上海
利用一把菠菜，中國醫生與新加坡研究人員協作，成功讓眼睛擁有了光合作用能力，在實驗室里成功治療干眼癥。
撰文丨凌 駿
“吃”菠菜讓身體瞬間變強？ 這或許不再是大力水手的專 屬。
5月15日，國際頂級期刊《細胞》 發布 研究， 由 浙江大學醫學院附屬第二醫院眼科中心、新加坡國立大學等機構組成的研究團隊，從菠菜葉綠體中 ， 提取出負責光合作用光反應的核心部件——類囊體，并通過納米化處理制成 了 滴眼液。
應用后，眼睛竟 不可思議 地獲得了光合作用能力，在實驗室條件下成功逆轉了干眼癥損傷。
這項富有想象力且臨床前景廣闊的研究， 同時 引起了《自然》《科學》等頂級期刊的廣泛關注。“這是一個非常巧妙的解決方案。你只需要讓眼睛接觸光，而這本就是日常中再自然不過的事。”德國分子生物學家Shahaf Peleg向《科學》 期刊 評價道。
將植物的能力“移植”給動物，這一思路有望帶來全新的生物學認知與治療策略。“目前的實驗結果非常理想，我們正積極籌備，希望盡快推進到臨床試驗。”浙大二院眼科中心執行主任葉娟教授告訴“醫學界”。
讓眼睛學會光合作用
幾億年來，光合作用一直是植物的“專利”，但有一種動物例外。
海蛞蝓在進食藻類時，能夠保留其中的葉綠體，將其整合進自身細胞，從而像植物一樣通過光合作用獲取能量。
受此啟發，一些科學家開始嘗試將這種能力應用于人類疾病的治療。而葉娟教授的目光，則率先聚焦于干眼癥 。
干眼癥 ， 是一種臨床常見的慢性炎癥性疾病。眼表微環境中任一組分異常，都可能破壞淚膜穩態，誘發局部炎癥反應，升高活性氧水平，打破NADPH/NADP?的平衡，從而損害細胞抗氧化系統，導致眼表細胞受損。
這一過程 ， 又 會進一步加劇炎癥反應，形成病理性惡性循環，使干眼病情遷延加重，難以痊愈。
葉娟教授介紹，目前臨床治療干眼癥主要依賴抗炎和潤滑類滴眼液，但這些方法無法從源頭上恢復細胞的抗氧化系統——這正是 “ 光合作用 ” 所能提供的獨特優勢。
“ 眼睛本身正是依靠光線 ， 發揮生物功能的器官，也是進行光合作用應用最為合適的器官。 ” 葉娟教授 說。
具體 而言 ，研究團隊從菠菜葉綠體中完整提取了類囊體 ， 將 其 納米化 包裝后 以滴眼液形式遞送至眼表，可在可見光照射下持續、高效地合成抗氧化物質NADPH。
最終制得的納米粒子直徑約400納米，能夠被角膜上皮細胞及炎癥免疫細胞有效攝取和利用，通過細胞內與細胞外兩條途徑發揮抗炎、抗氧化作用。
研究團隊利用干眼患者淚液樣本開展驗證實驗 。結果顯示，經納米類囊體滴眼液處理后，樣本中NADPH水平提高了約20倍，而細胞損傷性氧化物的水平顯著下降。
在炎癥性干眼小鼠模型中，納米類囊體滴眼液的治療效果同樣得到了驗證。多項干眼評估表明，納米類囊體能夠顯著減輕眼表炎癥，促進角膜與結膜的損傷修復。
“我們正在 ‘ 竊取 ’ 植物經過數百萬年進化得來的光合作用能力，并將其 ‘ 移植 ’ 到動物系統中。”研究 合作者 、新加坡國立大學梁大衛教授（David Tai Leong）如此評價。
由菠菜制備的創新藥
之所以選擇了菠菜，其中的原因并不復雜。根據論文，研究人員對比了從超市買來的菠菜、莧菜、空 心菜 和萵苣 等蔬菜，發現菠菜的葉綠體含量最高，同時也最容易提取和封裝。
但看似簡單原理的背后，是將近5年的跨國與跨學科科研協作。
葉娟教授長期致力于眼病的臨床診療與基礎研究，而梁大衛教授團隊則在納米遞送、跨膜轉運等領域深耕多年。2021年，在一次偶然的學術交流中，雙方一拍即合，確立了以 “ 光合作用移植 ” 治療干眼癥的研究方向 。
葉娟教授告訴 “ 醫學界 ”： “ 在提取類囊體的過程中，其關鍵結構很容易遭到破壞，導致提取到的完整類囊體含量低，光合反應效率也不夠理想。 ” 而梁大衛教授團隊研發的專利技術，則有效破解了這一難題。
據介紹，研究團隊采用溫和的工藝分離出完整的類囊體，并在兩親性高分子的作用下進行納米化包裝，同時去除葉綠體基質，從而最大程度地保留了類囊體的光反應功能。
研究結果顯示，提取的類囊體中完整結構的含量超過90%，NADPH的產出效率提升了約20%。
在安全性方面，實驗中未觀察到任何明顯的不良反應，包括皮膚致敏性、眼刺激性等，也未檢測出器官毒性。
“納米類囊體具備很強的臨床轉化潛力。患者在正常用眼的同時，環境光即可刺激納米粒子同步發揮療效，這是一種非常自然、便捷的治療體驗，也是干眼癥治療方向上的一個突破 。 ”葉娟教授說。
葉娟教授 進一步表示，從長遠來看，“很多疾病的發生發展都涉及炎癥和氧化應激。因此，只要是身體能夠接觸到光線的部位，都有可能應用這一技術，例如其他眼病或皮膚疾病的治療與修復”。
“ 我們相信它具有強大的臨床轉化潛力。想象一下，未來人類細胞不僅在眼睛， 在 其他部位，也能擁有某種有限但有益的光合作用能力，這簡直令人難以置信。” 梁大衛教授表示。
來源：醫學界
校對：蔡 菜
運營：莉 莉
責編：汪 航
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