Naučnici ugradili gen biljaka u ljudsko oko – svetlost postaje lek za suve oči

Šta ako bi vaše oči mogle da iskoriste svetlost kako bi same sebe izlečile? Inspirisani načinom na koji biljke pretvaraju sunčevu svetlost u energiju, naučnici sa Nacionalnog univerziteta u Singapuru (NUS) razvili su revolucionarni tretman za sindrom suvog oka. Njihov pristup koristi tehnologiju aktiviranu svetlošću, izvučenu direktno iz fotosintetskih membrana spanaća, koja omogućava oku da ostane kontinuirano hidrirano. Ovo otkriće nudi rešenje koje je jednostavno, efikasno i potpuno neinvazivno.

Sindrom suvog oka (keratoconjunctivitis sicca) jedno je od najčešćih oftalmoloških oboljenja današnjice, koje pogađa više od 1,5 milijardi ljudi širom sveta, a broj drastično raste usled sve većeg korišćenja ekrana. Daleko od obične, prolazne nelagode, ova bolest uzrokuje ožiljke na rožnjači, hroničan bol, zamućen vid i preosetljivost na svetlost.

Brojne studije povezuju sindrom suvog oka sa depresijom, anksioznošću i smanjenom produktivnošću na poslu. Finansijski teret je takođe ogroman – samo u Sjedinjenim Američkim Državama godišnji troškovi lečenja i gubitka produktivnosti procenjuju se na 3,84 milijarde dolara. Trenutne terapije, poput lekova ciklosporin A (Restasis®) i lifitegrast (Xiidra®), ciljaju upalne procese kroz specifične molekularne puteve, ali njihova visoka cena i neželjeni efekti (poput jakog peckanja i zamućenog vida) ozbiljno ograničavaju dugotrajnu upotrebu.

Ćelijski „ciklus smrti“ u obolelom oku

Na ćelijskom nivou, sindrom suvog oka pokreće opasan, začarani krug. Upala u regiji rožnjače stvara reaktivne vrste kiseonika (ROS) – hemijski agresivne molekule, poznatije kao slobodni radikali, koji uništavaju zdrave ćelije.

Zdrave oči uspešno neutrališu ove radikale proizvodeći antioksidante, a taj proces direktno pokreće molekul pod nazivom NADPH (redukovani nikotinamid adenin dinukleotid fosfat). Međutim, kod upaljenog oka, nivoi slobodnih radikala (ROS) potpuno nadvladavaju prirodnu odbranu rožnjače. Rezultat je stvaranje još veće količine ROS-a, što vodi u pravu ćelijsku spiralu smrti.

Tim koji predvodi vanredni profesor Dejvid Leong Tai Vei sa Departmana za hemijsko i biomolekularno inženjerstvo na NUS-u, razvio je fundamentalno drugačiji pristup. Oni su uspešno „presadili“ funkcionalne, biljne fotosintetske sisteme u ćelije sisara. To omogućava ćelijama oka da sakupljaju svetlost iz okruženja i same proizvode spasonosni NADPH, potpuno nezavisno od sopstvenih, oštećenih metaboličkih puteva.

U preklinijskim studijama, ova tehnologija – primenjena u obliku običnih kapi za oči i to u dozama toliko niskim da uopšte ne utiču na percepciju boja – uspela je da sanira oštećenja rožnjače i vrati je u gotovo potpuno zdravo stanje za samo pet dana. Time je nadmašila čak i komercijalni lek Restasis®. Ova fascinantna studija zvanično je objavljena 15. maja 2026. godine u prestižnom naučnom časopisu Cell.

Biološki „krosover“: Kako je spanać postao lek za ljude?

Tokom evolucije, biljke i životinje su krenule potpuno različitim putevima. Životinje, uz jedan jedini bizarni izuzetak, ne mogu da vrše fotosintezu. Taj izuzetak je zeleni morski puž (Elysia chlorotica), koji jede mikroalge i skladišti njihove hloroplaste u ćelijama svojih creva. Kada vlada nestašica hrane, ovaj puž bukvalno živi od hranljivih materija koje stvara fotosintezom.

Ova neobična osobina navela je naučnike na revolucionarno pitanje: Mogu li i sisari da usvoje neki ograničeni oblik fotosinteze?

Za testiranje ove ideje izabrali su ljudsko oko, budući da je ono jedan od retkih organa u našem telu koji prirodno i direktno upija vidljivu svetlost – baš poput listova biljaka.

