Perpustakaan Digital ITB

Migrasi kolektif sel berperan penting pada penutupan celah epitel, yaitu saat sel-sel epitel bergerak menuju celah secara terkoordinasi. Proses ini umumnya dipelajari melalui uji penutupan celah, namun besaran yang dapat diamati terbatas pada aspek makroskopis seperti laju dan waktu penutupan, sehingga sifat gerak kolektifnya, yaitu persistensi arah, fluktuasi laju, dan koordinasi antar-sel, belum terkuantifikasi secara langsung. Kajian sifat tersebut memerlukan pendekatan in silico melalui model yang parameternya mengemas masing-masing sumbangan fisis, tetapi parameter model semacam ini tidak dapat ditentukan secara langsung dan memerlukan estimasi berbasis data eksperimen. Penelitian ini mengembangkan metode estimasi parameter model partikel stokastik berbasis dinamika Langevin dengan mengintegrasikan pelacakan sel otomatis pada citra mikroskopi phase-contrast time-lapse. Segmentasi sel dilakukan dengan Cellpose dan lintasan diperoleh melalui asosiasi antar frame berbasis penapis Kalman dan algoritma Hungarian, sehingga menghasilkan lintasan sel individu. Berbeda dengan estimasi berbasis medan kecepatan pada geometri tepi linear, estimasi pada penelitian ini dilakukan dari lintasan individu pada celah bergeometri lingkaran yang lebih menyerupai geometri luka sebenarnya. Redaman ? dan waktu korelasi derau ? terikat oleh waktu korelasi kecepatan terintegrasi yang terukur dari difusivitas mean squared displacement dan ragam kecepatan, sedangkan amplitudo derau ? disetel terhadap simpangan baku kecepatan. Kekuatan koordinasi antar-sel ? beserta ? diestimasi dengan meminimalkan selisih fungsi autokorelasi kecepatan dan fungsi korelasi spasial kecepatan antara eksperimen dan simulasi melalui pencarian kisi. Metode diuji pada tiga kondisi sebagai kasus uji keandalan, yaitu kontrol, penghambatan ?-catenin, dan pemberian blebbistatin, dengan waktu penutupan celah sebagai metrik validasi yang sepenuhnya bebas dari penetapan parameter. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelacakan menghasilkan 249, 313, dan 40 lintasan pada ketiga kondisi, dengan waktu penutupan terukur 48,5 dan 44,9 menit pada dua kondisi pertama yang konsisten dengan Anon dkk. (2012), yaitu 47 dan 43 menit. Parameter koordinasi ? menurun dari 206,3 jam?¹ pada kondisi kontrol menjadi tepat nol pada penghambatan ?-catenin, yaitu terhapus dan bukan sekadar melemah, sejalan dengan peran ?-catenin sebagai penghubung utama transmisi gaya antar-sel. Pada saat yang sama laju gerak rata-rata justru meningkat dari 42,3 menjadi 52,3 µm/jam, sehingga ? dan laju gerak berlawanan dalam hal ini. Metode ini memiliki dua keterbatasan yang teridentifikasi. Pertama, ? dan ? tidak teridentifikasi secara terpisah pada ketiga kondisi, sebab selang antar frame rekaman sebanding dengan waktu korelasi kecepatan terintegrasi yang bernilai 0,59; 0,77; dan 5,05 menit. Kedua, prediksi waktu penutupan celah meleset 2,4; 1,5; dan 6,9 kali, sebab tepi celah bergerak lebih cepat daripada sentroid sel sehingga sebagian penutupan dicapai melalui perubahan bentuk sel yang tidak terwakili oleh idealisasi partikel titik. Pada kondisi blebbistatin, jari-jari celah awal hanya 0,94 kali jarak antar-sel, sehingga data hasil model relatif tidak valid.