Т-клетка блуждает по печени, как человек без карты в лабиринте. Заражённая клетка где-то рядом, но указателей нет. Раньше считалось, что иммунные клетки чувствуют химический след паразита и идут прямо к нему. Новые наблюдения говорят о другом: клетка просто перебирает коридоры, и этого оказывается достаточно.
Исследователи вводили мышам активированные Т-клетки, а затем заражали их малярийным плазмодием. Под микроскопом одновременно снимали движение клеток, положение паразита и сеть сосудов. Сосуды оцифровывали и превращали в граф: точки ветвления становились вершинами, а отрезки сосудов — рёбрами с длиной в качестве веса. Каждое положение клетки и паразита проецировали на ближайшую вершину графа.
Когда движение анализировали в открытом пространстве, небольшая часть клеток выглядела притянутой к паразиту. Но стоило учесть структуру сосудов, как число притянутых и оттолкнутых клеток сравнялось. Систематического притяжения нет. Зато симуляции случайного поиска показали: одна клетка на весь объём наблюдения находит заражённый участок в среднем за 12 часов. За 48 часов вероятность успеха превышает 94%.
Даже без притяжения десять клеток за шесть часов образуют скопление у паразита. Раньше такое скопление считали доказательством направленного привлечения. Теперь видно, что оно возникает само собой, как в лабиринте, где несколько человек, блуждая наугад, случайно встречаются у одной стены. Это не меняет итог: паразит найден и уничтожен.
Лабиринт, который казался препятствием, на деле задаёт удобную геометрию поиска. Т-клетке не нужна карта — достаточно просто идти по коридорам. Понимание этого помогает оценивать, сколько иммунных клеток нужно для защиты, и может пригодиться при разработке вакцин против малярии.
Фрактальная размерность графа синусоидов оказалась около 1,7–2,0 — меньше трёх измерений печени. Это значит, что Т-клетки ищут цель в пространстве, которое по свойствам ближе к плоскости, чем к объёму, и поэтому случайный поиск работает быстрее.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.