眼睛也能進(jìn)行光合作用？曬太陽(yáng)就能治干眼癥，效果媲美臨床特效藥

干眼癥是因淚液分泌不足、蒸發(fā)過(guò)快或成分失衡引發(fā)的眼表疾病。常見(jiàn)癥狀包括眼睛干澀、發(fā)癢、異物感、畏光或視疲勞。

當(dāng)眼睛長(zhǎng)期暴露于屏幕藍(lán)光、外界刺激時(shí)容易誘發(fā)此癥，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量活性氧（ROS），這些東西會(huì)瘋狂消耗一種叫 NADPH 的關(guān)鍵物質(zhì)。一旦 NADPH 不夠，眼睛的抗氧化系統(tǒng)就崩了，炎癥爆發(fā)、角膜受損、淚液分泌減少，于是越干越炎、越炎越干，陷入惡性循環(huán)。

目前，干眼癥的治療方式取決于病因和嚴(yán)重程度，核心方案包括補(bǔ)充淚液、物理疏導(dǎo)與促分泌、藥物抗炎以及嚴(yán)重的手術(shù)干預(yù)。

近日，來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)在 Cell 期刊發(fā)表研究成果，他們從菠菜里提取了植物光合作用的核心部件類(lèi)囊體，并加工成納米顆粒 LEAF。把它滴進(jìn)眼睛后，在普通室內(nèi)光照射下，能像植物一樣進(jìn)行光反應(yīng)，源源不斷產(chǎn)生 NADPH。新加坡國(guó)立大學(xué)梁大衛(wèi)、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院眼科中心葉娟、山東第一醫(yī)科大學(xué)孫曉、南京郵電大學(xué)丁顯光作為共同通訊作者參與了這項(xiàng)研究。

（來(lái)源：上述論文）

在自然界中，軟體動(dòng)物海蛞蝓擁有從藻類(lèi)體內(nèi)“竊取”光合作用組件的神奇能力。2025 年，Cell 發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，某些種類(lèi)的海蛞蝓（Elysia crispata）食用藻類(lèi)后能夠儲(chǔ)存外來(lái)葉綠體，并進(jìn)行光合作用，長(zhǎng)期饑餓期間，海蛞蝓可以通過(guò)消化葉綠體提供營(yíng)養(yǎng)。

受此啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始探索哺乳動(dòng)物是否也有這樣的潛力。

為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究人員買(mǎi)來(lái)了各種綠葉蔬菜。通過(guò)將這些蔬菜進(jìn)行攪拌、過(guò)濾和離心處理，分離出了葉片中的葉綠體。隨后，他將葉綠體浸入特定溶液中，暴露出其中的類(lèi)囊體——這是一種由單層膜圍成的扁平囊狀結(jié)構(gòu)，是光合作用中光反應(yīng)的唯一場(chǎng)所，這個(gè)過(guò)程的直接產(chǎn)物，正是 NADPH。

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，相比于紅莧菜、空心菜或生菜，普通的菠菜能產(chǎn)出更多的類(lèi)囊體。研究團(tuán)隊(duì)將這些菠菜的類(lèi)囊體用安全醫(yī)用包裹材料制成 400 納米級(jí)微小顆粒，并將其命名為“LEAF”（光反應(yīng)富集的類(lèi)囊體 NADPH 工廠）。

LEAF 不需要強(qiáng)光，日常室內(nèi)光、自然光就能啟動(dòng)。即使炎癥時(shí)人體自己產(chǎn) NADPH 的途徑壞了，它也能正常工作。

在細(xì)胞內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，LEAF 被角膜上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞吞進(jìn)去后，通過(guò)光合作用補(bǔ)充 NADPH，能夠重新激活細(xì)胞內(nèi)源性的抗氧化防御系統(tǒng)，以對(duì)抗炎癥引發(fā)的氧化應(yīng)激。

團(tuán)隊(duì)同樣探索了 LEAF 是否能在無(wú)細(xì)胞環(huán)境中清除活性氧。令人驚訝的是，即使在無(wú)光條件下，LEAF 也展現(xiàn)出了一定的過(guò)氧化物中和能力，并且這種中和效率在光照下得到了進(jìn)一步的提升。

為了驗(yàn)證 LEAF 治療干眼癥的可行性，團(tuán)隊(duì)在人類(lèi)干眼眼淚樣本、小鼠身上做了全面實(shí)驗(yàn)。

圖 | LEAF 在體內(nèi)有效治療干眼癥（來(lái)源：上述論文）

其中，未經(jīng)處理的干眼癥患者淚液的特征是抗氧化劑水平降低和活性氧水平升高，用 LEAF 處理后，光照 30 分鐘，NADPH 的水平暴漲 20 倍；損傷性過(guò)氧化氫減少 95% 以上，炎癥因子幾乎清零

在小鼠模型中，團(tuán)隊(duì)分了三組，包括對(duì)照組滴生理鹽水；進(jìn)口藥組滴目前最貴、最好的干眼藥 Restasis；LEAF 組滴菠菜光合眼藥水，每天正常見(jiàn)自然光，不用特殊光照。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在患有嚴(yán)重干眼癥的小鼠身上，使用 LEAF 加日常光照治療 5 天后，小鼠的角膜厚度、淚液分泌和受損細(xì)胞恢復(fù)到了接近健康的狀態(tài)，效果甚至超過(guò)了目前的臨床特效藥 Restasis。

為了進(jìn)一步探究 LEAF 治療干眼癥的深層分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)健康小鼠、干眼癥模型小鼠，以及接受了LEAF 治療小鼠的角膜組織進(jìn)行了單細(xì)胞 RNA 測(cè)序。結(jié)果顯示，干眼癥會(huì)導(dǎo)致免疫細(xì)胞和上皮細(xì)胞發(fā)生顯著改變，使其陷入一種病理性的偏移狀態(tài)；然而，在引入 LEAF 并輔以日常環(huán)境光照射后，這些細(xì)胞的分布特征在很大程度上被拉回了健康時(shí)的正常軌跡。

此外，研究人員還在大鼠干眼癥模型中，進(jìn)一步評(píng)估了 LEAF 的療效。結(jié)果表明，LEAF 滴眼液治療能夠顯著減輕角膜上皮的損傷。具體表現(xiàn)為在治療的第 5 天，大鼠眼部的熒光素鈉染色面積顯著減小，干眼癥臨床評(píng)分明顯降低，淚液分泌功能也得到了恢復(fù)。其整體治療表現(xiàn)，已足以媲美目前的臨床特效藥 Restasis。

臨床前生產(chǎn)可行性和安全性驗(yàn)證顯示，LEAF 在 -80°C 下可穩(wěn)定保存長(zhǎng)達(dá) 1 年，在 4°C 下可穩(wěn)定保存約 3周，在室溫下可穩(wěn)定保存約 2 周，且大部分理化性質(zhì)和功能特性得以保留。在豚鼠皮膚致敏模型和兔眼刺激模型中進(jìn)行的生物安全性評(píng)估中，均未引起任何可觀察到的不良反應(yīng)，未檢測(cè)到毒性。

當(dāng)然，研究團(tuán)隊(duì)在論文中也提到了局限性，通過(guò)光合作用生成的 NADPH，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與哺乳動(dòng)物內(nèi)源性途徑產(chǎn)生的 NADPH 是無(wú)法區(qū)分的；此外，LEAF 在細(xì)胞里只能存活幾個(gè)小時(shí)到一天，不是永久的。

未來(lái)，研究人員計(jì)劃將 LEAF 應(yīng)用于人類(lèi)干眼癥患者的臨床試驗(yàn)。據(jù)團(tuán)隊(duì)計(jì)算，僅僅一把菠菜提取出的 LEAF 顆粒，就足夠?yàn)?50 多名患者提供每天兩次、為期一個(gè)月的充足治療。不僅如此，研究團(tuán)隊(duì)還在探索將這種植物來(lái)源的細(xì)胞器移植到除角膜之外的其他人體組織中。

1.https://www.nature.com/articles/d41586-025-01982-4

2.https://www.nature.com/articles/d41586-026-01559-9

3.Xing K, Yan Y, Zhu Z, et al. Transplanting light-dependent reactions for mammalian eye photosynthesis[J]. Cell, 2026.

排版：胡莉花

注：封面/首圖由 AI 輔助生成