近日，2022级博士生范淑琦关于细胞体积控制机制的研究取得新进展，题为Quantitative analysis of cell size control mechanisms的研究论文被应用数学领域著名期刊SIAM Journal on Applied Mathematics（SIAM J Appl Math）正式录用。
细胞大小是决定细胞功能与生理状态的关键物理量。细胞必须维持合适的体积，才能在各自的环境中高效行使功能。无论是单细胞生物在波动环境中的适应性，还是多细胞生物中细胞执行特定的生理任务，细胞大小的内稳态（size homeostasis）都至关重要。然而，尽管细胞周期调控网络已被广泛研究，细胞生长与分裂之间的耦合机制—即细胞如何感知自身大小并决定何时分裂—长期以来一直是细胞生物学领域悬而未决的核心问题。
本项研究建立了统一的偏微分方程（PDE）数学框架，将在实验中所观察到的sizer (定体积)、timer (定时间)和adder (定增量)三种机制纳入同一模型体系，通过不同的边界条件刻画生长-分裂耦合策略的差异。该项研究建立机理耦合的边界条件，从生物学过程出发，将母细胞分裂与子细胞产生两个边界条件整合为统一的约束条件，突破了传统PDE边界条件独立施加的局限。并且对三种机制分别推导了精确解析解，明确给出了稳态大小分布的显式表达式，对细胞体积控制的机制给出了精确的数学描述。
本研究为细胞大小内稳态研究提供了严格而统一的数学基础，打通了从微观单细胞控制规则到宏观群体大小分布的定量桥梁，对更好地研究和定量分析哺乳动物细胞的体积公控制机制建立了数学理论基础。
该论文是雷锦志教授课题组在系统生物学与计算细胞生物学领域的又一重要成果。论文作者为范淑琦（2022级博士生）和雷锦志教授，单位为天津工业大学数学科学学院、应用数学中心。论文得到国家自然科学基金（批准号：12331018）的资助。