Дослідники з Національного університету Сінгапуру розробили експериментальні очні краплі на основі компонентів фотосинтезу зі шпинату, які можуть допомогти у лікуванні синдрому сухого ока. Під дією звичайного світла технологія стимулює вироблення молекул, що захищають клітини від запалення та пошкоджень. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження, опублікованого в журналі «Cell».
Технологія LEAF відкриває нові можливості для терапії сухого ока
Синдром сухого ока належить до найпоширеніших захворювань органів зору. Він виникає тоді, коли очі виробляють недостатньо сліз або коли слізна плівка надто швидко випаровується. Через це люди можуть відчувати печіння, подразнення, почервоніння, відчуття піску в очах, втому та тимчасове погіршення зору.
За оцінками авторів дослідження, від цього стану можуть страждати понад мільярд людей у світі. Сучасні методи лікування допомагають не всім пацієнтам, а деякі препарати потребують тривалого застосування та можуть спричиняти побічні ефекти.
Саме тому науковці шукають нові підходи до лікування. Одним із них стала технологія LEAF («Light-Reaction Enriched Thylakoid NADPH-Foundry»), яку розробила команда дослідників із Національного університету Сінгапуру. В її основі — використання окремих компонентів фотосинтетичної системи рослин для захисту клітин людського організму від пошкоджень.
Важливо зазначити, що йдеться не про справжній фотосинтез у людському організмі. Вчені використали лише окремі рослинні структури, здатні під дією світла виробляти корисні для клітин речовини.
Чому для дослідження обрали саме шпинат
Основою нової технології стали тилакоїди — мембранні структури всередині хлоропластів, де відбуваються світлові реакції фотосинтезу. Саме вони відповідають за вироблення молекули NADPH, яка бере участь у захисті клітин від ушкоджень.
Для дослідження науковці обрали шпинат. Причина доволі проста: ця рослина містить велику кількість хлоропластів, а необхідні структури з її листя можна відносно легко виділити за допомогою вже відомих лабораторних методів. Крім того, шпинат є недорогим і широко доступним.
Отримані зі шпинату тилакоїди дослідники помістили в спеціальні наночастинки, які вводили до клітин ока у формі очних крапель. Після цього клітини піддавали впливу звичайного навколишнього освітлення.
За словами авторів роботи, це перший випадок, коли компоненти фотосинтетичної системи рослин вдалося використати в тканинах ссавців для вироблення біологічно корисних молекул завдяки світлу.
Як працюють нові очні краплі
Після потрапляння до клітин тилакоїди починали виробляти NADPH — молекулу, яка допомагає клітинам боротися з наслідками оксидативного стресу. Простими словами, це процес, під час якого в організмі накопичуються надлишкові нестабільні молекули, здатні пошкоджувати тканини.
Такі нестабільні сполуки називають активними формами кисню. У здоровому організмі вони утворюються постійно, але їхня кількість контролюється захисними механізмами. При синдромі сухого ока цей баланс порушується, що сприяє розвитку запалення та пошкодженню поверхні ока.
Дослідники встановили, що вже через 30 хвилин після освітлення вироблений NADPH знижував активність шкідливих сполук та сприяв поверненню імунних клітин рогівки до захисного протизапального стану.
Фактично технологія використовує звичайне світло, необхідне людині для зору, як джерело енергії для запуску захисних процесів у клітинах.
Які результати отримали вчені
Ефективність технології перевірили на вирощених у лабораторії клітинах людського ока, слізній рідині пацієнтів із синдромом сухого ока та на мишах із симптомами, подібними до цього захворювання.
У слізній рідині дослідники зафіксували значне зниження рівня окисників. Зокрема, концентрація перекису водню зменшилася на 95 відсотків після застосування технології LEAF.
Окремо оцінювали результати на лабораторних тваринах. Миші отримували лікування двічі на день протягом п’яти діб. За даними авторів роботи, у цій моделі експериментальна технологія продемонструвала кращі результати, ніж препарат «Restasis», який часто використовують для лікування синдрому сухого ока.
Втім, це порівняння стосується лише результатів, отриманих на тваринах. Наразі немає даних про ефективність нової технології в людей.
Які обмеження має дослідження
Попри обнадійливі результати, технологія LEAF поки залишається експериментальною розробкою. Дослідження проводили на клітинних моделях, біологічних зразках і лабораторних мишах. Клінічні випробування за участю людей ще не завершені.
Існують і технічні обмеження. Наразі частинки тилакоїдів поступово руйнуються після потрапляння до клітин ока. Через це їхня активність зберігається лише протягом кількох годин, після чого ефективність знижується.
Науковці вже працюють над удосконаленням технології та готуються до наступних етапів досліджень. Лише після завершення клінічних випробувань можна буде оцінити безпечність, ефективність та можливість широкого застосування нового підходу в медицині.
Де ще можуть застосувати технологію LEAF
Автори роботи вважають, що потенціал технології не обмежується лікуванням синдрому сухого ока. Оскільки механізм дії пов’язаний зі зменшенням оксидативного стресу та запалення, подібний підхід теоретично може використовуватися й для інших захворювань.
Йдеться насамперед про стани, за яких активні форми кисню відіграють важливу роль у пошкодженні тканин. Водночас обов’язковою умовою залишається можливість впливу видимого світла на відповідну ділянку організму.
Поки що такі перспективи потребують додаткових досліджень. Однак сама можливість використовувати окремі механізми фотосинтезу рослин для підтримки роботи клітин ссавців уже стала одним із найбільш незвичних напрямів сучасної біоінженерії.
