Ученые нашли отличия между взаимной организацией здоровых красных кровяных телец и патологически измененных. Оказалось, что здоровые клетки формируют регулярные двумерные структуры, напоминающие кристаллы, в то время как больные это делать не могут. Исследование может стать основой принципиально новых методов диагностики таких заболеваний, как серповидноклеточная анемия. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

В новой работе международный междисциплинарный коллектив исследовал свойства клеток в кровотоке путем экспериментов и компьютерных симуляций. Оказалось, что в условиях сдвигового потока, то есть случая, когда скорости всех элементов жидкости направлены в одну сторону, но отличаются по модулю, свойства эритроцитов — мягкость и упругость — обеспечивают образование определенных конфигураций клеток. В частности, таким свойством обладает течение в достаточно узком канале, так как рядом с его стенками жидкость практически покоится, а по середине набирает максимальную скорость.

«При циркулировании крови эритроциты постоянно меняют взаимную конфигурацию. Мы обнаружили новое регулярное расположение клеток, при котором они выстроены в линию, напоминая цепь, — говорит один из авторов работы Петя Влаховска из Северо-Западного университета (США). — При таких заболеваниях как серповидноклеточная анемия эритроциты становятся более твердыми и больше не образуют «кристаллы», поэтому упорядочивание может помочь отличить здоровые клетки от больных и стать новым диагностическим инструментом для обнаружения сердечно-сосудистых патологий».

Сердечно-сосудистые заболевания — это одна из основных причин смертей в мире, а понимание движения клеток необходимо для объяснения причин возникновения таких недугов. Помимо медицинского значения работа также важна как пример самоорганизации в неравновесных (в термодинамическом смысле) системах.

«Живые системы существуют вне состояния равновесия, а жизнь — это порядок, возникающий из «хаоса равновесия», — поясняет Влаховска. — Одна из глобальных задач — это понять и в итоге воспроизвести формирование таких структур как ткани из отдельных клеток».