新加坡国立大学科学家从菠菜中提取光合作用装置,封装后移植到小鼠眼睛中,成功在动物细胞内产生产生能量分子并缓解炎症。

海蛞蝓能从藻类那里偷来光合作用装置用在自己身上,科学家一直想知道哺乳动物细胞能否做到类似的事。于是他们去了超市。

新加坡国立大学的邢阔然研究员跑到当地 FairPrice 超市买了一批绿叶蔬菜,通过搅拌、过滤和离心,从菠菜叶子中分离出了叶绿体。然后他进一步处理,从中提取出了类囊体基粒,也就是光合作用中负责捕获光能的那部分膜结构。研究团队将菠菜基粒封装成纳米颗粒,取名为 LEAF。

在培养皿中,哺乳动物细胞迅速吞下了这些 LEAF 颗粒。进入细胞后,LEAF 能在几个小时内将光转化为化学能,生产出生命通用能量分子 ATP 和 NADPH。虽然在植物中光合作用的第二阶段会将这些分子转化为碳水化合物,LEAF 做不到这一步,但正如共同作者、新加坡国立大学王律文所说:"虽然是一种有限的光合作用,但它仍然是光合作用。"

研究团队随后测试了 LEAF 的实用价值。NADPH 能够中和一种称为活性氧的分子,而活性氧的积累会引发炎症。研究人员将 LEAF 制成眼药水滴入干眼症模型小鼠的眼睛中。结果发现,这些纳米颗粒成功中和了角膜细胞内外的有害分子,缓解了炎症反应。而且整个过程不需要额外光照,小鼠正常生活即可。

这些分子机器的效率高得惊人。LEAF 本身带有微弱的绿色,团队一度担心小鼠眼睛会变绿。但实际只需要极微量的菠菜提取物就能产生效果,完全不会改变眼睛颜色。邢阔然算了一笔账:一把菠菜大约 0.2 美元,提取的 LEAF 足以治疗 50 人,每人每天两次、持续一个月。

哈佛大学的细胞生物学家 Corey Allard 评论说:"一开始看这确实像个派对把戏。但只有通过尝试这项技术并发现它的局限性,比如效果能持续多久、可以靶向哪些细胞,研究人员才能逐步拓展它的应用场景。"研究团队下一步计划在干眼症患者中进行临床试验,并尝试将植物来源的细胞器移植到角膜以外的组织。

本文译自 nature,由 BALI 编辑发布。