Kurze Antwort
Wie die Darmbarriere bei entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) gestört wird, wird seit Langem erforscht. Das vom Rosalind Franklin Institute entwickelte und „Curie“ genannte spezielle STED-Mikroskop kann intrazelluläre und interzelluläre Strukturen in einer Größenordnung von etwa 20 Nanometern abbilden. Das Ziel besteht nicht darin, sofort eine neue Behandlung für Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa anzubieten, sondern die nanoskopische Organisation der Proteinkomplexe, die die epitheliale Barriere bilden, besser zu verstehen.
Warum sind 20 Nanometer wichtig?
In der klassischen Lichtmikroskopie ist es aufgrund der Beugungsgrenze schwierig, sehr eng beieinander liegende molekulare Strukturen zu unterscheiden. Die STED-Mikroskopie (Stimulated Emission Depletion) nutzt einen zweiten „Depletion“-Laser, um das Fluoreszenzsignal um den Fokus herum zu unterdrücken, und erzeugt einen viel kleineren effektiven Abbildungsbereich. Das Rosalind Franklin Institute berichtet, dass sein System eine etwa zehnmal höhere Auflösung liefern kann, die von etwa 200 Nanometern auf das Niveau von 20 Nanometern herabreicht.
Aus welchen Strukturen besteht die Darmbarriere?
Das Darmepithel bildet eine selektive Grenze zwischen der Außenwelt und dem inneren Milieu des Organismus. Benachbarte Epithelzellen organisieren sich über Verbindungskomplexe wie Tight Junctions, Adherens Junctions, Desmosomen und Gap Junctions. Insbesondere Tight-Junction-Proteine spielen eine entscheidende Rolle für die Barrierepermeabilität, indem sie regulieren, welche Moleküle zwischen den Zellen passieren können.
Was verändert sich bei IBD?
Bei Morbus Crohn und Colitis ulcerosa spielen genetische Veranlagung, Immunantwort, Mikrobiota und Umweltfaktoren gemeinsam eine Rolle. Eine Störung der epithelialen Barriere ist ein wichtiger Teil dieses komplexen Netzwerks. Veränderungen der Tight-Junction-Architektur und der Permeabilität können während einer Entzündung beobachtet werden; es ist jedoch nicht bei jedem Patienten immer eindeutig, ob diese die primäre Ursache der Erkrankung oder die Folge der Entzündung sind.
Was macht Curie anders?
Die STED-Plattform des Rosalind Franklin Institute zielt nicht nur darauf ab, eine hohe Auflösung in fixierten Zellen zu bieten, sondern dank adaptiver Optik auch eine dreidimensionale Bildgebung in dicken und optisch komplexen Proben, Organoiden und Geweben zu ermöglichen. Mittels Multiplex-Fluoreszenzmarkierung können die Positionen verschiedener Proteine, Lipide oder Glykane relativ zueinander in derselben Probe untersucht werden.
Warum sind patientenabgeleitete Organoide wertvoll?
Organoide werden entwickelt, indem aus Patienten gewonnene Zellen im Labor dreidimensionale und gewebeähnliche Strukturen bilden. Diese Modelle können bestimmte Eigenschaften aufweisen, die der realen menschlichen Biologie näher kommen als klassische zweidimensionale Zellkulturen. Forscher können die Organisation von Tight Junctions und Permeabilitätsveränderungen in patientenabgeleiteten Darmorganoiden abbilden und so die molekulare Architektur verschiedener IBD-Phänotypen vergleichen.
Barrierebildung von der fötalen Entwicklung bis zum Erwachsenenalter
Forscher aus Oxford und vom Rosalind Franklin Institute führen Studien durch, die die Entwicklung der Tight-Junction-Architektur in menschlichem fötalem und adultem Darmgewebe sowie in darauf abgestimmten Organoiden mittels STED untersuchen. Das Ziel ist zu verstehen, wie die normale Barriere aufgebaut wird und heranreift. Sobald eine normale Entwicklungskarte erstellt ist, lässt sich deutlicher erkennen, welcher Schritt oder welche Proteinorganisation bei Erkrankungen abweicht.
Wird diese Technologie die „Grundursache“ von Morbus Crohn finden?
Diese Aussage wäre zum jetzigen Zeitpunkt zu weit gegriffen. IBD ist keine Erkrankung, die auf eine einzige Ursache zurückzuführen ist. Die STED-Mikroskopie kann wichtige Mechanismen in der Barrierebiologie aufdecken und neue Biomarker oder Wirkstoffziele generieren; es sollte jedoch nicht erwartet werden, dass sie allein die gesamte Ursache von Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa erklärt. Der Wert der Technologie liegt darin, dass sie die zuvor optisch nicht unterscheidbare molekulare Organisation messbar macht.
Wie kann dies in neue Behandlungen überführt werden?
Wenn gezeigt werden kann, dass ein Tight-Junction-Protein falsch lokalisiert ist, dass ein Zell-Zell-Verbindungskomplex während einer Entzündung zerfällt oder dass bestimmte molekulare Interaktionen die Permeabilität verändern, können diese Mechanismen Angriffsziele für die Arzneimittelentwicklung bilden. Der Weg vom bildgebenden Befund zur klinischen Behandlung erfordert jedoch eine mechanistische Validierung, präklinische Experimente und klinische Studien am Menschen.
Ist das dasselbe wie Darmpermeabilitätstests?
Nein. STED ist eine bildgebende Forschungsplattform; es ist kein Routinetest, der in der Klinik einen „Leaky Gut“ diagnostiziert. Nanoskopische Tight-Junction-Bilder und die in der täglichen Praxis verwendeten Methoden wie fäkales Calprotectin, CRP, Endoskopie, Histopathologie oder bildgebende Verfahren beantworten unterschiedliche Fragestellungen.
Unser Ansatz in unserer Klinik in Bodrum
Wir verwenden das Konzept der Darmbarriere nicht als ein Etikett, das allein jedes Symptom erklärt. Bei der klinischen Beurteilung müssen Symptome, Entzündungsmarker, Stuhltests, endoskopisch-histologische Befunde und bei Bedarf eine gastroenterologische Abklärung gemeinsam berücksichtigt werden. Neue Nanoskopietechnologien vertiefen unser Verständnis der Mechanismen; sie ersetzen jedoch bis heute nicht die routinemäßige klinische Diagnostik.
Quellen
- The Guardian, 14. September 2026: Curie-Mikroskop und IBD-Forschung
- Rosalind Franklin Institute: STED-Plattform, <20 nm Auflösung und Zellverbindungsnetzwerke
- Rosalind Franklin Institute: Tight-Junction-Forschung an patientenabgeleiteten Organoiden
- UKRI, 14. September 2026: Neues STED-Mikroskop und Investition in die IBD-Forschung
Letzte medizinische Überprüfung: 18. September 2026