Naučnici su u laboratoriji konstruisali nanotehnologiju nazvanu LEAF (Light-reaction Enriched thylAkoid NADPH-Foundry). U pitanju je minijaturna, strukturno očuvana verzija tilakoidnih grana – sićušnih membranskih odeljaka unutar hloroplasta biljnih ćelija, gde se svetlosna energija sakuplja i pretvara u molekule NADPH.

Glavna inovacija trena bila je u tome što su iz hloroplasta odstranili deo koji troši NADPH, a zadržali tilakoide gde se odvija svetlosna faza fotosinteze. Tako su dobili nano-paket koji funkcioniše kao specijalizovana fabrika koja proizvodi oko 20% više NADPH-a u odnosu na slobodne, neupakovane tilakoide.

Čestice se izoluju iz dobro poznatih listova spanaća, koristeći patentiranu, blagu mehaničko-hemijsku metodu ekstrakcije. Široke su svega 400 nanometara, što je dovoljno malo da ih ćelije oka sa lakoćom apsorbuju. Jednom unutar ćelije, pod uticajem običnog, sobnog ili prirodnog svetla, LEAF počinje da proizvodi NADPH koji suzbija suvoću oka kako unutar ćelije, tako i u njenom okruženju.

„Ovo je uzbudljivo otkriće jer smo po prvi put dokazali da se biljni fotosintetski aparat može presaditi u tkivo sisara kako bi proizvodio biološki korisne molekule, pokretan isključivo svetlošću koja nam omogućava da vidimo“, objašnjava profesor Leong.

Testiranje na živom tkivu i impresivni rezultati

U laboratorijskim testovima na upaljenim ćelijama, LEAF je uspeo da obnovi nivoe NADPH-a u roku od samo 30 minuta od izlaganja svetlosti. Istovremeno je drastično suzbio štetni ROS i preusmerio imune ćelije u rožnjači iz upalnog u antiinflamatorno (odbrambeno) stanje.

Kada je tehnologija testirana direktno na uzorcima suza uzetih od pacijenata koji pate od suvog oka, rezultati su bili sledeći:

• Nivo NADPH molekula porastao je oko 20 puta.

• Količina vodonik-peroksida (ključnog oksidansa koji razara ćelije oka) smanjena je za više od 95%.

U prvoj preklinijskoj studiji, sprovedenoj u saradnji sa oftalmolozima iz Očnog centra Druge pridružene bolnice Univerziteta Džeđang, kapi LEAF su pod običnim unutrašnjim osvetljenjem vratile oštećenu rožnjaču u gotovo zdravo stanje u roku od pet dana, pokazavši bolje rezultate od terapije Restasis-om. Druga preklinijska studija je potvrdila ove rezultate.

Bezbednosne procene, koje su uključivale testove senzibilizacije kože, iritacije oka i toksičnosti organa tokom dva meseca, pokazale su potpuno odsustvo neželjenih efekata. Naučni tim sada ubrzano priprema klinička ispitivanja na ljudima kako bi se tehnologija zvanično odobrila za medicinsku upotrebu.

Budućnost: Fotosinteza kao lek za celo telo?

„Skoro je nadrealno razmišljati o budućnosti u kojoj ljudske ćelije mogu imati ograničenu, ali korisnu sposobnost fotosinteze“, ističe profesor Leong.

Potencijal ove tehnologije prevazilazi same kapi za oči. Budući da je takozvani oksidativni stres (starenje i propadanje ćelija pod uticajem slobodnih radikala) u osnovi velikog broja upalnih bolesti, naučnici vide primenu LEAF-a svuda gde je prirodna odbrana tela zakazala.

Ovaj pristup bi u budućnosti mogao da se koristi za lečenje bolesti:

• Mrežnjače (retine),

• Kože (ekcemi, opekotine, psorijaza),

• Skeletnih mišića koji se nalaze neposredno ispod kože i dostupni su svetlosti.

Takođe, tim već uveliko razvija napredne strategije koje bi omogućile proizvodnju ovih terapeutski korisnih molekula i u unutrašnjim organima, bez potrebe da svetlost prodre duboko u telo. Svet nauke je upravo zakoračio u eru gde linija između biljaka i životinja postaje fascinantno zamagljena, a sve u službi humanog zdravlja.

Foto: Freepik

Autor: Portal ObjektivNI.rs