Neues Mikroskop verspricht, die Ursache unheilbarer Darmerkrankungen zu finden – vermutlich genau dann, wenn die Finanzierung für alles andere leise verschwindet

Mehr als eine halbe Million Menschen in Großbritannien leben mit einer chronisch-entzündlichen Darmerkrankung (CED), so die British Society of Gastroenterology, wobei Morbus Crohn und Colitis ulcerosa die beiden Hauptformen sind. Die Erkrankungen können in jedem Alter auftreten, doch Expert:innen zufolge werden sie am häufigsten zwischen 15 und 40 Jahren diagnostiziert – ein spektakulär ungünstiger Zeitpunkt, um von einer unheilbaren Krankheit heimgesucht zu werden, wo doch Ausbildung, Arbeit und Beziehungen alle Aufmerksamkeit fordern.

Nun hoffen Forschende, dass ein einzigartiges Mikroskop ihnen helfen wird, solche Erkrankungen zu verstehen und neue Behandlungen zu finden. Das Mikroskop steht am Rosalind Franklin Institute auf dem Harwell Science and Innovation Campus in Oxfordshire, wo Dr. Karina Pombo-Garcia als Gruppenleiterin tätig ist.

„Was diese Mikroskoptechnologie und die Wissenschaft, die wir im Labor betreiben, bringen können, ist wirklich ein besseres Verständnis des Mechanismus [der CED]“, sagte Pombo-Garcia. „Bei CED und bei vielen anderen Krankheiten, die wir mit anderen Gruppen gemeinsam untersuchen, gibt es einige Behandlungen, aber vielleicht sind diese Behandlungen noch nicht die besten oder die zielgerichtetsten, die wir machen können, weil wir … die Krankheit grundlegend nicht vollständig verstehen.“

Mit ihrem schwarzen Gehäuse, grauen Schläuchen und einer Vielzahl von Kabeln ist die Mikroskop-Anlage bemerkenswert unauffällig. Sie ist auch kein 08/15-Gerät. Sie arbeitet mit der zehnfachen Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskopie und erlaubt es Forschenden, Details bis hinunter zu nur 20 nm Größe zu sehen.

Um dies zu erreichen, nutzt das Mikroskop mit dem Spitznamen „Curie“ eine Zwei-Laser-Technik namens STED-Mikroskopie (Stimulated Emission Depletion), die ihren Erfindern 2014 den Nobelpreis für Physik einbrachte. In diesem Aufbau werden interessante Strukturen innerhalb von Zellen mit Fluoreszenzmarkern versehen, die Energie aus dem ersten Laserstrahl aufnehmen und dann Licht – also Fluoreszenz – abgeben. Ein zweiter, ringförmiger Laserstrahl überlappt mit dem vom ersten beleuchteten Bereich. Entscheidend ist, dass dieser zweite Strahl die Fluoreszenz in seinem äußeren Ring „ausschaltet“, sodass Fluoreszenz nur aus dem Zentrum des Rings detektiert wird – einer sehr kleinen Region.

„Dadurch kann das Mikroskop Strukturen unterscheiden, die viel näher beieinanderliegen, als es mit einem herkömmlichen Fluoreszenzmikroskop möglich wäre, und erzeugt Bilder mit außergewöhnlich hoher Auflösung“, sagte Pombo-Garcia.

Das Mikroskop verfügt zudem über zusätzliche Features, die es zum einzigen seiner Art in Großbritannien machen. Dazu gehören deformierbare Spiegel, die optische Verzerrungen durch die Probe korrigieren können. „Dadurch können Forschende klare Bilder aus tieferen Schichten relativ dicker Gewebe und Mini-Organe gewinnen“, sagte sie. „Es hat außerdem einen temperierten Probentisch, sodass lebende Zellen und Mini-Organe unter Bedingungen nahe der normalen Körpertemperatur untersucht werden können.“

Dimitrios Ioannidis, Doktorand, nutzt das Mikroskop, um zu verstehen, wie die Zellen, die unsere inneren Organe – einschließlich des Darms – auskleiden, zusammenkommen und Schutzbarrieren bilden. „Damit dies geschieht, haben wir spezifische Proteinkomplexe, von denen wir annehmen, dass sie sich mit der Zeit verändern. Mit diesem Gerät können wir diese Komplexe jenseits dessen sichtbar machen, was wir mit einem herkömmlichen Mikroskop sehen können“, sagte er und fügte hinzu, dass er untersuche, wie sich die Struktur dieser Proteinkomplexe von der fetalen Entwicklung bis zum Erwachsenenalter verändert. „Wenn sich die Struktur ändert, ändert sich auch die Funktion“, sagte er.

Ioannidis merkte an, dass man durch das Verständnis davon, wie gesundes Gewebe aussehen sollte, und den anschließenden Vergleich und das Verständnis der Unterschiede bei Menschen mit Erkrankung potenziell Aufschluss darüber gewinnen könne, was schiefgelaufen ist. „Und wenn man dann etwas tiefer gräbt, kann man möglicherweise die Ursache einiger Krankheiten finden, die Menschen betreffen“, sagte er und wies darauf hin, dass dies auch CED einschließe.

Das Mikroskop wurde von Wissenschaftsminister Chris McDonald vorgestellt, zusammen mit der Ankündigung von 67 Mio. £ Finanzierung für das Rosalind Franklin Institute über die nächsten fünf Jahre ab April 2027.