Что если бы ваши глаза могли использовать свет для самовосстановления? Вдохновленные тем, как растения используют солнечный свет, исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) разрабатывают революционный метод лечения синдрома сухого глаза. Их подход использует светоактивируемую технологию, полученную из фотосинтетических мембран шпината, что позволяет глазу постоянно оставаться увлажненным. Это простое, эффективное и неинвазивное решение.
Синдром сухого глаза, также известный как кератоконъюнктивит сикка, является одним из наиболее распространенных заболеваний глаз, поражающим более 1,5 миллиарда человек во всем мире. Это заболевание представляет собой гораздо больше, чем просто незначительный дискомфорт: оно вызывает рубцевание роговицы, хроническую боль , затуманенное зрение и светочувствительность. Различные исследования связывают его с депрессией, тревожностью и снижением производительности труда, а также с экономическим бременем, оцениваемым в 3,84 миллиарда долларов США ежегодно только в Соединенных Штатах. Современные методы лечения, такие как циклоспорин А (Restasis® ) и лифитеграст (Xiidra® ) , воздействуют на воспаление посредством специфических молекулярных механизмов, но их высокая стоимость и побочные эффекты ограничивают их длительное применение.
На клеточном уровне заболевание развивается по порочному кругу. Воспаление в области роговицы генерирует активные формы кислорода (АФК) — химически агрессивные молекулы, повреждающие клетки. Здоровые глаза способны нейтрализовать АФК за счет выработки антиоксидантов, которая обеспечивается никотинамидадениндинуклеотидфосфатом (NADPH). Но в воспаленных глазах уровень АФК превышает естественную защиту роговицы, что приводит к образованию еще большего количества АФК — порочный круг.
Группа исследователей под руководством доцента Дэвида Леонга Тай Вэя с кафедры химической и биомолекулярной инженерии Колледжа дизайна и инженерии Национального университета Сингапура разработала принципиально иной подход, пересадив функциональный фотосинтетический механизм растительного происхождения в клетки роговицы. Это позволило клеткам собирать окружающий свет и производить НАДФН независимо от собственных путей производства НАДФН. В доклинических исследованиях эта технология, применяемая в виде простых глазных капель в дозах настолько низких, что не влияет на цветовое восприятие, в течение пяти дней восстанавливала повреждение роговицы до уровня, близкого к здоровому, превосходя по эффективности препарат.
Результаты исследования были опубликованы в онлайн-версии научного журнала Cell 15 мая 2026 года.
Удивительный биологический кроссовер
В эволюционном плане растения и животные пошли разными путями, так что животные, за одним исключением, не способны к фотосинтезу. Это исключение — морской слизень сакоглосса , который поглощает и запасает хлоропласты (органеллы, отвечающие за фотосинтез в растительных клетках) микроводорослей в своих кишечных клетках. При голодании эти морские слизни могут питаться питательными веществами, полученными в результате фотосинтеза — это единственный известный случай, когда животное способно к фотосинтезу так же, как и растение. Эта необычная особенность животных породила интригующий вопрос: могут ли млекопитающие также приобрести какую-либо ограниченную форму фотосинтеза?
Чтобы проверить свои идеи, исследователи из NUS выбрали глаз, поскольку это один из немногих органов в человеческом теле, поглощающих видимый свет — подобно листьям растений. Они разработали LEAF ( Light -reaction Enriched thylakoid NADPH- Foundry) — наноразмерную, структурно сохраненную версию тилакоидных гран — плотно расположенных мембранных компартментов внутри хлоропластов растительных клеток, где световая энергия используется и преобразуется в молекулы NADPH. В процессе фотосинтеза молекулы NADPH впоследствии используются для производства глюкозы, обеспечивая растение энергией и пищей.
Ключевое нововведение команды заключалось в удалении той части хлоропластов, которая потребляет NADPH, при сохранении тилакоидов, где находится механизм световых реакций фотосинтеза, в целости. В результате получилась наноразмерная упаковка, которая действует как специализированная фабрика NADPH, способная производить примерно на 20 процентов больше NADPH по сравнению с тилакоидами без упаковки. Полученные из хорошо известных листьев шпината с использованием запатентованного, мягкого механического и химического метода экстракции, разработанного командой NUS, частицы имеют размер примерно 400 нанометров — достаточно малы, чтобы легко поглощаться клетками. Попадая в клетки, LEAF затем производит фотосинтетический NADPH при воздействии источников окружающего света, и произведенный NADPH борется с синдромом сухого глаза двумя путями — внутри и вне клетки.
«Это захватывающее открытие, поскольку мы впервые продемонстрировали, что фотосинтетический аппарат растений может быть пересажен в ткани млекопитающих для генерации биологически полезных молекул, используя для этого тот же свет, который обеспечивает наше зрение. У нас тоже могут быть ограниченные фотосинтетические способности», - Доктор Син Куоран, первый автор работы.
Протестировано на живых тканях.
В лабораторных тестах на воспаленных клетках LEAF восстанавливал уровень NADPH в течение 30 минут после воздействия света, подавлял образование активных форм кислорода и переводил иммунные клетки роговицы из провоспалительного состояния в противовоспалительное . При непосредственном тестировании на образцах слезной жидкости, взятых у пациентов с синдромом сухого глаза, LEAF увеличивал уровень NADPH примерно в 20 раз и снижал уровень перекиси водорода, ключевого окислителя, повреждающего клетки, более чем на 95 процентов.
В первом доклиническом исследовании, проведенном в сотрудничестве с офтальмологами из Глазного центра Второй аффилированной больницы Чжэцзянского университета, препарат LEAF, применяемый в виде глазных капель при естественном освещении в помещении, в течение пяти дней восстановил поврежденную роговицу до уровня, близкого к здоровому, превзойдя по эффективности Restasis®. Второе доклиническое исследование также подтвердило терапевтический эффект. Оценка безопасности, включая исследования кожной сенсибилизации, раздражения глаз и токсичности для органов, проведенные в течение двух месяцев, не выявили побочных эффектов. Команда планирует провести клинические испытания для дальнейшей проверки технологии.
Больше, чем кажется на первый взгляд.
«Благодаря LEAF у нас теперь есть технология, которая использует окружающий свет для непосредственного восстановления молекулы, истощаемой при синдроме сухого глаза», — добавил доцент Леонг. «Поскольку она получена из шпината, применяется в виде простых глазных капель, не требует внешних устройств или источников питания и использует окружающий свет, который используется для зрения, мы считаем, что она имеет большой потенциал для клинического применения. Почти нереально представить себе возможное будущее, где клетки человека смогут обладать некоторой ограниченной, но полезной формой фотосинтеза не только в глазу, но и в других местах».
Кроме того, поскольку окислительный стресс лежит в основе широкого спектра воспалительных заболеваний, помимо синдрома сухого глаза, команда также видит потенциал в подходах на основе LEAF в тех случаях, когда антиоксидантная защита организма перегружена, особенно в тканях, естественным образом доступных для видимого света, таких как сетчатка, кожа и нижележащие скелетные мышцы. Они также разрабатывают новые стратегии, которые могут производить терапевтически полезные фотосинтезированные молекулы во внутренних органах без необходимости проникновения видимого света.
Источник: Национальный университет Сингапура (NUS)
