Национальный университет Сингапура (НУС) 20 мая 2026 года
Что, если бы ваши глаза могли исцеляться с помощью света? Вдохновившись тем, как растения используют солнечный свет, исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) разработали революционный метод лечения синдрома сухого глаза. В их подходе используется технология, основанная на светочувствительных мембранах растения шпинат, которая позволяет поддерживать постоянную увлажненность глаза. Это простое, эффективное и неинвазивное решение.
Синдром сухого глаза, также известный как ксеротический кератоконъюнктивит, — одно из самых распространенных заболеваний глаз, от которого страдают более 1,5 миллиарда человек по всему миру. Это не просто легкий дискомфорт, а болезнь, которая приводит к рубцеванию роговицы, хронической боли, ухудшению зрения и чувствительности к свету. Согласно результатам различных исследований, синдром сухого глаза связан с депрессией, тревожностью и снижением продуктивности на рабочем месте, а его экономический ущерб только в США оценивается в 3,84 миллиарда долларов в год. Современные методы лечения, такие как применение циклоспорина А (Restasis®) и лифитеграста (Xiidra®), воздействуют на воспаление через определенные молекулярные механизмы, но их высокая стоимость и побочные эффекты ограничивают возможность длительного применения.
На клеточном уровне развитие болезни происходит по принципу порочного круга. Воспаление в области роговицы приводит к образованию активных форм кислорода (АФК) — химически агрессивных молекул, которые повреждают клетки. Здоровые глаза могут нейтрализовать АФК за счет выработки антиоксидантов под действием никотинамидадениндинуклеотидфосфата (восстановленной формы) (НАДФН). Но в воспаленных глазах уровень АФК превышает естественные защитные механизмы роговицы, что приводит к образованию еще большего количества АФК — это и есть смертельная спираль.
Группа ученых под руководством доцента Дэвида Леонга Тай Вея с кафедры химической и биомолекулярной инженерии Колледжа дизайна и инженерии Национального университета Сингапура разработала принципиально новый подход: они пересадили в клетки роговицы функциональные фотосинтетические механизмы растительного происхождения, что позволило им улавливать окружающий свет и вырабатывать НАДФН независимо от собственных механизмов выработки НАДФН в клетках. В ходе доклинических исследований было установлено, что эта технология, представленная в виде простых глазных капель в настолько низких дозах, что они не влияют на цветовосприятие, за пять дней восстанавливает поврежденную роговицу почти до здорового состояния, превосходя по эффективности Restasis®.
Исследование было опубликовано в онлайн-версии научного журнала Cell 15 мая 2026 года.
Удивительное биологическое пересечение
В ходе эволюции растения и животные пошли разными путями, и животные, за одним исключением, не способны к фотосинтезу. Этим исключением является сакоголосс — морской слизень, который поглощает и накапливает хлоропласты (органеллы, отвечающие за фотосинтез в растительных клетках) микроводорослей в клетках своего кишечника. В условиях голода эти морские слизни могут питаться питательными веществами, образующимися в процессе фотосинтеза. Это единственный известный случай, когда животное способно к фотосинтезу, как растение. Эта необычная особенность животных поднимает интригующий вопрос: могут ли млекопитающие в какой-то степени тоже осуществлять фотосинтез?
Чтобы проверить свои идеи, исследователи из Национального университета Сингапура выбрали глаз, поскольку это один из немногих органов человеческого тела, который поглощает видимый свет — как и листья растений. Они создали LEAF (Light-reaction Enriched thylAkoid NADPH-Foundry) — наноразмерную, структурно сохраненную версию тилакоидной граны — плотно расположенных мембранных отсеков внутри хлоропластов растительных клеток, где световая энергия преобразуется в молекулы НАДФН. В процессе фотосинтеза молекулы НАДФН впоследствии используются для выработки глюкозы, которая служит источником энергии и пищи для растения.
Основная инновация команды заключалась в том, чтобы удалить из хлоропластов ту часть, которая потребляет НАДФН, сохранив при этом тилакоиды, в которых происходит световая фаза фотосинтеза. В результате получился наноразмерный комплекс, который действует как специализированная фабрика НАДФН, способная производить примерно на 20 % больше НАДФН по сравнению с тилакоидами без упаковки. Полученные из привычных листьев шпината с использованием запатентованного мягкого метода механической и химической экстракции, разработанного командой NUS, частицы имеют диаметр около 400 нанометров - достаточно маленькие, чтобы легко усваиваться клетками. ЛИСТ, находясь в клетках, затем продуцирует фотосинтетический NADPH под воздействием источников окружающего света, и вырабатываемый NADPH борется с болезнью сухого глаза двумя путями – внутри и вне клетки.
Это удивительное открытие, ведь мы впервые продемонстрировали, что механизм фотосинтеза растений можно пересадить в ткани млекопитающих, чтобы они вырабатывали биологически полезные молекулы, используя для этого тот же свет, который обеспечивает наше зрение. Мы тоже можем обладать ограниченными способностями к фотосинтезу.
Доктор Син Куоран, первый автор работы
Протестировано на живых тканях
В лабораторных тестах на воспаленных клетках LEAF восстанавливал уровни NADPH в течение 30 минут после воздействия света, подавлял АФК и переводил иммунные клетки в роговице из провоспалительного в противовоспалительное состояние. При тестировании непосредственно на образцах слезы, взятых у пациентов с болезнью сухого глаза, LEAF увеличил уровень NADPH примерно в 20 раз и снизил содержание перекиси водорода, ключевого окислителя, повреждающего клетки, более чем на 95 %.
В ходе первого доклинического исследования, проведенного в сотрудничестве с офтальмологами из офтальмологического центра Второй аффилированной больницы Чжэцзянского университета, было установлено, что препарат LEAF, применяемый в виде глазных капель при естественном освещении в помещении, за пять дней восстанавливает поврежденную роговицу почти до здорового состояния, превосходя по эффективности Restasis®. Второе доклиническое исследование также подтвердило терапевтический эффект. Оценка безопасности, в том числе исследования на чувствительность кожи, раздражение глаз и токсичность для органов, проводившиеся в течение двух месяцев, не выявила побочных эффектов. Команда планирует провести клинические испытания для дальнейшей проверки технологии.
Больше, чем кажется на первый взгляд
"Благодаря LEAF у нас появилась технология, которая использует окружающий свет для непосредственного восстановления молекул, разрушающихся при синдроме сухого глаза," — добавил доцент Леонг. "Поскольку препарат получают из шпината, он выпускается в форме глазных капель, не требует внешнего устройства или источника питания и использует окружающий свет, который необходим для зрения, мы считаем, что у него большой потенциал для клинического применения. Мысль о том, что в будущем человеческие клетки смогут обладать ограниченной, но полезной способностью к фотосинтезу не только в глазах, но и в других органах, кажется почти нереальной.
Кроме того, поскольку окислительный стресс лежит в основе широкого спектра воспалительных заболеваний, не ограничивающихся синдромом сухого глаза, команда исследователей видит потенциал в применении технологии LEAF везде, где антиоксидантная защита организма ослаблена, особенно в тканях, которые естественным образом подвергаются воздействию видимого света, таких как сетчатка, кожа и скелетные мышцы. Они также разрабатывают новые стратегии, которые позволят получать терапевтически полезные фотосинтезированные молекулы во внутренних органах без необходимости проникновения видимого света.
Источник:
Национальный университет Сингапура (NUS)
Ссылка на журнал:
Син, К., и др. (2026). Трансплантация светозависимых реакций для фотосинтеза в глазах млекопитающих. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2026.04.034. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00469-1
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся