מולקולה מהונדסת חדשה מציגה הבטחה כתרופת נגד מהירה להרעלת פחמן חד חמצני

חוקרי בית הספר לרפואה של אוניברסיטת מרילנד (UMSOM), יחד עם עמיתיהם, הנדסו מולקולה חדשה שנראית מבטיחה כתרופה יעילה להרעלת פחמן חד חמצני עם פחות תופעות לוואי בהשוואה למולקולות אחרות שנבדקו כיום, על פי מחקר חדש שפורסם בכתב העת Journal PNASו

הרעלת פחמן חד חמצני מהווה 50,000 ביקורי חדר מיון בארה"ב מדי שנה וגורמת לכ -1,500 מקרי מוות. מקרי מוות אלה עשויים להתרחש כאשר הפחמן החד -חמצני שמשתחרר מבעירה מצטברת בחלל סגור, שעלול לנבוע מכישלונות אוורור בציוד שריפת גז טבעי מקורה, או הפעלת גנרטורים בנזין או מכוניות בתוך הבית או במוסך סגור. הרעלת פחמן חד חמצני קשורה גם לרוב השריפות משאיפת עשן.

נכון לעכשיו, הטיפולים היחידים להרעלת פחמן חד חמצני הם טיפולים מבוססי חמצן, המסייעים לגוף לבטל את הגז הרעיל. עם זאת, אפילו עם הטיפול, כמעט מחצית מהניצולים סובלים מפגיעה בלב ומוח לטווח הארוך. זה יצר צורך דחוף בטיפולים מהירים ויעילים יותר.

במחקר החדש, צוות המחקר פיתח טיפול חדש מבוסס חלבון מהונדס בשם RCOM-HBD-CCC, הפועל כמו ספוג לספוג פחמן חד חמצני מהדם. החל מ- RCOM (קיצור של "רגולטור חילוף החומרים")-חלבון טבעי החיידק Paraburkholderia xenovorans משתמשים כדי לחוש רמות דקות של פחמן חד חמצני-החוקרים הנדסו גרסה שהיא סלקטיבית ביותר: היא תופסת פחמן חד חמצני מבלי להפריע לחמצן או מולקולות חשובות אחרות בגוף.

בבדיקות על עכברים, הטיפול החדש פעל במהירות להסרת פחמן חד חמצני מכדוריות דם אדומות והושטף בבטחה מהגוף דרך שתן.

בניגוד לטיפולים אחרים מבוססי חלבון, מצאנו שהתרכובת גרמה רק לשינויים מינימליים בלחץ הדם, שהיה ממצא מרגש והעלה את הפוטנציאל של מולקולה חדשה זו להפיק יישומים קליניים. יש לזה פוטנציאל להפוך לתרופות נגד מהיר, תוך ורידי, לפחמן חד חמצני שניתן לתת במחלקת החירום או אפילו בתחום על ידי המגיבים הראשונים. "

מארק ט. גלדווין, מרפאה, סופר תואם, דיקן UMSOM, סגן נשיא לענייני רפואה, אוניברסיטת מרילנד, בולטימור (UMB), וג'ון ז 'ואקיקו ק. באוורס פרופסור מכובד

איך פחמן חד חמצני הורג

בגופים בריאים, חמצן שנשאף מהאוויר נקשר להמוגלובין החלבוני על פני כדוריות הדם האדומות, אשר לאחר מכן מעביר את החמצן לכל רקמות הגוף. עם זאת, גז פחמן חד חמצני רעיל בשאיפה מתחרה בחמצן על המוגלובין. הוא נכנס לזרם הדם ונקשר להמוגלובין עם זיקה גדולה פי 200 עד 400 מאשר חמצן. זה אומר חזירי פחמן חד חמצני מרבית מושבי המוגלובין, כך שלא מספיק מולקולות חמצן יכולות להגיע לרקמות הזקוקות להן.

