《細(xì)胞》：讓眼睛光合作用！科學(xué)家開發(fā)含菠菜類囊體的滴眼液，讓眼睛進(jìn)行“光合作用”，緩解干眼癥等炎癥疾病

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不知道咱們讀者里有沒有干眼癥（KS）的朋友。奇點(diǎn)糕上次干眼癥發(fā)作的時(shí)候，那叫一個(gè)痛不欲生，睜著眼睛就像有刀片在刮眼球，兢兢業(yè)業(yè)涂藥總算熬過去了，現(xiàn)在還得小心別用眼過度別熬夜記得多眨眼，不然搞不好哪天就復(fù)發(fā)再給我來一下子。

其實(shí)，干眼癥是全球最常見的眼部疾病之一，受干眼癥困擾的人群據(jù)估計(jì)超過15億。治療干眼癥的手段也很有限，奇點(diǎn)糕之前是使用了一些抗炎的膏劑和滴劑，再加上人工淚液補(bǔ)充不足的淚液。目前也有一些獲批用于治療干眼癥的藥物，如環(huán)孢素，但價(jià)格確實(shí)是有點(diǎn)貴。

近期，發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的一篇論文給干眼癥帶來了意外的新解決方案——讓眼睛自己“光合作用”！

干眼癥的惡性循環(huán)很大一部分來自于角膜區(qū)域抗氧化應(yīng)激水平的不足，研究者們開發(fā)了一種源自菠菜的植物類囊體光反應(yīng)系統(tǒng)LEAF，使其可在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)保持功能，持續(xù)產(chǎn)生NADPH，以對(duì)抗活性氧（ROS）。

在小鼠實(shí)驗(yàn)中，LEAF可以眼藥水的形式低劑量給藥，不影響顏色感知，在5天內(nèi)將角膜損傷逆轉(zhuǎn)至接近健康水平，效果優(yōu)于環(huán)孢素類藥物。

在干眼癥的病理中，角膜區(qū)域的炎癥會(huì)產(chǎn)生活性氧，導(dǎo)致細(xì)胞損傷。健康的眼睛可以通過NADPH驅(qū)動(dòng)的抗氧化作用來中和活性氧，但炎癥狀態(tài)下眼睛的抗氧化能力失衡，反而可能加劇活性氧產(chǎn)生。抗炎/抗氧化就是治療干眼癥的核心機(jī)制，環(huán)孢素恢復(fù)眼部淚液自然分泌的能力也是通過抗炎實(shí)現(xiàn)的。

產(chǎn)生NADPH對(duì)植物來說則輕而易舉，植物葉綠體能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能，產(chǎn)生NADPH，并隨后用于生產(chǎn)葡萄糖，為植物提供養(yǎng)分——這就是我們熟知的光合作用。

本研究關(guān)注的植物類囊體，其實(shí)就是葉綠體中完成光反應(yīng)的核心膜結(jié)構(gòu)。研究者從菠菜中提取完整的類囊體，將其包裝成約400 nm大小的納米顆粒，在保持完整光反應(yīng)系統(tǒng)和電子傳遞鏈的同時(shí)，去除消耗NADPH的暗反應(yīng)酶，進(jìn)一步增強(qiáng)了NADPH的產(chǎn)量。

研究者將其命名為light?reaction enriched thylakoid NADPH?foundry（LEAF），它們能夠在50 mJ/cm2/min（約等于室內(nèi)光強(qiáng)度）下持續(xù)產(chǎn)生NADPH。

在實(shí)驗(yàn)室中，研究者測(cè)試了LEAF的功能。LEAF可通過細(xì)胞內(nèi)外兩條通路保護(hù)細(xì)胞，在細(xì)胞內(nèi)，LEAF可以恢復(fù)被炎癥抑制的NADPH水平，逆轉(zhuǎn)細(xì)胞炎癥代謝表型；細(xì)胞外，LEAF本身含有的植物抗氧化酶就能有效清除胞外活性氧，在無光條件下也有抗氧化效果，有光照當(dāng)然效果更好。

在干眼癥患者來源的淚液中，LEAF可使NADPH水平提升20倍，過氧化氫水平降低95%以上。

最后，研究者在藥物誘導(dǎo)的干眼癥小鼠中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，每日兩次滴入LEAF眼藥水，在常規(guī)光照環(huán)境下干預(yù)5天，可以顯著恢復(fù)小鼠角膜厚度（23 μm→28.6 μm），結(jié)膜杯狀細(xì)胞面積顯著增加，效果較環(huán)孢素類藥物Restasis更好。

研究者多次測(cè)試認(rèn)為，LEAF的制備穩(wěn)定、可重復(fù)，在常溫下可儲(chǔ)存2周、-80℃能夠儲(chǔ)存一年。LEAF安全性較好，未發(fā)現(xiàn)眼部刺激、皮膚敏感和主要器官毒性，系統(tǒng)暴露極低。

你期不期待這樣的“菠菜眼藥水”呢？奇點(diǎn)糕我是很需要了！

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參考資料：

[1]Xing, K., Yan, Y., Zhu, Z., Chen, Y., Dadol, G.C., Pan, X., Tong, S., Sikdar, N., Wang, J., Li, B., et al. (2026). Transplanting light-dependent reactions for mammalian eye photosynthesis. Cell 189, 1–19.

本文作者丨代絲雨