영국 소화기학회에 따르면, 영국에서 50만 명 이상이 염증성 장 질환(IBD)을 앓고 있으며, 크론병과 궤양성 대장염이 두 가지 주요 형태다. 이 질환은 어느 연령에서나 발생할 수 있지만, 전문가들은 대개 15세에서 40세 사이에 진단된다고 말한다. 교육, 직장, 관계가 모두 주의를 요구하는 시기에 불치병에 시달리기에는 지극히 곤란한 시점이다.

이제 연구자들은 세상에 하나뿐인 현미경이 이런 질환을 이해하고 새로운 치료법을 찾는 데 도움이 되기를 기대하고 있다. 이 현미경은 옥스퍼드셔의 해웰 과학혁신 캠퍼스에 있는 로절린드 프랭클린 연구소에 설치되어 있으며, 카리나 폼보-가르시아 박사가 그룹 리더로 재직 중이다.

폼보-가르시아는 "이 현미경 기술과 우리가 실험실에서 하는 과학이 가져올 수 있는 것은 (IBD의) 메커니즘을 더 잘 이해하는 것"이라고 말했다. "IBD와 다른 여러 질환에 대해 다른 그룹과 협력하여 연구하고 있는데, 일부 치료법이 있지만, 우리가 질병을 근본적으로 완전히 이해하지 못하기 때문에 그 치료법이 최선이거나 가장 표적화된 치료법이 아닐 수 있다."

검은색 케이싱, 회색 호스, 수많은 전선을 갖춘 이 현미경은 놀랍도록 눈에 띄지 않는다. 또한 평범한 기술도 아니다. 기존 광학 현미경보다 10배 높은 해상도로 작동하여 연구자들이 20나노미터 크기의 세부 사항까지 볼 수 있게 한다.

이를 달성하기 위해 '퀴리'라는 별명이 붙은 이 현미경은 2014년 노벨 물리학상을 수상한 유도 방출 고갈(STED) 현미경이라는 두 개의 레이저 기술을 사용한다. 이 설정에서 세포 내 관심 특징은 첫 번째 레이저 빔에서 에너지를 흡수한 후 빛(형광)을 방출하는 형광 태그로 표시된다. 도넛 모양의 두 번째 레이저 빔이 첫 번째 빔이 비추는 영역과 겹친다. 결정적으로, 이 두 번째 빔은 외부 링 내의 형광을 '꺼버려' 형광이 도넛 중앙의 매우 작은 영역에서만 감지된다.

폼보-가르시아는 "이를 통해 현미경은 기존 형광 현미경으로는 불가능한 훨씬 더 가까이 있는 구조를 구별할 수 있어 매우 높은 해상도의 이미지를 생성한다"고 말했다.

이 현미경은 또한 영국에서 유일한 추가 기능을 갖추고 있다. 여기에는 샘플로 인한 광학 왜곡을 보정할 수 있는 변형 가능한 거울이 포함된다. 그녀는 "이를 통해 연구자들은 상대적으로 두꺼운 조직과 미니 장기 내부 더 깊은 곳에서도 선명한 이미지를 얻을 수 있다"고 말했다. "또한 온도 조절 스테이지가 있어 살아있는 세포와 미니 장기를 정상 체온에 가까운 조건에서 연구할 수 있다."

박사 과정 학생인 디미트리오스 이오아니디스는 이 현미경을 사용하여 장을 포함한 내부 장기를 감싸는 세포가 어떻게 모여 보호 장벽을 만드는지 이해하고 있다. 그는 "이를 위해서는 시간이 지남에 따라 변할 수 있다고 가정하는 특정 단백질 복합체가 있다. 따라서 이 장비를 사용하면 기존 현미경으로 볼 수 있는 것 이상으로 이러한 복합체를 시각화할 수 있다"고 말하며, 태아 발달에서 성인기까지 이 단백질 복합체의 구조가 어떻게 변하는지 연구하고 있다고 덧붙였다. "구조가 변하면 기능도 변한다"고 그는 말했다.

이오아니디스는 건강한 조직이 어떤 모습이어야 하는지 이해하고, 질병을 가진 사람들에게서 나타나는 차이를 비교하고 이해함으로써 무엇이 잘못되었는지 밝힐 가능성이 있다고 지적했다. 그는 "그리고 더 깊이 파고들면 개인에게 영향을 미치는 일부 질병의 근본 원인을 잠재적으로 찾을 수 있다"고 말하며, 여기에는 IBD도 포함된다고 언급했다.

이 현미경은 과학부 장관 크리스 맥도널드에 의해 공개되었으며, 2027년 4월부터 5년간 로절린드 프랭클린 연구소에 6,700만 파운드의 자금 지원이 발표되었다.