细菌蛋白或成一氧化碳中毒救星，揭开解毒新篇章

一氧化碳常被称为“无声杀手”。每年，大约有50,000名美国人在接触这种无形气体后进入急救室，约有1,500人因此死亡。令人遗憾的是，几十年来治疗方法几乎没有改变：医生会给患者提供氧气，有时是在高压舱中，并希望患者能顺利康复。然而，近一半的幸存者面临长期的脑部或心脏损伤。

现在，来自马里兰大学医学院、匹兹堡大学和维克森林大学的一个团队研发了一种可能改变这一严峻现实的分子。他们的基于蛋白质的解毒剂，名为RcoM-HBD-CCC，能够迅速将一氧化碳（CO）从血液中排出，并且与之前的尝试不同，它不会导致血压升高，这是一种常见且危险的副作用。

工作原理

该疗法受到一种细菌的启发，Paraburkholderia xenovorans，它能够自然感知环境中的一氧化碳。它所使用的细菌蛋白叫做RcoM（“一氧化碳代谢调节因子”的缩写），对微量的一氧化碳极其敏感。

科学家们将这种蛋白质修剪和重新设计成一种紧凑的形式 RcoM-HBD-CCC，它与一氧化碳的结合力极强，几乎是血红蛋白的50倍。我们体内的红血球中的血红蛋白通常携带氧气，但也会与一氧化碳结合，这会消耗宝贵的氧气储存。但 RcoM-HBD-CCC 对一氧化碳的选择性远高于氧气，使其像一个分子海绵一样，能够将一氧化碳从血红蛋白中吸走，从而使红血球能够再次携带氧气。

在小鼠实验中，解毒剂几分钟内就发挥了作用。在小鼠暴露于一氧化碳后，接受治疗的小鼠血液中的气体清除速度远快于未接受治疗的小鼠。更令人鼓舞的是，这种蛋白质随后会通过尿液无害地排出体外。

“这有潜力成为一种快速的静脉注射的抗一氧化碳药物，可以在急诊科，甚至在现场由急救人员使用，”研究的作者、马里兰大学医学院院长马克·T·格拉德温表示。

为什么它不同

过去设计一氧化碳清除剂的尝试屡屡受挫。许多工程化蛋白质虽然能有效捕捉一氧化碳，但也会与一氧化氮发生结合——一种调节血压的分子。这种意外的副作用可能会导致血压剧烈升高、肾脏受损，甚至更严重。

但是 RcoM-HBD-CCC 似乎避免了这个问题。实验室测试表明，它与一氧化氮的反应速度比其他蛋白质疗法慢得多。在小鼠实验中，即使使用高剂量，它也没有引起高血压或器官损伤。

“这个分子可能会带来重大改变，因为它可以直接和快速地从体内去除一氧化碳，而且副作用风险极低，”UMSOM 医学副教授 Jason J. Rose 说。

团队的数据揭示了原因。一氧化碳与工程化蛋白质的结合非常紧密，因此它几乎不会逃逸。实际上，一氧化碳在蛋白质内部的半衰期是以天计算的，而氧气则是以分钟计算。这种单向结合方式解释了它的强效。

接下来会发生什么

到目前为止，这种疗法目前只在小鼠身上进行了测试。人类试验还需要几年时间，许多问题需要解答。合适的剂量是多少？这种蛋白质能否在已经受损的重度中毒患者身上发挥作用？监管机构将如何评估这种用于紧急情况而非日常使用的药物？

潜在用途不仅限于中毒。罗斯提到，类似的分子未来可能会作为严重贫血或失血患者的血液替代品，甚至可能帮助在移植前保存器官。

不过，最大的目标是找到针对一氧化碳的真正解毒剂。几十年来，急救医学依赖于氧气罐和高压舱。如果RcoM-HBD-CCC能够实现它的承诺，它将为医生和急救人员提供一种几分钟内就能见效的工具，而不是几小时。

这些发现发表在美国国家科学院学报上。