Picături pentru ochi pe bază de plante utilizează fotosinteza pentru a trata ochii uscați
Ce-ar fi dacă ochii tăi ar putea folosi lumina pentru a se vindeca singuri?
Inspirându-se din modul în care plantele folosesc lumina solară, cercetătorii de la Universitatea Națională din Singapore (NUS) dezvoltă un tratament revoluționar pentru boala ochilor uscați. Această abordare folosește o tehnologie activată de lumină, derivată din membranele fotosintetice ale plantei de spanac, care permite ochiului să rămână continuu hidratat. Aceasta oferă o soluție simplă, eficientă și noninvazivă.
Boala ochilor uscați, cunoscută și sub denumirea de keratoconjunctivită sicca, este una dintre cele mai frecvente afecțiuni oculare, afectând peste 1,5 miliarde de oameni la nivel mondial. Mai mult decât un disconfort minor, această boală cauzează cicatrizarea corneei, dureri cronice, vedere încețoșată și sensibilitate la lumină. Diverse studii au corelat-o cu depresia, anxietatea și scăderea productivității la locul de muncă, precum și cu o povară economică estimată la 3,84 miliarde de dolari anual în Statele Unite. Tratamentele actuale, precum ciclosporina A (Restasis®) și lifitegrast (Xiidra®), vizează inflamația prin anumite căi moleculare, dar costurile ridicate și efectele secundare adverse limitează utilizarea pe termen lung.
La nivel celular, boala este alimentată de un ciclu vicios. Inflamația în regiunea corneei generează specii reactive de oxigen (ROS), molecule chimice agresive care distrug celulele. Ochii sănătoși pot neutraliza ROS prin producția de antioxidanți, un proces condus de Nicotinamidă Adenină Dinucleotid (forma redusă) (NADPH). Însă, în cazurile de inflamație, nivelurile de ROS copleșesc apărarea naturală a corneei, rezultând generarea de și mai multe ROS – un cerc vicios al distrugerii.
O echipă condusă de David Leong Tai Wei de la Departamentul de Inginerie Chimică și Biomoleculară din Colegiul de Design și Inginerie de la NUS a dezvoltat o abordare fundamental diferită, transplantând un mecanism fotosintetic derivat din plante în celulele corneei, permițându-le să recolteze lumina ambientală și să producă NADPH independent de căile proprii de producție a NADPH. În studii preclinice, tehnologia, administrată sub formă de picături oftalmice la doze atât de scăzute încât nu interferă cu percepția culorilor, a reparat daunele corneene până la niveluri aproape sănătoase în termen de cinci zile, depășind eficiența Restasis®.
Studiul a fost publicat online în revista științifică Cell pe 15 mai 2026.
Un crossover biologic fascinant
Din punct de vedere evolutiv, plantele și animalele au urmat căi divergente, astfel că animalele, cu o singură excepție, nu sunt capabile să fotosinteze. Această excepție este limaxul sacoglossan, care înghite și stochează cloroplastele (organitele responsabile pentru fotosinteză în celulele plantelor) ale microalgelor în celulele intestinale. Când sunt înfometate, aceste limaxuri pot trăi din nutrienții produși prin fotosinteză – singurul caz cunoscut de animal capabil să fotosinteze la fel ca o plantă. Această trăsătură neobișnuită a ridicat o întrebare interesantă: ar putea mamiferele să dobândească o formă limitată de fotosinteză?
Pentru a testa ideile lor, cercetătorii de la NUS au ales ochiul, deoarece este unul dintre puținele organe din corpul uman care absoarbe lumina vizibilă, asemenea frunzelor de plante. Ei au inginerizat LEAF (Light-reaction Enriched thylAkoid NADPH-Foundry), o versiune nanoscalată, structurată și conservată a granulelor de tilacoide – compartimentele membrane strâns împachetate din interiorul cloroplastelor celulelor vegetale unde energia luminii este recoltată și transformată în molecule de NADPH. În timpul fotosintezei, moleculele de NADPH sunt folosite ulterior pentru a produce glucoză, oferind energie și hrană plantei.
Inovația de bază a echipei a fost să îndepărteze partea cloroplastelor care consumă NADPH, păstrând intacte tilacoidele, unde se află mecanismul de reacție la lumină al fotosintezei. Acest lucru a dus la crearea unui pachet nanoscalat care acționează ca o fabrică dedicată de NADPH, capabilă să producă cu aproximativ 20% mai mult NADPH comparativ cu tilacoidele neambalate. Preparată din frunzele de spanac folosind o metodă patentată de extracție mecanică și chimică, particulele au un diametru de aproximativ 400 nanometri – suficient de mici pentru a fi ușor absorbite de celule. LEAF, odată ajuns în celule, produce NADPH fotosintetic la expunerea la surse de lumină ambientale, iar NADPH-ul generat abordează boala ochilor uscați pe două căi – atât în interiorul, cât și în exteriorul celulei.
Aceasta este o descoperire captivantă, deoarece am demonstrat pentru prima dată că mecanismul fotosintetic al plantelor poate fi transplantat în țesuturi mamifere pentru a genera molecule biologic utile, alimentate exclusiv de lumina care ne permite viziunea. De asemenea, putem avea abilități fotosintetice limitate.”
Dr. Xing Kuoran
Testat în țesuturi vii
În teste de laborator pe celule inflamate, LEAF a restabilit nivelurile de NADPH în termen de 30 de minute de la expunerea la lumină, a suprimat ROS și a pivotat celulele imune din cornee dintr-o stare proinflamatorie într-o stare antiinflamatorie. Când a fost testat direct în mostrele de lacrimi colectate de la pacienți cu boala ochilor uscați, LEAF a crescut nivelurile de NADPH de aproximativ 20 de ori și a redus peroxidul de hidrogen, un oxidant cheie care dăunează celulelor, cu peste 95%.
În primul său studiu preclinic, în colaborare cu oftalmologi de la Eye Centre of Second Affiliated Hospital, Zhejiang University, LEAF, administrat sub formă de picături oftalmice în condiții de iluminare ambientală, a inversat daunele corneene până la niveluri aproape sănătoase în termen de cinci zile, depășind eficiența Restasis®. Un al doilea studiu preclinic a confirmat, de asemenea, efectul terapeutic. Evaluările de siguranță, inclusiv studii de sensibilizare a pielii, iritație oculară și toxicitate organelor efectuate pe parcursul a două luni, nu au arătat efecte adverse. Echipa plănuiește să efectueze studii clinice pentru a valida și mai mult tehnologia.
Mai mult decât ceea ce se vede
„Cu LEAF, avem acum o tehnologie care valorifică lumina ambientală pentru a restaura direct molecula pe care boala ochilor uscați o epuizează”, a adăugat David Leong. „Fiind derivată din spanac, administrată sub formă de picături oftalmice, fără a necesita un dispozitiv extern sau o sursă de energie, folosind lumina ambientală utilizată pentru viziune, credem că are un potențial puternic pentru traducerea clinică. Este aproape ireal să ne gândim la o posibilă realitate viitoare în care celulele umane ar putea avea o formă limitată
