对于每天盯着屏幕的人来说，眼睛干涩是一种很难受的事情。当前，全球约有 15 亿人正在受干眼症的困扰，这部分人群共同经历一种微妙的代谢崩溃：角膜细胞的 NADPH 工厂在慢性炎症中逐渐停工，而现有的眼药水既无法重启这个工厂，又会带来新的刺激，而环孢素 A 和人工泪液的设计逻辑却存在一个盲区 —— 它们假设只要扑灭炎症或润滑表面就能解决问题，却绕过了氧化应激与 NADPH 耗竭的根本症结。在这种情况下，一个激进的替代方案浮现：如果角膜细胞能借用植物的光合作用机器，直接从环境光中捕获能量并合成 NADPH，或许就能跳出这个代谢陷阱。 2026 年 5 月 15 日，新加坡国立大学梁大卫、浙江大学叶娟、山东第一医科大学孙晓、南京邮电大学丁显光团队合作在 Cell 发表了题为「Transplanting light-dependent reactions for mammalian eye photosynthesis」的研究论文，他们成功将菠菜叶绿体的光反应系统转化为可在哺乳动物细胞内运转的纳米装置，让角膜上皮细胞首次拥有了从光线中提取化学能的能力。 去除 Calvin 循环后的菠菜类囊体，在环境光下产生 NADPH 接下来的单细胞 RNA 测序揭示了 LEAF 治疗后的细胞状态恢复轨迹。在苯扎氯铵诱导的小鼠干眼症模型中，经 LEAF 治疗并暴露于环境光下 1 小时的小鼠角膜组织中的 NADPH 水平从 9.8 升高至 14.2 nmol/mg，小鼠的角膜厚度也恢复到 28.6 μm。更重要的是，单细胞转录组测序数据表明，原本向促炎状态偏移的免疫细胞和上皮细胞分布恢复至健康状态下的细胞亚型比例，氧化应激标志物 DHE、4-HNE 和 8-OHdG 以及炎症因子显著降低，凋亡细胞减少。此外，生物安全性评估显示，LEAF 在豚鼠皮肤致敏和兔眼刺激试验中均为阴性，系统性暴露低于检测限，-80°C 可稳定保存 1 年，4°C 可保存 3 周。 因此，这一研究将光合作用的能力边界被重新划定：一个完整的植物亚细胞器可以在动物细胞的细胞质中独立运转数小时，像一颗临时植入的光能电池。该研究提出了一种利用环境光作为代谢输入的治疗范式，将干眼症治疗从化学抑制转向光驱动的代谢重塑。不过，LEAF 在细胞内的功能维持时间仅约 8 小时，睡眠期间无光照时的持续效果有限，且光合 NADPH 与内源 NADPH 的精确区分仍需同位素标记技术进一步解析，长期多次给药的安全性和最优光照方案也有待临床研究验证。 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.034
首先，研究人员从菠菜叶片中分离叶绿体，通过温和渗透冲击去除含有 Calvin 循环酶的基质组分，从而消除 NADPH 的消耗途径，最终保留完整的类囊体结构及完整的光反应电子传递链，再用 FDA 批准的表面活性剂 Pluronic F127 进行包裹形成纳米颗粒，构建出光反应富集类囊体 NADPH 工厂（Light-reaction enriched thylakoid NADPH-foundry，LEAF）。这种纳米系统在接受 700 和 1000 mJ/cm²/min 光照时，NADPH 产生速率分别达到 45.2 和 48 nmol/min/μg 叶绿素，即使在 50 mJ/cm²/min 的环境光强度下也能维持 10 nmol/min/μg 叶绿素的产量，证明室内光照已足以驱动治疗。
抑制剂鸡尾酒实验证实 NADPH 为核心效应分子
为了证实 LEAF 的治疗效果，研究团队设计了精妙的抑制剂鸡尾酒实验，即同时阻断 IDH、G6PD 和 NADK 三条哺乳动物 NADPH 合成通路，此时细胞 NADPH 水平显著降低，ROS 明显升高。当加入 LEAF 并施加环境光照，NADPH 水平恢复至正常范围，ROS 降低近半。更关键的是，用 CCCP 抑制光合 ATP 合成后 LEAF 仍能恢复 NADPH，而用百草枯抑制 NADPH 合成后治疗效果消失，这一结果证实 NADPH 而非 ATP 是 LEAF 发挥治疗作用的核心效应分子。
细胞内 8 小时「临时新细胞器」状态，细胞外自主抗氧化酶系统
在接下来的研究中，他们证实 LEAF 通过细胞内和细胞外双重机制发挥作用。在细胞内，LEAF 被摄取后在 8 小时的功能时间窗内主要定位于细胞质而非溶酶体，保持相对独立的「临时新细胞器」状态，通过完整的光合电子传递链持续供应 NADPH，激活宿主细胞的过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等抗氧化系统，并推动巨噬细胞从促炎 M1 型向抗炎 M2 型极化转换，上调抗炎因子。在细胞外，LEAF 本身保留多种植物源抗氧化酶，其在光照下通过自产 NADPH 直接清除细胞外 ROS。Transwell 实验显示，仅处理上室的巨噬细胞就能显著降低下室角膜上皮细胞的氧化应激水平，证明 LEAF 通过重塑细胞分泌谱间接保护远处组织。
基于动物模型进行体内验证
