Volgens de British Society of Gastroenterology leven meer dan een half miljoen mensen in het Verenigd Koninkrijk met inflammatoire darmziekte (IBD), met de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa als de twee belangrijkste vormen. De aandoeningen kunnen op elke leeftijd ontstaan, maar experts zeggen dat ze meestal tussen het 15e en 40e levensjaar worden gediagnosticeerd – een spectaculair onhandig moment om getroffen te worden door een ongeneeslijke ziekte, aangezien opleiding, werk en relaties allemaal aandacht opeisen.

Nu hopen onderzoekers dat een unieke microscoop hen zal helpen zulke ziekten te begrijpen en nieuwe behandelingen te vinden. De microscoop staat in het Rosalind Franklin Institute op de Harwell Science and Innovation Campus in Oxfordshire, waar dr. Karina Pombo-Garcia groepsleider is.

“Wat deze microscooptechnologie en de wetenschap die we in het lab bedrijven kunnen brengen, is echt het beter begrijpen van het mechanisme [van IBD],” zei Pombo-Garcia. “Bij IBD, en bij vele andere ziekten die we met andere groepen bestuderen, zijn er behandelingen, maar misschien zijn die behandelingen nog niet de beste of de meest gerichte die we kunnen doen, omdat we de ziekte fundamenteel niet volledig begrijpen.”

Met zijn zwarte behuizing, grijze slangen en overvloed aan draden is de microscoop opvallend onopvallend. Het is ook geen alledaags stuk techniek. Hij werkt met een resolutie die tien keer hoger is dan conventionele lichtmicroscopie, waardoor onderzoekers details tot slechts 20 nm groot kunnen zien.

Om dit te bereiken gebruikt de microscoop, met de bijnaam “Curie”, een tweelasertechniek die bekendstaat als stimulated emission depletion (STED)-microscopie, die de uitvinders in 2014 de Nobelprijs voor natuurkunde opleverde. In deze opstelling worden interessante structuren in cellen gelabeld met fluorescerende tags die energie absorberen van de eerste laserstraal en vervolgens licht, of fluorescentie, uitzenden. Een tweede, donutvormige laserstraal overlapt met het gebied dat door de eerste wordt verlicht. Cruciaal is dat deze tweede straal de fluorescentie in zijn buitenste ring “uitschakelt”, waardoor fluorescentie alleen wordt gedetecteerd vanuit het centrum van de donut, een heel klein gebied.

“Hierdoor kan de microscoop structuren onderscheiden die veel dichter bij elkaar liggen dan mogelijk zou zijn met een conventionele fluorescentiemicroscoop, en zo beelden met uitzonderlijk hoge resolutie produceren,” zei Pombo-Garcia.

De microscoop heeft ook extra functies, waardoor het de enige in zijn soort is in het Verenigd Koninkrijk. Hieronder vallen vervormbare spiegels die optische vervormingen door het monster kunnen corrigeren. “Hierdoor kunnen onderzoekers heldere beelden verkrijgen van dieper in relatief dikke weefsels en mini-organen,” zei ze. “Hij heeft ook een temperatuurgecontroleerd platform, waardoor levende cellen en mini-organen kunnen worden bestudeerd onder omstandigheden die dicht bij de normale lichaamstemperatuur liggen.”

Dimitrios Ioannidis, een promovendus, gebruikt de microscoop om te begrijpen hoe cellen die onze inwendige organen, waaronder de darmen, bekleden, samenkomen en beschermende barrières creëren. “Om dit te laten gebeuren hebben we specifieke eiwitcomplexen, waarvan we veronderstellen dat ze in de loop van de tijd kunnen veranderen. Met dit apparaat kunnen we deze complexen visualiseren verder dan wat [we met een] conventionele microscoop kunnen zien,” zei hij, eraan toevoegend dat hij keek naar hoe de structuur van deze eiwitcomplexen verandert van foetale ontwikkeling tot volwassenheid. “Als de structuur verandert, verandert de functie ook,” zei hij.

Ioannidis merkte op dat door te begrijpen hoe gezond weefsel eruit zou moeten zien, en vervolgens de verschillen bij mensen met de ziekte te vergelijken en te begrijpen, er potentieel is om licht te werpen op wat er mis is gegaan. “En als je dan wat dieper graaft, kun je mogelijk de oorzaak vinden van sommige ziekten die individuen treffen,” zei hij, erop wijzend dat dit ook IBD omvat.

De microscoop werd onthuld door wetenschapsminister Chris McDonald, samen met de aankondiging van £67 miljoen financiering voor het Rosalind Franklin Institute over de komende vijf jaar vanaf april 2027.