Mechanizmy potrebné na fotosyntézu možno získať zo špenátu a preniesť do očí myší, kde premieňajú svetlo na molekuly prenášajúce energiu a zmierňujú zápal. „Ukradli sme technológiu, ktorá sa v rastlinách vyvíjala miliardy rokov, a preniesli sme ju do živočíšneho organizmu,“ hovorí David Tai Leong, biológ zo Singapurskej národnej univerzity a spoluautor štúdie opisujúcej výsledky nového výskumu.
Výsledky publikované v časopise Cell naznačujú, že prenos bunkových organel medzi rastlinami a živočíchmi môže priniesť nové biologické poznatky aj terapeutické využitie. „Každý takýto pokus spočiatku nevyhnutne pôsobí ako kúzelnícky trik,“ hovorí Corey Allard, bunkový biológ z Harvardu. Vedci však podľa neho môžu odhaliť možné využitie tejto techniky iba tým, že ju vyskúšajú a preskúmajú jej obmedzenia – napríklad ako dlho účinok pretrváva a ktoré bunky možno takto ovplyvniť.
Kuoran Xing, bionanotechnológ zo Singapurskej národnej univerzity, sa s kolegami inšpiroval schopnosťou morských slimákov privlastniť si fotosyntetický aparát rias. Začali preto skúmať možnosti transplantácií medzi organizmami z rôznych biologických ríš.
Aby Xing zistil, či niečo podobné dokážu aj bunky cicavcov, najprv v miestnom supermarkete nakúpil rôzne druhy listovej zeleniny. Namáčaním, filtrovaním a odstreďovaním z listov izoloval chloroplasty, motory fotosyntézy, ktoré premieňajú svetlo na chemickú energiu. Tieto organely potom namočil do roztoku, aby obnažil tylakoidové membrány – vrstvy pripomínajúce palacinky, ktoré počas fotosyntetických reakcií zachytávajú svetlo.
Zo špenátu (Spinacia oleraceae) sa podarilo získať viac fotosyntetického aparátu než z láskavca (Amaranthus tricolor), vodného špenátu (Ipomoea aquatica) či šalátu siateho (Lactuca sativa). Výskumníci potom špenátové membrány zabalili do nanočastíc, ktoré nazvali LEAF.
Bunky cicavcov v Petriho miske rýchlo prijali častice LEAF. Tie potom v bunkách niekoľko hodín premieňali svetlo na chemickú energiu a vytvárali molekuly ATP a NADPH, ktoré prenášajú energiu. V rastlinách sa tieto molekuly v druhej fáze fotosyntézy premieňajú na sacharidy, no v časticiach LEAF tento krok (zatiaľ) neprebieha. Séria reakcií, ktorú častice LEAF umožňujú, je teda podľa Leonga obmedzenou formou fotosyntézy, ale nepochybne ide o fotosyntézu.
Pri skúmaní praktického prínosu častíc LEAF sa výskumníci zamerali na schopnosť NADPH neutralizovať takzvané reaktívne kyslíkové radikály, ktoré vyvolávajú zápal. Pomocou očných kvapiek s obsahom častíc LEAF sa im podarilo zmierniť zápal u myší trpiacich syndrómom suchého oka. Pre toto ochorenie je typické hromadenie reaktívnych kyslíkových radikálov na povrchu oka.
„Zvieratá sme nemuseli vystavovať žiadnemu dodatočnému svetlu. Jednoducho sme ich nechali žiť svojím životom,“ dodáva Leong. Častice LEAF neutralizovali škodlivé molekuly v bunkách rohovky aj v ich okolí. Výskumníci predtým uvažovali, či svetlozelené častice LEAF nezafarbia oči myší nazeleno. Tieto molekulárne mechanizmy však produkujú NADPH tak účinne, že na dosiahnutie účinku stačili aj nepatrné, voľným okom neviditeľné dávky špenátového extraktu.
Xing a jeho kolegovia v súčasnosti pracujú na tom, aby mohli častice LEAF v klinických skúškach otestovať aj u ľudí s podobnými formami syndrómu suchého oka. Podľa Xingových výpočtov by sa z hrste špenátu dalo vyrobiť dostatok častíc LEAF na to, aby nimi mesiac dvakrát denne liečili viac než 50 ľudí. Výskumníci tiež skúmajú, či možno organely rastlinného pôvodu preniesť aj do iných tkanív než do rohovky. „Naozaj to posúva hranice medicíny. Je to mimoriadne vzrušujúce, hoci to zatiaľ môže pôsobiť trochu bláznivo,“ hovorí Leong.
