Ponad pół miliona osób w Wielkiej Brytanii żyje z nieswoistą chorobą zapalną jelit (IBD), według Brytyjskiego Towarzystwa Gastroenterologii, przy czym choroba Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego to dwie główne postacie. Schorzenia mogą rozwinąć się w każdym wieku, ale eksperci twierdzą, że najczęściej diagnozuje się je między 15. a 40. rokiem życia, co jest wyjątkowo niedogodnym momentem na zmaganie się z nieuleczalną chorobą, biorąc pod uwagę edukację, pracę i związki, które domagają się uwagi.

Teraz naukowcy mają nadzieję, że jedyny w swoim rodzaju mikroskop pomoże im zrozumieć te choroby i znaleźć nowe metody leczenia. Mikroskop znajduje się w Instytucie Rosalind Franklin na kampusie naukowo-innowacyjnym Harwell w Oxfordshire, gdzie dr Karina Pombo-Garcia pełni funkcję lidera grupy.

"To, co ta technologia mikroskopowa i nauka, którą uprawiamy w laboratorium, może wnieść, to przede wszystkim lepsze zrozumienie mechanizmu [IBD]" – powiedziała Pombo-Garcia. "W przypadku IBD i wielu innych chorób, które badamy we współpracy z innymi grupami, istnieją pewne metody leczenia, ale może one wciąż nie są najlepsze ani najbardziej ukierunkowane, jakie możemy opracować, ponieważ… fundamentalnie nie rozumiemy tej choroby w pełni".

Ze swoją czarną obudową, szarymi wężami i mnóstwem przewodów mikroskop jest wyjątkowo dyskretny. Nie jest to też byle jaki sprzęt. Działa z rozdzielczością dziesięciokrotnie większą niż konwencjonalna mikroskopia świetlna, pozwalając naukowcom dostrzec szczegóły o wielkości zaledwie 20 nm.

Aby to osiągnąć, mikroskop, nazwany "Curie", wykorzystuje technikę dwóch laserów znaną jako mikroskopia STED (stimulated emission depletion), która w 2014 roku przyniosła jego wynalazcom Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. W tym układzie interesujące cechy wewnątrz komórek są znakowane znacznikami fluorescencyjnymi, które pochłaniają energię z pierwszej wiązki lasera, a następnie emitują światło, czyli fluorescencję. Druga wiązka lasera w kształcie obwarzanka nakłada się na obszar oświetlony przez pierwszą. Co kluczowe, ta druga wiązka "wyłącza" fluorescencję w swoim zewnętrznym pierścieniu, co oznacza, że fluorescencja jest wykrywana tylko ze środka obwarzanka, bardzo małego obszaru.

"To pozwala mikroskopowi rozróżnić struktury znacznie bliżej siebie, niż byłoby to możliwe przy użyciu konwencjonalnego mikroskopu fluorescencyjnego, tworząc obrazy o wyjątkowo wysokiej rozdzielczości" – powiedziała Pombo-Garcia.

Mikroskop ma również dodatkowe funkcje, co czyni go jedynym takim w Wielkiej Brytanii. Należą do nich odkształcalne lustra, które mogą korygować zniekształcenia optyczne powodowane przez próbkę. "To pozwala naukowcom uzyskać wyraźne obrazy z głębszych warstw stosunkowo grubych tkanek i mini-organów" – powiedziała. "Ma również stolik z kontrolowaną temperaturą, umożliwiający badanie żywych komórek i mini-organów w warunkach zbliżonych do normalnej temperatury ciała".

Dimitrios Ioannidis, doktorant, używa mikroskopu do zrozumienia, jak komórki wyściełające nasze narządy wewnętrzne, w tym jelita, łączą się i tworzą bariery ochronne. "Aby to się stało, mamy specyficzne kompleksy białkowe, które – jak przypuszczamy – mogą zmieniać się w czasie. Więc używając tego sprzętu, jesteśmy w stanie zwizualizować te kompleksy poza tym, co [możemy zobaczyć za pomocą] konwencjonalnego mikroskopu" – powiedział, dodając, że bada, jak struktura tych kompleksów białkowych zmienia się od rozwoju płodowego do dorosłości. "Jeśli struktura się zmienia, zmienia się też funkcja" – powiedział.

Ioannidis zauważył, że rozumiejąc, jak powinna wyglądać zdrowa tkanka, a następnie porównując i rozumiejąc różnice widoczne u osób z chorobą, istnieje potencjał, aby rzucić światło na to, co poszło nie tak. "A potem, jeśli popracujesz i poszukasz trochę głębiej, możesz potencjalnie znaleźć pierwotną przyczynę niektórych chorób, które dotykają jednostki" – powiedział, zauważając, że obejmuje to IBD.

Mikroskop został zaprezentowany przez ministra nauki Chrisa McDonalda, wraz z ogłoszeniem 67 milionów funtów finansowania dla Instytutu Rosalind Franklin w ciągu najbliższych pięciu lat od kwietnia 2027 roku.