据英国胃肠病学会称,英国有超过50万人患有炎症性肠病(IBD),其中克罗恩病和溃疡性结肠炎是两种主要形式。这些疾病可以在任何年龄发病,但专家表示,最常在15至40岁之间被诊断出来——这真是一个被不治之症折磨的绝佳不便时机,毕竟教育、工作和人际关系都在争抢你的注意力。

如今,研究人员希望一台独一无二的显微镜能帮助他们理解这类疾病并找到新疗法。这台显微镜安置在牛津郡哈维尔科学与创新园区的罗莎琳德·富兰克林研究所,卡琳娜·蓬博-加西亚博士在那里担任课题组长。

“这台显微镜技术以及我们在实验室所做的科学,能带来的真正价值是更好地理解(IBD的)机制,”蓬博-加西亚说。“对于IBD,以及我们与其他团队合作研究的许多其他疾病,确实有一些治疗方法,但也许这些治疗方法仍然不是最好的,或者不是我们能做的最具针对性的,因为我们……从根本上并未完全理解这种疾病。”

这台显微镜有着黑色外壳、灰色软管和一大堆电线,相当不起眼。它也绝非普通技术。它的分辨率是传统光学显微镜的10倍,使研究人员能够看到小至20纳米的细节。

为了实现这一点,这台绰号为“居里”的显微镜使用了一种被称为受激发射损耗(STED)显微镜的双激光技术,该技术的发明者因此获得了2014年诺贝尔物理学奖。在这种设置中,细胞内的目标特征被荧光标签标记,这些标签吸收第一束激光的能量,然后发出光或荧光。第二束甜甜圈形状的激光束与第一束照射的区域重叠。关键在于,这第二束光“关闭”了其外环内的荧光,这意味着只有甜甜圈中心——一个非常小的区域——的荧光被检测到。

“这使得显微镜能够区分比传统荧光显微镜所能分辨的更靠近的结构,产生分辨率极高的图像,”蓬博-加西亚说。

这台显微镜还具有额外功能,使其成为英国唯一一台此类设备。这些功能包括可变形反射镜,可以校正样品造成的光学畸变。“这使研究人员能够从相对较厚的组织和迷你器官更深处获得清晰图像,”她说。“它还有一个温控载物台,使活细胞和迷你器官能够在接近正常体温的条件下被研究。”

博士生迪米特里奥斯·约安尼迪斯正在使用这台显微镜来理解排列在我们内脏(包括肠道)内的细胞如何聚集在一起并形成保护屏障。“为了实现这一点,我们有特定的蛋白质复合物,我们假设它们可能随时间而变化。因此,使用这台设备,我们能够以超越传统显微镜所能看到的程度来可视化这些复合物,”他说,并补充说他正在研究这些蛋白质复合物的结构如何从胎儿发育到成年期发生变化。“如果结构改变,功能也会改变,”他说。

约安尼迪斯指出,通过理解健康组织应该是什么样子,然后比较和理解在患病者身上看到的差异,有可能揭示出哪里出了问题。“然后,如果你再深入挖掘一点,你就有可能找到影响个体的某些疾病的根本原因,”他说,并指出这包括IBD。

这台显微镜由科学大臣克里斯·麦克唐纳揭幕,同时宣布从2027年4月起,未来五年向罗莎琳德·富兰克林研究所提供6700万英镑的资金。