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觀察（錐蟲）脊椎動物運動過程血液對擁擠環境的適應
血液是一個非同尋常的棲息地:它非常粘稠，含有密集的細胞包裝，并且持續以三倍以上的速率流動。盡管不斷受到宿主抗體的攻擊，但只有極少數病原體能夠忍受脊椎動物血液中的惡劣條件并茁壯成長。非洲錐蟲是嚴格意義上的細胞外血液寄生蟲，它們通過一個抗原變異和不斷運動的系統逃避免疫反應。鞭毛蟲究竟是如何在血液中游動的仍有待于闡明。在這里，我們表明錐蟲運動的模式和動力學是一個擁擠的環境中的生活性狀。利用高速熒光顯微鏡和有序的微柱陣列，我們表明寄生蟲的運動模式適應血液中細胞的密度。仿真產生旋轉的細胞體和螺旋形的游泳路徑，為具有復雜游泳策略的微生物提供了一種有效的仿真方法。
血管在人體內形成了一個密集的網絡，總長約100.00(公里，血管直徑從幾微米到主動脈和靜脈的厘米。血液中約有45%(v/v)的細胞成分，其流動速度從mm到m主動脈不等。粘滯力和層流在血液循環中占主導地位。在血管中紅細胞(RBC)是單列移動的，而在較大的血管中，由于水動力作用，紅細胞被認為聚集在通道中心。盡管有這些基本特征但不同脊椎動物的血液成分、溫度、壓力和含氧量卻有明顯差異。然而，寄生性單細胞錐蟲在從魚類到鳥類的所有脊椎動物類群的循環中繁衍生息。因此，寄生蟲通過適應非常不同的血液條件而進化。
只有非常少的和相當古老的藥物可用，此外，這些藥物是高毒性的。尤為關鍵的是，在許多撒哈拉以南國家，由于社會和地緣問題，衛生機構基本上失去了對HAT的控制，由此產生的公共衛生執行不力導致出現耐藥性。因此，迫切需要新的藥物。揭示錐蟲與其他真核生物區別的獨特細胞和分子特征一直是尋找有希望的藥物靶點的首要目標，然而，迄今為止，成功一直有限。另一種方法似乎是研究錐蟲在自然環境(即哺乳動物的血液)中的行為，那里的細胞不斷受到抗體和血清因子的影響。可將錐蟲從宿主身上屏蔽起來的屏障是異常致密的細胞表面涂層，它由107個相同類型的脂質錨定變異表面糖蛋白(VSG)復制品組成。錐蟲利用抗原變異系統逃避宿主的免疫反應，隨機改變暴露的變異糖蛋白(VSG)，從而逃避檢測。
對于高速熒光顯微鏡，采用了德國sCMOS相機pco.edge，幀速率為200至400fps。對于固定細胞的三維建模，xyz堆棧獲得在100nm的步驟在4°C下，將細胞固定在緩沖液中，在甲醛和戊二醛的條件下進行夜間固定。使用軟件對堆棧進行解卷積。從這些堆疊生成3D投影體積模型，應用邊緣檢測濾波器，制作了3D模型動畫和帶注釋的視頻。
細胞被成像在高度為10um的二維裝置中，介于顯微鏡滑片和遮蓋滑片之間，或者在高度為200-800um的半透明通道中自由懸浮從而允許錐蟲在三維環境中不受限制地運動。
如圖所示。利用多粒子碰撞動力學模擬錐蟲模型的運動，證實了實驗觀察到的錐蟲運動模式。面板1-18示出了示例性仿真的選定幀。圖片說明了四個完整的細胞旋轉。細胞后極的路徑以青色示出。由于細胞體的旋轉，模擬的鞭毛(藍色)總是在細胞的相對兩側出現和消失。
錐蟲翻滾是連續反向傳播波的結果。兩個慢動作視頻，每個視頻都是關于一個翻滾的錐蟲的，每一個頂部到基底和基底到頂部的波浪后面都有注釋，如視頻S12中所示。由于反向傳播波的影響相互抵消細胞幾乎沒有定向運動。反向傳播波產生的不利旋，轉運動在三維范圍內扭曲、拉伸和旋轉細胞。鞭狀波的產生可以間歇地完全停止，只有鞭狀體的前部顯示出任何彎曲。
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