光合成機能を利用したドライアイ治療技術を開発 (Eyes that photosynthesise: NUS scientists plant a cure for dry eye disease)

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2026-05-16 シンガポール国立大学(NUS)

National University of Singapore(NUS)の研究チームは、ホウレンソウ由来の光合成膜構造を利用してドライアイ疾患を治療する新技術「LEAF」を開発した。研究成果は『Cell』に掲載された。LEAFは、植物葉緑体内のチラコイドグラナをナノサイズ化し、点眼によって角膜細胞へ導入する技術で、周囲光を利用して抗酸化分子NADPHを生成する。ドライアイでは炎症により活性酸素種(ROS)が増加し角膜障害が進行するが、LEAFは細胞内外でNADPHを供給しROSを抑制する。前臨床試験では、通常照明下で5日以内に角膜損傷を健常近くまで回復させ、既存薬Restasis®を上回る効果を示した。安全性試験でも重大な副作用は確認されなかった。研究は、植物の光合成機構を哺乳類細胞へ移植する初の実証例であり、光を利用した新たな抗炎症・再生医療技術として注目される。

<関連情報>

哺乳類の眼の光合成のための光依存性反応の移植 Transplanting light-dependent reactions for mammalian eye photosynthesis

Kuoran Xing (邢阔然) ∙ Yan Yan (严炎) ∙ Ziyu Zhu (朱子羽) ∙ … ∙ Xiao Sun (孙晓) ∙ Juan Ye (叶娟) ∙ David Tai Leong (梁大卫)
Cell  Published:May 15, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.034

Graphical abstract

光合成機能を利用したドライアイ治療技術を開発 (Eyes that photosynthesise: NUS scientists plant a cure for dry eye disease)

Highlights

  • Light-dependent reactions of the nanosized thylakoid grana are functionally preserved
  • NADPH are orthogonally photosynthesized regardless of the inflammatory state of the cells
  • NADPH drives antioxidant machinery intracellularly and extracellularly
  • Intracellular thylakoid grana (LEAF) behave like a temporary neo-organelle in the animal cell

Summary

Mammalian eyes are exposed to visible light but cannot perform photosynthesis. Here, we show that introducing a nanoscale, structurally and functionally preserved thylakoid system, LEAF (light-reaction enriched thylakoid NADPH-foundry), into corneal cells enables light-driven bona fide photosynthetic production of NADPH and ATP, similar to plant leaves, which alleviates oxidative stress and inflammation. LEAF acts in two domains. Intracellularly, it integrates with host cells to supply NADPH and ATP via intact photosynthetic electron transport, restoring redox balance. Extracellularly, photosynthesized NADPH enhances endogeneous antioxidant enzyme activity and reduces reactive oxygen species in the local environment. These results establish a strategy for using light as an energy input in mammalian metabolic systems and suggest a possible cross-kingdom, endosymbiosis-like interaction in which animal cells derive functional benefits from plant-derived photosynthetic neo-organelles.

医療・健康
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