眼睛也能光合作用？晒太阳就能治干眼症

干眼症是因泪液分泌不足、蒸发过快或成分失衡引发的眼表疾病。常见症状包括眼睛干涩、发痒、异物感、畏光或视疲劳。

当眼睛长期暴露于屏幕蓝光、外界刺激时容易诱发此症，此时会产生大量活性氧（ROS），这些东西会疯狂消耗一种叫 NADPH 的关键物质。一旦 NADPH 不够，眼睛的抗氧化系统就崩了，炎症爆发、角膜受损、泪液分泌减少，于是越干越炎、越炎越干，陷入恶性循环。

近日，来自新加坡国立大学等机构的研究团队在 Cell 期刊发表研究成果，他们从菠菜里提取了植物光合作用的核心部件类囊体，并加工成纳米颗粒 LEAF。把它滴进眼睛后，在普通室内光照射下，能像植物一样进行光反应，源源不断产生 NADPH。新加坡国立大学梁大卫、浙江大学医学院附属第二医院眼科中心叶娟、山东第一医科大学孙晓、南京邮电大学丁显光作为共同通讯作者参与了这项研究。

在自然界中，软体动物海蛞蝓拥有从藻类体内“窃取”光合作用组件的神奇能力。2025 年，Cell 发表的一项研究显示，某些种类的海蛞蝓（Elysia crispata）食用藻类后能够储存外来叶绿体，并进行光合作用，长期饥饿期间，海蛞蝓可以通过消化叶绿体提供营养。

受此启发，研究团队开始探索哺乳动物是否也有这样的潜力。

为了进行实验，研究人员买来了各种绿叶蔬菜。通过将这些蔬菜进行搅拌、过滤和离心处理，分离出了叶片中的叶绿体。随后，他将叶绿体浸入特定溶液中，暴露出其中的类囊体——这是一种由单层膜围成的扁平囊状结构，是光合作用中光反应的唯一场所，这个过程的直接产物，正是 NADPH。

团队发现，相比于红苋菜、空心菜或生菜，普通的菠菜能产出更多的类囊体。研究团队将这些菠菜的类囊体用安全医用包裹材料制成 400 纳米级微小颗粒，并将其命名为“LEAF”（光反应富集的类囊体 NADPH 工厂）。

LEAF 不需要强光，日常室内光、自然光就能启动。即使炎症时人体自己产 NADPH 的途径坏了，它也能正常工作。

在细胞内实验中，LEAF 被角膜上皮细胞和巨噬细胞吞进去后，通过光合作用补充 NADPH，能够重新激活细胞内源性的抗氧化防御系统，以对抗炎症引发的氧化应激。

团队同样探索了 LEAF 是否能在无细胞环境中清除活性氧。令人惊讶的是，即使在无光条件下，LEAF 也展现出了一定的过氧化物中和能力，并且这种中和效率在光照下得到了进一步的提升。

为了验证 LEAF 治疗干眼症的可行性，团队在人类干眼眼泪样本、小鼠身上做了全面实验。

图 | LEAF 在体内有效治疗干眼症

其中，未经处理的干眼症患者泪液的特征是抗氧化剂水平降低和活性氧水平升高，用 LEAF 处理后，光照 30 分钟，NADPH 的水平暴涨 20 倍；损伤性过氧化氢减少 95% 以上，炎症因子几乎清零。

在小鼠模型中，团队分了三组，包括对照组滴生理盐水；进口药组滴目前最贵、最好的干眼药 Restasis；LEAF 组滴菠菜光合眼药水，每天正常见自然光，不用特殊光照。

结果发现，在患有严重干眼症的小鼠身上，使用 LEAF 加日常光照治疗 5 天后，小鼠的角膜厚度、泪液分泌和受损细胞恢复到了接近健康的状态，效果甚至超过了目前的临床特效药 Restasis。

为了进一步探究 LEAF 治疗干眼症的深层分子机制，研究团队对健康小鼠、干眼症模型小鼠，以及接受了LEAF 治疗小鼠的角膜组织进行了单细胞 RNA 测序。结果显示，干眼症会导致免疫细胞和上皮细胞发生显著改变，使其陷入一种病理性的偏移状态；然而，在引入 LEAF 并辅以日常环境光照射后，这些细胞的分布特征在很大程度上被拉回了健康时的正常轨迹。

此外，研究人员还在大鼠干眼症模型中，进一步评估了 LEAF 的疗效。结果表明，LEAF 滴眼液治疗能够显著减轻角膜上皮的损伤。具体表现为在治疗的第 5 天，大鼠眼部的荧光素钠染色面积显著减小，干眼症临床评分明显降低，泪液分泌功能也得到了恢复。其整体治疗表现，已足以媲美目前的临床特效药 Restasis。

临床前生产可行性和安全性验证显示，LEAF 在 -80°C 下可稳定保存长达 1 年，在 4°C 下可稳定保存约 3周，在室温下可稳定保存约 2 周，且大部分理化性质和功能特性得以保留。在豚鼠皮肤致敏模型和兔眼刺激模型中进行的生物安全性评估中，均未引起任何可观察到的不良反应，未检测到毒性。

当然，研究团队在论文中也提到了局限性，通过光合作用生成的 NADPH，在化学结构上与哺乳动物内源性途径产生的 NADPH 是无法区分的；此外，LEAF 在细胞里只能存活几个小时到一天，不是永久的。

未来，研究人员计划将 LEAF 应用于人类干眼症患者的临床试验。据团队计算，仅仅一把菠菜提取出的 LEAF 颗粒，就足够为 50 多名患者提供每天两次、为期一个月的充足治疗。不仅如此，研究团队还在探索将这种植物来源的细胞器移植到除角膜之外的其他人体组织中。