浙大二院与新加坡团队合作开发治疗干眼症新方法
让眼睛学会光合作用
本报记者 杨千莹 通讯员 许紫莹
■ 本报记者 杨千莹 通讯员 许紫莹
眼睛疲劳、干涩、刺痛、有异物感,视物模糊、酸胀发红……随着手机、电脑等电子产品使用频率的日益提高,干眼症成了全球最常见的眼部疾病之一。
中华医学会眼科学分会角膜病学组、中国医师协会眼科医师分会角膜病学组发布的《中国干眼临床诊疗专家共识(2024年)》显示,全球干眼症的患病率为5%~50%,我国现有流行病学研究结果显示,干眼的患病率约21%至52.4%。
而今,逆转干眼症损伤有了新的可能。
近日,浙江大学医学院附属第二医院眼科中心叶娟团队与新加坡国立大学梁大卫团队合作,成功构建了一种来源于菠菜叶片、保留了完整类囊体结构与功能的纳米级系统——Light-reaction Enriched thylAkoid NADPH-Foundry(LEAF)。将LEAF递送至哺乳动物细胞后,在可见光照射下,该系统能够以一种独立于动物细胞代谢调控机制的途径,持续生成NADPH(还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸),从而对抗炎症与氧化应激,有效治疗干眼症。相关成果发表在《细胞》期刊。
菠菜里提取的元素,如何治疗干眼症?人眼又如何能像植物一样完成光合作用?记者采访了浙江大学眼科研究所所长、浙大二院眼科中心执行主任叶娟。
用菠菜做成滴眼液
菜场里随处可见的菠菜,怎么治疗干眼症?
要解答这个问题,首先要了解干眼症的病因。叶娟介绍,干眼症并非简单的“眼睛干燥”,而是一种多因素导致的眼表炎症疾病。“它本质上是一种慢性炎症与氧化反应的恶性循环:眼睛里过度产生的活性氧(ROS)会造成炎症,反过来,炎症又会导致更多的活性氧产生、导致细胞损伤,两者互相加剧,形成恶性循环。”
也就是说,干眼症的病根不只是炎症,有很大一部分来源于活性氧。现有的治疗手段,主要以抗炎、润滑类眼药水为主,但它们无法从源头上遏制活性氧,更多是治标不治本。
基于此,研究团队从菠菜中提取并制备了LEAF颗粒,并将其做成了滴眼液。
“LEAF做成的滴眼液能同时作用于细胞内外,从根源上打断干眼症的恶性循环。”叶娟介绍,一方面,在环境光下,LEAF颗粒被角膜细胞吞入内部后,能直接为细胞“充电”修复,使之更加快速、精准、高效地恢复抗氧化能力、扭转炎症状态。
另一方面,一部分LEAF颗粒还会留在细胞外,如同一支巡逻队。它们表面装备的“武器”——多种植物来源的抗氧化酶,能够清除泪液微环境中的活性氧,在炎症信号扩散之前就将其“就地解决”。
“这充分证实,哺乳动物组织也能获得光合作用能力,并在炎症状态下发挥有益作用。”叶娟说,像LEAF一样的纳米类囊体具备很强的临床转化潜力,首先,它由超市即可买到的菠菜制备而成,安全性高;其次,它在环境光下即可发挥作用,这意味着患者在正常用眼的同时,滴眼液即可发挥疗效。
动物里的“光合大盗”
这枚小小的LEAF颗粒,到底如何发挥作用?其实,它就像一个能在人体内完成植物光合作用的“微型工厂”。
植物靠光合作用获取养分和能量,动物则通过摄取有机物来获取能量。几亿年来,两套代谢系统几乎泾渭分明。
然而,也存在少数例外,这正是启发研究团队的关键。
“我们从一种海洋软体动物‘海蛞蝓’身上得到了灵感。”叶娟说,海蛞蝓身上有一项神奇的能力:它们能从捕食的藻类中“窃取”叶绿体,将其整合进自己的细胞,从而让自身也具备光合作用的能力,这一现象被称为“叶绿体盗用”(kleptoplasty)。
既然海蛞蝓可以“借用”植物的叶绿体,那么,哺乳动物是否也可以“借用”叶绿体?
循着这一思路,团队构建出了一个精简版的“光合工厂”:在光合作用的两个阶段中,第一阶段生产出的NADPH,具有关键的抗氧化还原能力,在炎症治疗中处于关键地位。因此,团队通过去除相关酶系,保留下了第一阶段的关键结构。
仅仅停留在“瘦身”还不够,由于“瘦身”后的工厂结构脆弱,很容易遭到破坏,因此,研究团队开发了一种纳米封装技术,给这个微型工厂套上一层保护壳。
最终,团队制造出了这个直径仅400纳米的LEAF颗粒,相当于头发丝直径的1/150,小到可被动物细胞快速高效吞噬。同时,经过处理的“微型工厂”,比天然叶绿体效率更高。
目前,这款滴眼液已经通过了临床前期的生物相容性评估,展现出良好的安全性。下一步,团队将继续进行正式临床试验,让研究成果更快惠及患者。