Датчики угарного газа сегодня стоят во многих домах и действительно спасают жизни, но этого недостаточно: ежегодно во всем мире десятки тысяч человек умирают от отравления этим ядовитым газом, а еще миллионы получают тяжелые последствия. Новое исследование, опубликованное в журнале PNAS, может кардинально изменить ситуацию: ученые нашли белковый антидот, который способен выводить угарный газ из организма в считаные минуты.
Отравление угарным газом — коварное состояние. Газ не имеет запаха и цвета, а его действие заключается в том, что он связывается с гемоглобином — белком крови, который переносит кислород. Причем связывается он в сотни раз прочнее самого кислорода. В результате организм быстро оказывается в состоянии кислородного голодания. Симптомы нарастают постепенно: от легкой головной боли и тошноты до одышки, потери сознания и смерти. При этом человек может долго не замечать опасности.
До сих пор основной метод лечения заключался в том, чтобы дать пострадавшему больше кислорода: через маску с подачей 100% кислорода или в барокамере. Но даже в этих условиях угарный газ выводится из крови медленно, а при отравлении счет идет на минуты. В медицине есть понятие «золотого часа», а иногда и «платиновых десяти минут» после травмы — именно в этот период помощь наиболее эффективна. При отравлении угарным газом нынешние методы часто слишком затянуты.
Исследователи из Питтсбургского университета и Медицинской школы Мэрилендского университета предложили принципиально новый подход. Они использовали белок из бактерии Paraburkholderia xenovorans, которая способна распознавать угарный газ на молекулярном уровне. На основе этого природного сенсора был создан модифицированный гемопротеин RcoM-HBD-CCC. Его работа напоминает губку: он быстро связывает молекулы угарного газа в крови и выводит их из обращения.
Эксперименты показали, что новый белок связывает угарный газ почти в 50 раз быстрее, чем гемоглобин. При внутривенном введении мышам он начал действовать практически мгновенно: половина молекул угарного газа покидала кровоток менее чем за минуту. И что особенно важно — антидот не мешает другим важным процессам. Например, он не взаимодействует с оксидом азота, который играет ключевую роль в регулировании кровяного давления. Таким образом, у животных не наблюдалось опасных побочных эффектов вроде гипертонии.
«Эта задача как раз подходит для бионеорганического подхода, — говорит Тимоти Джонстон, приглашенный редактор статьи и исследователь Калифорнийского университета в Санта-Крузе. — Такие усовершенствования, как описанное в работе, делают практическое применение метода все более реальным».
Перспективы нового подхода выходят за пределы неотложной медицины. Ученые считают, что RcoM-HBD-CCC может использоваться не только как антидот при отравлении угарным газом, но и в качестве инструмента для лечения анемии и тяжелой кровопотери, а также для сохранения органов перед трансплантацией, где важно обеспечить ткани кислородом и защитить их от повреждений.
Сейчас исследователи готовятся к следующему этапу — масштабированию производства белка и подготовке к клиническим испытаниям. Если результаты подтвердятся у людей, медицина получит первый быстрый и надежный антидот против угарного газа. Это может спасти тысячи жизней ежегодно и изменить подход к одной из самых опасных форм отравления.
