de deformación de las partículas cumple un rol central tanto en la maximización del flujo como en la prevención de bloqueos. Finalmente, los modelos más complejos muestran que la deformación y la interacción entre partículas en condiciones de alta densidad son suficientes para reproducir ciertos comportamientos observados in vivo, sin necesidad de imponer artificialmente un patrón de movimiento preestablecido." "T lymphocytes are among the many cell types involved in the adaptive immune response. These highly motile cells scout for antigens, reach infection sites, and infiltrate tumours. They often operate in crowded environments, yet they can avoid jamming and continue moving effectively under such challenging conditions. This thesis investigates this phenomenon through a combination of in vitro experimental analysis and computational simulations. To this end, we first developed tools to analyse the dynamics from in vitro experiments, including visualization, tracking, contact analysis, and data cleaning and exploration of the obtained tracks. For modelling and simulation, we followed a bottom-up approach. We started with a simple one-dimensional particle model and progressively increased complexity in both the geometry and particle properties. We incorporated active deformation in particles, a characteristic known to be vital for cell displacement. Regarding the environment, we implemented a more “cellular-like” overdamped regime and tested both enclosed geometries (escape through a narrow opening) and open boundary, wall-less simulations with freely moving particles interacting through collisions. In summary, by analysing the models and their performance, we could make inferences about the biological counterpart. We found that cells can push each other in single-lane geometries and likely detect and react to contacts. Our flow rate models revealed that particle deformation frequency plays a central role in maximizing flow and avoiding jamming. Finally, our most recent model demonstrates that deformation and interaction between particles in highly dense scenarios can replicate features observed in vivo, suggesting that these effects emerge from simple mechanical interactions rather than being an intrinsic behaviour".