נכון לעכשיו, הטיפולים היחידים הזמינים להרעלת פחמן חד חמצני כוללים מתן 100 אחוז חמצן טהור, לעיתים בלחץ בתא היפרברי.

לעתים קרובות מדי, חולים אינם מועברים, מאובחנים ומטופלים בזמן כדי להפוך את ההשפעות של הרעלת פחמן חד חמצני, מה שעלול לגרום לפגיעות לב ונוירולוגיות מתמשכות או אפילו למוות.

"מולקולה זו יכולה להיות מחליף משחק מכיוון שהיא יכולה להסיר ישירות ובמהירות של פחמן חד חמצני מהגוף עם סיכון כה נמוך לתופעות לוואי מחוץ למטרה", אמר ג'ייסון ג'יי רוז, MD, MBA, פרופסור חבר לרפואה, חטיבה ראשית לריאה, טיפול ביקורתי ורפואת שינה, ואחד מחוקרי המחקר. "בהתחשב בתוצאות המבטיחות, אנו רואים גם את הפוטנציאל לשימוש ב- RCOM-HBD-CCC באזורים אחרים, כמו כתחליף דם באנמיה קשה או בהלם hemorrhagic."

נבלות בזרם הדם

צוות המחקר התמקד בהנדסת "נבלות" הנדסיות "חלבונים", שהם חלבונים הדומים מבחינה מבנית להמוגלובין, המכונה המופרוטאינים, אך הציג זיקה מחייבת גדולה עוד יותר – דביקות – לפחמן חד חמצני, ופחות זיקה לקשירת חמצן.

הוחדר בזרם הדם, המופרוטאינים של רחפנים כמו RCom-HBD-CCC נקשרים במהירות למולקולות פחמן חד חמצני, מה שמפחית את הזמן שלוקח לפנות מחצית מהפחמן חד חמצני בדם לפחות מדקה, לעומת יותר משעה עם טיפול בחמצן טהור וחמש שעות ללא טיפול. כאשר פונה פחמן חד חמצני, זה משחרר את המוגלובין על כדוריות דם אדומות כדי להתחיל לשאת שוב חמצן.

אולם המופרוטאינים רבים חולקים גם הם זיקה מסוימת לקשירת חמצן, ולכן יכולים גם לחפש תחמוצת החנקן, מולקולה החשובה בוויסות לחץ הדם. חליטות של המופרוטאינים או המוגלובין יכולים להפחית את רמות תחמוצת החנקן בדם, מה שמוביל לכלי הדם המהודקים ולעלייה מהירה בלחץ הדם.

במחקר אחרון זה, החוקרים הופתעו לגלות ש- RCOM-HBD-CCC לא הביא לעלייה בלחץ הדם ללא קשר לשאלה אם קיים בדם פחמן חד חמצני. הם מבצעים כי בעוד ש- RCOM-HBD-CCC עשויה לחפש תחמוצת החנקן, מולקולת לחץ דם, היא עשויה לעשות זאת לאט יותר מאשר המופרוטאינים אחרים, מה שמוביל לפרופיל הבטוח יותר שלה.

מחקרים עתידיים יכללו ככל הנראה מחקר פרה-קליני יותר כדי לקבוע את טווח המינון הבטוח והיעיל עבור RCOM-HBD-CCC בטיפול בהרעלת פחמן חד חמצני. זה יכול גם להוות את הבסיס למחקר חדש בתחומים אחרים, כולל כטיפול מסירת חמצן או תחליף דם. זה יכול לכלול הלם hemorrhagic, תסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS), אנמיות חמורות ושמירה על איברים להשתלה.

ד"ר רוז ודין גלדווין הם מייסדים ומנהלים של Globin Solutions, שיש לו טכנולוגיה מורשית המבוססת על RCOM מאוניברסיטת פיטסבורג לקראת פיתוח תרופה נגד הרעלת CO. ד"ר רוז הוא נשיא ומנכ"ל Globin Solutions. Globin Solutions מימנה הסכמי מחקר עם UMB.