Kako deluju nove kapi za oči inspirisane fotosintezom: Prirodna svetlost iz jedne biljke ima veliki potencijal

Šta bi se desilo kada bi oči mogle da koriste svetlost kako bi same podstakle proces oporavka? Inspirisani načinom na koji biljke koriste sunčevu energiju, istraživači sa National University of Singapore razvili su inovativan pristup lečenju sindroma suvog oka.

Sindrom suvog oka pogađa više od 1,5 milijardi ljudi

Njihova tehnologija zasniva se na fotoaktivnim strukturama dobijenim iz fotosintetskih membrana spanaća, koje omogućavaju oku da održava dugotrajnu hidrataciju. Reč je o jednostavnom, efikasnom i neinvazivnom rešenju koje bi moglo da promeni dosadašnji pristup terapiji ovog čestog oboljenja.

Preporučujemo

Sindrom suvog oka, poznat i kao keratokonjunktivitis sicca, jedno je od najčešćih očnih oboljenja i procenjuje se da pogađa više od 1,5 milijardi ljudi širom sveta. Iako se često smatra manjim problemom, posledice mogu da budu ozbiljne. Bolest dovodi do stvaranja ožiljaka na rožnjači, hroničnog bola, zamućenog vida i povećane osetljivosti na svetlost.

Istraživanja su pokazala i povezanost ovog stanja sa depresijom, anksioznošću, smanjenom radnom produktivnošću i značajnim ekonomskim troškovima. Postojeće terapije, poput lekova na bazi ciklosporina A (Restasis®) i lifitegrasta (Xiidra®), deluju na upalne procese preko specifičnih molekularnih mehanizama. Međutim, visoka cena i neželjeni efekti često ograničavaju njihovu dugoročnu primenu.

Zašto nastaje začarani krug upale i oštećenja oka?

Na ćelijskom nivou bolest se razvija kroz začarani krug upale i oksidativnog stresa. Upalni procesi u području rožnjače dovode do stvaranja reaktivnih kiseoničnih vrsta, hemijski veoma agresivnih molekula, koji oštećuju ćelije.

U zdravom oku ROS molekuli se neutrališu zahvaljujući antioksidativnim mehanizmima koji zavise od molekula NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat u redukovanom obliku). Međutim, kod očiju pod upalom količina ROS-a prevazilazi prirodne odbrambene kapacitete rožnjače, što izaziva dodatno stvaranje ovih štetnih molekula i dalje pogoršava stanje.

Kako funkcioniše nova tehnologija LEAF?

Naučnici su u ćelije rožnjače uneli funkcionalne fotosintetske strukture biljnog porekla, omogućavajući im da koriste ambijentalnu svetlost, nezavisno od prirodnih ćelijskih puteva.

Tehnologija je nazvana LEAF (Light-reaction Enriched thylAkoid NADPH-Foundry). Reč je o nanočesticama koje predstavljaju očuvane tilakoidne membrane iz hloroplasta biljaka, sa mesta na kojima se tokom fotosinteze svetlosna energija pretvara u hemijsku energiju. Nanočestice se dobijaju iz listova spanaća patentiranom metodom blage mehaničke i hemijske ekstrakcije. Njihova veličina iznosi oko 400 nanometara, što omogućava lako prodiranje u ćelije.

Nakon što dospeju u ćelije oka, LEAF pod dejstvom običnog ambijentalnog svetla proizvodi fotosintetski materijal, koji zatim deluje protiv bolesti kroz mehanizme unutar i izvan ćelije.

Inspiracija iz prirode: Koja životinja koristi fotosintezu?

Biljke i životinje tokom evolucije razvijale su se različitim putevima, pa životinje uglavnom nisu sposobne za fotosintezu. Jedini poznati izuzetak predstavlja sakoglosni morski puž, koji u svojim ćelijama skladišti hloroplaste mikroalgi kojima se hrani.

Tokom perioda gladovanja ovi puževi mogu da koriste hranljive materije nastale fotosintezom, što predstavlja jedinstven primer životinje koja funkcioniše slično biljkama. Upravo je ova neobična sposobnost podstakla istraživače da postave pitanje da li bi i ćelije sisara mogle da steknu ograničenu fotosintetsku funkciju.

Vodeći autor rada, dr Xing Kuoran, istakao je da je po prvi put pokazano kako fotosintetski mehanizmi biljaka mogu da budu transplantirani u tkiva sisara radi proizvodnje biološki korisnih molekula, koristeći istu svetlost koja omogućava vid.

Potencijal primene i van oftalmologije

Prema rečima profesora Leonga, LEAF predstavlja tehnologiju koja koristi dostupnu svetlost iz okruženja kako bi direktno nadoknadila molekul čiji nedostatak doprinosi nastanku sindroma suvog oka. Budući da se dobija iz spanaća, primenjuje u obliku jednostavnih kapi za oči i ne zahteva spoljne uređaje niti dodatni izvor energije, istraživači smatraju da ima veliki potencijal za kliničku primenu.

Mogućnosti ove tehnologije ne završavaju se na očima. Oksidativni stres igra važnu ulogu u mnogim inflamatornim bolestima, pa naučnici veruju da bi pristupi zasnovani na LEAF-u mogli da budu korisni i u drugim tkivima izloženim vidljivoj svetlosti, poput mrežnjače, kože i skeletnih mišića.

Tim trenutno razvija i nove strategije koje bi omogućile stvaranje terapijski korisnih fotosintetskih molekula u unutrašnjim organima, čak i bez potrebe za prodorom vidljive svetlosti. Takav razvoj mogao bi da otvori potpuno novo poglavlje u primeni biljnih bioloških mehanizama u humanoj medicini.

(eKlinika.rs)