درمان خشکی چشم با فتوسنتز؛ دستاورد عجیب دانشمندان با استفاده از نانوذرات اسفناج

پژوهشگران موفق شده‌اند با استفاده از نانوذرات استخراج‌شده از اسفناج، نوعی قطره چشمی بسازند که می‌تواند در چشم موش‌ها با کمک نور انرژی تولید کند و التهاب را کاهش دهد.

تیم پژوهشی از بخش‌هایی درون سلول‌های گیاهی استفاده کرده است که مسئول انجام فتوسنتز هستند. درجریان فتوسنتز، گیاهان با کمک نور خورشید، آب و دی‌اکسید کربن را به انرژی تبدیل می‌کنند. این فرایند در ساختارهایی به نام کلروپلاست انجام می‌شود و درون کلروپلاست نیز غشاهای ویژه‌ای به نام تیلاکوئید قرار دارند که نقش اصلی را در جذب نور و تولید انرژی ایفا می‌کنند.

به گزارش گجت ریویو، دانشمندان برگ‌های اسفناج را خرد و تیلاکوئیدها را از سلول‌های گیاهی جدا کردند. سپس این ساختارها را درون نانوذراتی قرار دادند که لیف (LEAF) نام گرفته‌اند. این نانوذرات به شکل قطره چشمی به موش‌هایی داده شد که به خشکی چشم مبتلا بودند.

خشکی چشم یکی از شایع‌ترین مشکلات چشمی در جهان است و زمانی رخ می‌دهد که چشم نتواند اشک کافی تولید کند یا کیفیت اشک مناسب نباشد. این وضعیت می‌تواند باعث التهاب، سوزش، احساس جسم خارجی در چشم و آسیب به سطح قرنیه شود. درمان‌های رایج معمولاً شامل اشک مصنوعی یا داروهای ضدالتهاب هستند که بیشتر علائم را کاهش می‌دهند، اما علت اصلی آسیب سلولی را برطرف نمی‌کنند.

پژوهشگران می‌گویند ذرات LEAF پس از قرارگرفتن روی سطح چشم، با استفاده از نور محیط شروع به فعالیت می‌کنند. این ذرات توانستند مولکول‌هایی به نام ATP و NADPH تولید کنند؛ دو ماده‌ای که نقش اساسی در تأمین انرژی سلول‌ها دارند. ATP در واقع نوعی «واحد انرژی» در سلول‌های زنده محسوب می‌شود و تقریباً همه فرایندهای حیاتی بدن برای انجام فعالیت‌هایش به آن وابسته هستند.

به گفته محققان، این انرژی اضافی به سلول‌های چشم کمک می‌کند تا با «گونه‌های فعال اکسیژن» مقابله کنند. گونه‌های فعال اکسیژن مولکول‌های بسیار واکنش‌پذیری هستند که در اثر استرس، التهاب یا آسیب سلولی ایجاد می‌شوند و اگر مقدار آن‌ها زیاد شود، می‌توانند به بافت‌های بدن آسیب برسانند. در بیماری خشکی چشم، تجمع این مولکول‌ها یکی از عوامل مهم التهاب و آسیب قرنیه به شمار می‌رود.

نتایج آزمایش‌ها نشان داد التهاب قرنیه در موش‌ها کاهش یافته و وضعیت سطح چشمشان بهتر شده است. نکته مهم این است که این فرایند بدون نیاز به نور ویژه یا تجهیزات پیچیده انجام شد و نور معمول محیط برای فعال‌شدن نانوذرات کافی بود.

پژوهشگران می‌گویند یکی از جذاب‌ترین جنبه‌های این فناوری، هزینه بسیار پایین آن است. براساس برآورد آن‌ها، یک مشت اسفناج معمولی می‌تواند مواد اولیه لازم برای درمان بیش از ۵۰ نفر را، آن هم دو بار در روز به مدت یک ماه، فراهم کند.

رویکرد جدید همچنین با برخی درمان‌های آزمایشی دیگر تفاوت دارد. در بعضی پروژه‌های مرتبط با بازسازی بینایی، دانشمندان به سراغ ژن‌درمانی یا پیوند سلول‌های حساس به نور می‌روند که فرایندهایی پیچیده و پرهزینه هستند. اما در این مطالعه، محققان تلاش کرده‌اند از همان سازوکارهای طبیعی موجود در سلول‌های بدن استفاده و تنها منبع تولید انرژی را تقویت کنند.

بااین‌حال، همه دانشمندان نسبت به فناوری جدید خوش‌بین نیستند. کوری آلارد از دانشگاه هاروارد می‌گوید چنین پروژه‌هایی در ابتدا ممکن است بیشتر شبیه «ترفند نمایشی» به نظر برسند، زیرا انتقال ساختارهای سلولی گیاهی به بدن حیوانات ایده‌ای بسیار غیرمعمول است. او تأکید می‌کند که هنوز اطلاعاتی درباره ایمنی بلندمدت این روش وجود ندارد.

بررسی‌ها نشان داد اثر نانوذرات تنها چند ساعت باقی می‌ماند و برای حفظ تأثیر درمان باید قطره چند بار در روز استفاده شود. همچنین اگرچه چشم موش‌ها ظاهری سبزرنگ پیدا نکرد، هنوز مشخص نیست بدن انسان در بلندمدت چه واکنشی به پروتئین‌های گیاهی موجود در ذرات نشان خواهد داد.

پژوهشگران می‌گویند کاربرد این فناوری شاید تنها به بیماری‌های چشمی محدود نشود. آن‌ها در حال بررسی استفاده از ذرات فتوسنتزی در درمان آرتروز و همچنین مهندسی بافت هستند. ایده اصلی این است که نور بتواند به منبعی برای تأمین انرژی فرایندهای ترمیمی بدن تبدیل شود.

اگر این فناوری در آینده موفقیت‌آمیز باشد، شاید آغازگر شاخه‌ای تازه در پزشکی باشد که برخی پژوهشگران آن را «پزشکی فتوسنتزی» می‌نامند؛ رویکردی که در آن از سازوکارهای گیاهی برای کمک به درمان بیماری‌های انسانی استفاده می‌شود. هرچند هنوز فاصله زیادی تا استفاده گسترده از این فناوری در انسان وجود دارد، اما این پژوهش نشان می‌دهد مرز میان زیست‌شناسی گیاهان و جانوران ممکن است بسیار انعطاف‌پذیرتر از چیزی باشد که پیش‌تر تصور می‌شد.

پژوهش در ژورنال Cell منتشر شده است.