原创 服务医者改善医疗 医学界 利用一把菠菜，中国医生与新加坡研究人员协作，成功让眼睛拥有了光合作用能力，在实验室里成功治疗干眼症。“吃”菠菜让身体瞬间变强？这或许不再是大力水手的专属。5月15日，国际顶级期刊《细胞》发布研究，由浙江大学医学院附属第二医院眼科中心、新加坡国立大学等机构组成的研究团队，从菠菜叶绿体中，提取出负责光合作用光反应的核心部件——类囊体，并通过纳米化处理制成了滴眼液。应用后，眼睛竟不可思议地获得了光合作用能力，在实验室条件下成功逆转了干眼症损伤。这项富有想象力且临床前景广阔的研究，同时引起了《自然》《科学》等顶级期刊的广泛关注。“这是一个非常巧妙的解决方案。你只需要让眼睛接触光，而这本就是日常中再自然不过的事。”德国分子生物学家Shahaf Peleg向《科学》期刊评价道。将植物的能力“移植”给动物，这一思路有望带来全新的生物学认知与治疗策略。“目前的实验结果非常理想，我们正积极筹备，希望尽快推进到临床试验。”浙大二院眼科中心执行主任叶娟教授告诉“医学界”。几亿年来，光合作用一直是植物的“专利”，但有一种动物例外。海蛞蝓在进食藻类时，能够保留其中的叶绿体，将其整合进自身细胞，从而像植物一样通过光合作用获取能量。受此启发，一些科学家开始尝试将这种能力应用于人类疾病的治疗。而叶娟教授的目光，则率先聚焦于干眼症。干眼症，是一种临床常见的慢性炎症性疾病。眼表微环境中任一组分异常，都可能破坏泪膜稳态，诱发局部炎症反应，升高活性氧水平，打破NADPH/NADP⁺的平衡，从而损害细胞抗氧化系统，导致眼表细胞受损。这一过程，又会进一步加剧炎症反应，形成病理性恶性循环，使干眼病情迁延加重，难以痊愈。叶娟教授介绍，目前临床治疗干眼症主要依赖抗炎和润滑类滴眼液，但这些方法无法从源头上恢复细胞的抗氧化系统——这正是“光合作用”所能提供的独特优势。“眼睛本身正是依靠光线，发挥生物功能的器官，也是进行光合作用应用最为合适的器官。”叶娟教授说。具体而言，研究团队从菠菜叶绿体中完整提取了类囊体，将其纳米化包装后以滴眼液形式递送至眼表，可在可见光照射下持续、高效地合成抗氧化物质NADPH。最终制得的纳米粒子直径约400纳米，能够被角膜上皮细胞及炎症免疫细胞有效摄取和利用，通过细胞内与细胞外两条途径发挥抗炎、抗氧化作用。研究团队利用干眼患者泪液样本开展验证实验。结果显示，经纳米类囊体滴眼液处理后，样本中NADPH水平提高了约20倍，而细胞损伤性氧化物的水平显著下降。在炎症性干眼小鼠模型中，纳米类囊体滴眼液的治疗效果同样得到了验证。多项干眼评估表明，纳米类囊体能够显著减轻眼表炎症，促进角膜与结膜的损伤修复。“我们正在‘窃取’植物经过数百万年进化得来的光合作用能力，并将其‘移植’到动物系统中。”研究合作者、新加坡国立大学梁大卫教授（David Tai Leong）如此评价。之所以选择了菠菜，其中的原因并不复杂。根据论文，研究人员对比了从超市买来的菠菜、苋菜、空心菜和莴苣等蔬菜，发现菠菜的叶绿体含量最高，同时也最容易提取和封装。但看似简单原理的背后，是将近5年的跨国与跨学科科研协作。叶娟教授长期致力于眼病的临床诊疗与基础研究，而梁大卫教授团队则在纳米递送、跨膜转运等领域深耕多年。2021年，在一次偶然的学术交流中，双方一拍即合，确立了以“光合作用移植”治疗干眼症的研究方向。叶娟教授告诉“医学界”：“在提取类囊体的过程中，其关键结构很容易遭到破坏，导致提取到的完整类囊体含量低，光合反应效率也不够理想。”而梁大卫教授团队研发的专利技术，则有效破解了这一难题。据介绍，研究团队采用温和的工艺分离出完整的类囊体，并在两亲性高分子的作用下进行纳米化包装，同时去除叶绿体基质，从而最大程度地保留了类囊体的光反应功能。研究结果显示，提取的类囊体中完整结构的含量超过90%，NADPH的产出效率提升了约20%。在安全性方面，实验中未观察到任何明显的不良反应，包括皮肤致敏性、眼刺激性等，也未检测出器官毒性。“纳米类囊体具备很强的临床转化潜力。患者在正常用眼的同时，环境光即可刺激纳米粒子同步发挥疗效，这是一种非常自然、便捷的治疗体验，也是干眼症治疗方向上的一个突破。”叶娟教授说。叶娟教授进一步表示，从长远来看，“很多疾病的发生发展都涉及炎症和氧化应激。因此，只要是身体能够接触到光线的部位，都有可能应用这一技术，例如其他眼病或皮肤疾病的治疗与修复”。“我们相信它具有强大的临床转化潜力。想象一下，未来人类细胞不仅在眼睛，在其他部位，也能拥有某种有限但有益的光合作用能力，这简直令人难以置信。”梁大卫教授表示。
来源：医学界
校对：蔡 菜
运营：莉 莉
责编：汪 航
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