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Cell ┃ 叶娟/梁大卫团队：让眼睛“光合作用”治疗干眼症

2026-06-23作者：论坛报沐雨资讯

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浙江大学医学院附属第二医院眼科中心叶娟教授团队与新加坡国立大学化学与生物分子工程系David Tai Leong（梁大卫）教授团队合作，在《细胞》（Cell，IF=42.5）发表了一项题为“Transplanting light-dependent reactions for mammalian eye photosynthesis”的研究（图1）。该研究将植物光合作用的核心部件类囊体移植进哺乳动物角膜细胞，使动物细胞获得光合能力，并以此治疗干眼症。叶娟、梁大卫、丁显光（南京邮电大学）、孙晓（山东第一医科大学）教授为共同通讯作者，邢阔然工学博士与严炎医学博士为共同第一作者。

图1.png

图1

干眼症是一种多因素眼表疾病，全球患者超过15亿，以泪膜稳态破坏、慢性炎症与氧化应激为共同病理特征。炎症状态下，细胞内抗氧化系统受损，氧化还原失衡，过度生成的活性氧（ROS）加剧细胞损伤与炎症，形成恶性循环。现有治疗药物以抗炎、润滑类为主，无法从源头上恢复细胞氧化还原平衡，因此临床亟须新的治疗方案。

【灵感来源与核心设计】

研究灵感源于自然界的“窃贼”——囊舌类海蛞蝓。该生物能窃取藻类的叶绿体并整合进自身细胞，在饥饿时用作备用粮仓。受此跨界共生现象启发，团队从最常见的菠菜中提取出结构与功能均保持完好的类囊体（图2a、图3），剥离掉会迅速消耗NADPH的叶绿体基质，再用FDA已批准的表面活性剂Pluronic F127重新纳米化包裹，制成纳米颗粒LEAF（光反应富集类囊体NADPH工厂）。LEAF无需任何外源辅助因子，仅凭日常可见光即可自主生产NADPH与ATP，相当于为炎症细胞外接了一座由光驱动的微型光合工厂（图2b）。

图2a.png

图2

图3

【研究主要结果】

光合产能：在接近室内光的环境光强（约0.83 mW/cm²）下，LEAF即可稳定产出NADPH；进入细胞后可留存约8小时，恰好覆盖人一天的主要工作活动时段。
细胞内：LEAF被细胞高效摄取，重建氧化还原平衡，重新激活CAT、SOD、TRX、GSR等内源抗氧化酶，并推动巨噬细胞由促炎的M1型向抗炎的M2型转化。
细胞外：光合产生的富余NADPH释放到细胞外，驱动LEAF膜上自带的植物抗氧化酶，直接清除泪膜微环境中的活性氧，切断炎症在角膜上的扩散。
体内疗效：在BAK诱导的小鼠干眼模型中，滴用LEAF并经1小时环境光照后，角膜组织NADPH由9.8升至14.2 nmol/mg，连续治疗5天后较对照组翻倍；光照下的LEAF将角膜染色评分降至接近健康水平，疗效优于环孢素（图4）；单细胞测序显示LEAF+光照可将病变细胞图谱整体恢复健康状态。

患者样本：在干眼症患者的泪液中，LEAF同样提升了NADPH、降低了ROS与过氧化氢水平。
安全与可量产：豚鼠皮肤致敏与兔眼刺激试验均未见不良反应，长期给药未见器官毒性；LEAF以菠菜为原料，约3小时即可制备，批次间差异小，−80℃可存放约一年。

图4

【研究结论】

结论：该研究首次在概念上验证了跨生物移植细胞器的可行性，不仅为干眼症提供了潜在新疗法，也为神经退行性疾病、皮肤损伤等与氧化应激、能量代谢障碍相关的疾病提供了全新的光疗范式。

亮点点评

这项研究真正的突破，不在于移植类囊体，而在于保留类囊体的功能活性。以往同类工作多依赖光合膜碎片，虽保留零散酶活性，却破坏了PSII—电子传递链—PSI这一精密的光系统整体，需额外补加辅助因子、加大剂量或长时间强光才可起效。本研究通过剥离基质、保留完整超结构，让光反应在环境光下运行，完成了从能用到好用的关键突破。

整理：复旦大学眼耳鼻喉科医院马睿琦
审校：复旦大学眼耳鼻喉科医院钱江教授、浙江大学医学院附属第二医院叶娟教授

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