科学网—植物动物移植实现小鼠眼睛光合作用

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2026-5-18 06:23

| 系统分类: 海外观察

叶绿体（绿色）中散布着类囊体基粒（黑色块状膜结构）。科学家已利用这类基粒，在哺乳动物细胞中成功诱导光合作用。

研究人员从菠菜中提取光合装置，并将其移植到小鼠眼部；该装置可将光能转化为能量分子，同时抑制炎症反应。

新加坡国立大学生物学家、该研究合著者梁大卫表示： “我们借用了植物历经数百万年演化形成的整套光合机制，并成功将其移植到动物体内。”

美国哈佛大学细胞生物科里·阿拉德评价道：“这项研究非常惊艳。” 该成果于今日发表于《细胞》杂志， 意味着植物细胞器跨物种移植不仅能带来全新生物学认知，还有广阔临床应用前景。

阿拉德补充说： “这类开创性技术一开始难免像新奇把戏，但只有亲自尝试、摸清局限——比如效果能维持多久、可靶向哪些细胞——科研人员才能进一步拓展它的应用场景。”

菠菜 “特调原液”

新加坡国立大学生物纳米技术学者邢宽然及其团队，受海蛞蝓能掠夺藻类光合装置的自然现象启发，开始探索跨界生物移植的可能性。

为验证哺乳动物细胞能否实现类似 “借用光合系统”，研究人员首先前往当地超市平价商场，采购多种绿叶蔬菜。通过匀浆、过滤、离心处理，分离出植物叶片中的叶绿体——也就是植物的光合作用能量工厂。随后将叶绿体置于专用溶液中，暴露并提取出类囊体基粒：这种煎饼状膜堆叠结构，是捕获光能、驱动光合反应的核心单元。

人造菠菜元件：把阳光转化为能量

对比试验发现，菠菜的光合装置产量远超红苋菜、空心菜和生菜。

研究团队将菠菜基粒封装成纳米颗粒，并命名为 LEAF纳米载体。

培养皿实验显示，哺乳动物细胞可快速摄取 LEAF颗粒。进入细胞后，LEAF能持续数小时将光能转化为化学能，生成ATP、NADPH两种高能分子。

完整植物光合作用还会利用这两种分子合成碳水化合物，而 LEAF并不具备这一步功能。

梁大卫解释： “LEAF实现的是简化版光合作用，即便不合成糖类，本质依然属于光合作用。”

瞄准眼部疾病治疗

研究团队重点探究 LEAF的实用价值：NADPH可中和活性氧自由基，而活性氧过量会诱发炎症。

研究将 LEAF制成滴眼液，在干眼症小鼠模型中显著缓解眼部炎症；干眼症的典型特征正是眼表活性氧大量堆积。

梁大卫补充： “我们无需给小鼠额外照光，正常环境光就足够起效。LEAF可在角膜细胞内部及周边，中和具有损伤性的活性氧分子。”

低成本医疗与作物应用展望

研究团队原本担心，带有淡绿色的 LEAF会让小鼠眼睛变绿；但实际只需极微量菠菜提取物即可起效，用量低到肉眼完全无法察觉。

目前，邢宽然团队正筹备干眼症人体临床试验。他测算：超市里一把菠菜仅约 0.2美元，提取的LEAF就足以供50余人、每日两次、连续一个月治疗使用。

团队还计划将植物源细胞器，拓展移植到角膜以外更多人体组织中。

梁大卫表示： “这项研究正在突破传统医学的边界，哪怕现在看起来有些大胆，依旧极具里程碑意义。”

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主题：植物