Klonendynamiek

Klonendynamiek is de studie van hoe het aandeel van genetische klonen in een cellulaire populatie over de tijd verandert. Een kloon is een subpopulatie van cellen die afstamt van een gemeenschappelijke voorouder en die herkenbaar kan zijn aan bepaalde genetische kenmerken. Klonendynamiek komt voor in verschillende biologische systemen, met name in kanker, hematopoëse en het adaptieve immuunsysteem, waar somatische mutaties of toegepaste labels de herkomst van cellen kunnen volgen.

Methoden om klonendynamiek te bestuderen omvatten DNA-barcode-labeling, mutatiegebaseerde lineage tracing en single-cell sequencing. De data bestaan vaak uit tijdreeksen van klonenfrequenties, waarmee men klonale expansie, onderdrukking en selective sweeps kan observeren.

Modellering van klonendynamiek gebeurt met deterministische benaderingen zoals replicator- en logistieke groeimodellen die fitnessverschillen tussen klonen beschrijven, en met stochastische modellen zoals branching processes die drift en klonale competitie modelleren. Daarnaast worden diversiteitsmaten berekend, zoals Shannon-diversiteit of de Gini-Simpson-index, en parameters als de expansiesnelheid of de effectieve populatiegrootte.

Context en toepassingen: In kankeranalyse levert klonendynamiek inzicht in tumorheterogeniteit, evolutie onder behandelingen en resistentieontwikkeling. In hematopoëse en immunologie verklaart het hoe stamcellen en repertoires van T- en B-cellen evolueren over tijd.

Uitdagingen: data zijn vaak incompleet of bemonstering-afhankelijk, en het reconstrueren van klonale relaties kan onzeker zijn. Desondanks is klonendynamiek een centraal thema in evolutiebiologie en in studies van cellulair variatie en selectie.