Розроблений білок, що діє подібно до молекулярної губки, потенційно здатний змінити підхід до лікування отруєння чадним газом, вловлюючи молекули CO в кровотоку і допомагаючи організму виводити їх за лічені хвилини, без ризику короткострокових або довгострокових проблем зі здоров'ям, які виникають при використанні сучасного передового методу лікування чистим киснем.
Дослідники з медичної школи Мерилендського університету (UMSOM) зосередилися на природному білку RcoM, виявленому в бактерії Paraburkholderia xenovorans. У бактерій RcoM виявляє слідові кількості CO в довкіллі, тому інженери вирішили, що його можна використовувати для очищення молекул CO, пов'язаних з еритроцитами.
Реконструйований білок є основою терапії, яку вони називають RcoM-HBD-CCC. Хоча назва не надто приваблива, вона має свого роду суперздатність до виведення CO. Білок вибірково міцно зв'язується з отруйними молекулами CO, ігноруючи кисень (O₂) та інші важливі хімічні сполуки, такі як оксид азоту (NO), що регулює артеріальний тиск в організмі. Дослідження було опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Отруєння чадним газом є складним завданням для лікування з кількох причин. По-перше, вплив може поширюватися на організм поступово, тому його часто називають «тихим вбивцею». Газ не має запаху і невидимий, може просочуватися з несправних газових обігрівачів або накопичуватися при спалюванні природного газу або пропану, наприклад, на плитах, в приміщеннях, що погано провітрюються. Він також є одним з основних компонентів диму, що вдихається під час пожеж, і, звичайно ж, смертельно небезпечний, якщо бензинові автомобілі знаходяться в закритих приміщеннях, таких як гаражі.
Потрапляючи в організм, молекули CO захоплюють еритроцити, пригнічуючи надходження кисню в кровотік та перекриваючи критично важливе постачання мозку, серця та інших органів киснем. Оскільки цей газ зв'язується з гемоглобіном дуже ефективно – у 200–400 разів краще, ніж кисень, його досить висока концентрація може призвести до втрати свідомості за лічені хвилини, що може призвести до незворотного пошкодження органів або навіть серйозніших наслідків.
Щороку тільки в США отруєння CO призводить до приблизно 50 000 звернень у відділення невідкладної допомоги та 1500 смертей.
Лікування, спрямоване на очищення крові від CO – це також перегони з часом. Зараз у нас є лише один спосіб лікування для тих, кому вдається дістатися лікарні, – це насичення організму 100% чистим киснем, часто в барокамері. Але це повільний процес, виведення CO із кровотоку займає годину і більше, і навіть якщо пацієнти виживають, майже у половини з них залишаються тривалі ушкодження серця чи головного мозку.
В експериментах на мишах терапія RcoM-HBD-CCC дозволила видалити CO із крові за лічені хвилини, після чого він безпечно виводився з організму із сечею. Розроблений антидот діє подібно до губки, знаходячи й вбираючи CO, прикріплений до еритроцитів. У мишей половина CO із кровотоку виводилася менш ніж за хвилину, звільняючи гемоглобін у клітинах для повторного перенесення O2.
Важливо, що інші експериментальні гемопротеїни-поглиначі не здатні вибірково зв'язуватися з CO і, як наслідок, зв'язуватися з NO, тому інфузії таких гемопротеїнів можуть призводити до зниження рівня NO в крові, звуження кровоносних судин та підвищення артеріального тиску. У дослідженні RcoM-HBD-CCC було показано, що він не має такої спорідненості до цієї життєво важливої молекули.
"На відміну від інших методів лікування на основі білків, ми виявили, що ця сполука викликає лише мінімальні зміни артеріального тиску, що стало багатообіцяльним відкриттям і підвищило потенціал клінічного застосування цієї нової молекули", - заявив співавтор дослідження, доктор Марк Т. Гладвін, декан Університету штату Мічиган (UMSOM). "Це потенційно може стати швидкодійним внутрішньовенним антидотом від чадного газу, який можна буде вводити у відділенні невідкладної допомоги або навіть у польових умовах рятувальниками".
Хоча це поки що попереднє дослідження, результати багатонадійні та вимагають подальших доклінічних досліджень для ширшої оцінки безпеки та дозування, що відкриває шлях до випробувань на людях. Однак селективність та швидкість терапії потенційно можуть стати першим малоризикованим та швидкодійним методом лікування отруєння чадним газом, де кожна секунда має вирішальне значення для запобігання пошкодженню органів та смерті.
"Ця молекула може стати переломним моментом, оскільки вона здатна безпосередньо і швидко виводити чадний газ з організму з мінімальним ризиком побічних ефектів", - сказав доктор Джейсон Дж. Роуз, доцент кафедри медицини в UMSOM. «Враховуючи багатообіцяльні результати, ми також бачимо потенціал використання RcoM-HBD-CCC в інших областях, наприклад, як кровозамінник при тяжкій анемії або геморагічному шоку».
