利用一把菠菜，中國(guó)醫(yī)生與新加坡研究人員協(xié)作，成功讓眼睛擁有了光合作用能力，在實(shí)驗(yàn)室里成功治療干眼癥。

撰文丨凌 駿

“吃”菠菜讓身體瞬間變強(qiáng)？ 這或許不再是大力水手的專 屬。

5月15日，國(guó)際頂級(jí)期刊《細(xì)胞》 發(fā)布 研究， 由 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院眼科中心、新加坡國(guó)立大學(xué)等機(jī)構(gòu)組成的研究團(tuán)隊(duì)，從菠菜葉綠體中 ， 提取出負(fù)責(zé)光合作用光反應(yīng)的核心部件——類囊體，并通過納米化處理制成 了 滴眼液。

應(yīng)用后，眼睛竟 不可思議 地獲得了光合作用能力，在實(shí)驗(yàn)室條件下成功逆轉(zhuǎn)了干眼癥損傷。

這項(xiàng)富有想象力且臨床前景廣闊的研究， 同時(shí) 引起了《自然》《科學(xué)》等頂級(jí)期刊的廣泛關(guān)注。“這是一個(gè)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(guó)分子生物學(xué)家Shahaf Peleg向《科學(xué)》 期刊 評(píng)價(jià)道。

將植物的能力“移植”給動(dòng)物，這一思路有望帶來全新的生物學(xué)認(rèn)知與治療策略。“目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常理想，我們正積極籌備，希望盡快推進(jìn)到臨床試驗(yàn)。”浙大二院眼科中心執(zhí)行主任葉娟教授告訴“醫(yī)學(xué)界”。

讓眼睛學(xué)會(huì)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(dòng)物例外。

海蛞蝓在進(jìn)食藻類時(shí)，能夠保留其中的葉綠體，將其整合進(jìn)自身細(xì)胞，從而像植物一樣通過光合作用獲取能量。

受此啟發(fā)，一些科學(xué)家開始嘗試將這種能力應(yīng)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(huán)境中任一組分異常，都可能破壞淚膜穩(wěn)態(tài)，誘發(fā)局部炎癥反應(yīng)，升高活性氧水平，打破NADPH/NADP?的平衡，從而損害細(xì)胞抗氧化系統(tǒng)，導(dǎo)致眼表細(xì)胞受損。

這一過程 ， 又 會(huì)進(jìn)一步加劇炎癥反應(yīng)，形成病理性惡性循環(huán)，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(rùn)滑類滴眼液，但這些方法無法從源頭上恢復(fù)細(xì)胞的抗氧化系統(tǒng)——這正是 “ 光合作用 ” 所能提供的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

“ 眼睛本身正是依靠光線 ， 發(fā)揮生物功能的器官，也是進(jìn)行光合作用應(yīng)用最為合適的器官。 ” 葉娟教授 說。

具體 而言 ，研究團(tuán)隊(duì)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(xù)、高效地合成抗氧化物質(zhì)NADPH。

最終制得的納米粒子直徑約400納米，能夠被角膜上皮細(xì)胞及炎癥免疫細(xì)胞有效攝取和利用，通過細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞外兩條途徑發(fā)揮抗炎、抗氧化作用。

研究團(tuán)隊(duì)利用干眼患者淚液樣本開展驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 。結(jié)果顯示，經(jīng)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(xì)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(yàn)證。多項(xiàng)干眼評(píng)估表明，納米類囊體能夠顯著減輕眼表炎癥，促進(jìn)角膜與結(jié)膜的損傷修復(fù)。

“我們正在 ‘ 竊取 ’ 植物經(jīng)過數(shù)百萬(wàn)年進(jìn)化得來的光合作用能力，并將其 ‘ 移植 ’ 到動(dòng)物系統(tǒng)中。”研究 合作者 、新加坡國(guó)立大學(xué)梁大衛(wèi)教授（David Tai Leong）如此評(píng)價(jià)。

由菠菜制備的創(chuàng)新藥

之所以選擇了菠菜，其中的原因并不復(fù)雜。根據(jù)論文，研究人員對(duì)比了從超市買來的菠菜、莧菜、空 心菜 和萵苣 等蔬菜，發(fā)現(xiàn)菠菜的葉綠體含量最高，同時(shí)也最容易提取和封裝。

但看似簡(jiǎn)單原理的背后，是將近5年的跨國(guó)與跨學(xué)科科研協(xié)作。

葉娟教授長(zhǎng)期致力于眼病的臨床診療與基礎(chǔ)研究，而梁大衛(wèi)教授團(tuán)隊(duì)則在納米遞送、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等領(lǐng)域深耕多年。2021年，在一次偶然的學(xué)術(shù)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(yī)學(xué)界 ”： “ 在提取類囊體的過程中，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)很容易遭到破壞，導(dǎo)致提取到的完整類囊體含量低，光合反應(yīng)效率也不夠理想。 ” 而梁大衛(wèi)教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的專利技術(shù)，則有效破解了這一難題。

據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)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(jìn)行納米化包裝，同時(shí)去除葉綠體基質(zhì)，從而最大程度地保留了類囊體的光反應(yīng)功能。

研究結(jié)果顯示，提取的類囊體中完整結(jié)構(gòu)的含量超過90%，NADPH的產(chǎn)出效率提升了約20%。

在安全性方面，實(shí)驗(yàn)中未觀察到任何明顯的不良反應(yīng)，包括皮膚致敏性、眼刺激性等，也未檢測(cè)出器官毒性。

“納米類囊體具備很強(qiáng)的臨床轉(zhuǎn)化潛力。患者在正常用眼的同時(shí)，環(huán)境光即可刺激納米粒子同步發(fā)揮療效，這是一種非常自然、便捷的治療體驗(yàn)，也是干眼癥治療方向上的一個(gè)突破 。 ”葉娟教授說。

葉娟教授 進(jìn)一步表示，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，“很多疾病的發(fā)生發(fā)展都涉及炎癥和氧化應(yīng)激。因此，只要是身體能夠接觸到光線的部位，都有可能應(yīng)用這一技術(shù)，例如其他眼病或皮膚疾病的治療與修復(fù)”。

“ 我們相信它具有強(qiáng)大的臨床轉(zhuǎn)化潛力。想象一下，未來人類細(xì)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(jiǎn)直令人難以置信。” 梁大衛(wèi)教授表示。

來源：醫(yī)學(xué)界

校對(duì)：蔡 菜

運(yùn)營(yíng)：莉 莉

責(zé)編：汪 航

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