一氧化碳是一种毒药。它也能成为一种药物吗？
奥古斯丁·崔博士花了 20 年的时间试图找出答案。他的答案正逐渐变得令人惊讶：是的。
目前为止，大部分研究是在动物身上进行的；只有少数早期临床试验正在患者身上进行。但数据看起来很有希望，以至于包括崔博士共同创立的一家公司在内的几家公司正在进入该领域，开发通过药丸、乳液、饮料和吸入气体将少量一氧化碳输送到受损组织的方法。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
这并不是一个全新的想法：早在 1932 年的 科学论文就暗示，小剂量的一氧化碳——一种无味、无嗅、无色的气体——可能具有有益作用。但没有人真正做过实验。直到威尔康奈尔医学院院长崔博士开始思考为什么我们的肺每天受到污染物轰炸却仍然能正常工作。
更具体地说，崔博士开始研究一种名为血红素加氧酶或 HO-1 的蛋白质。它是一种酶，可以将血红素（血红蛋白的核心元素）转化为一系列化学物质：铁、一种名为胆绿素的色素（它使瘀伤呈现绿色）以及最重要的一氧化碳。每天，我们的身体通过这个过程自然产生约 10 毫升的一氧化碳。
这至关重要：经过基因改造而没有 HO-1 的小鼠会因多器官衰竭而早逝。
更重要的是，每次器官对压力源作出反应时，HO-1 的产生都会增加。它似乎是某种保护性反馈回路的一部分。
虽然崔博士接受过医生的培训，但他具有学术研究人员的思维，并渴望了解 HO-1 的确切工作原理——特别是，它似乎如何通过简单的呼吸动作保护肺部免受我们每天施加的所有虐待和污染。铁的释放在某种程度上具有保护作用吗？这种色素可以治疗吗？或者，正如他后来认为的那样，HO-1 的作用可以用一氧化碳来解释吗？
这是一个有点疯狂的想法。
一个疯狂的想法生根发芽
一氧化碳中毒每年导致 50,000 多名美国人进入急诊室，并导致约 500 人死亡。这种通常由发动机、加热器和熔炉排放的有毒气体通过与血红蛋白（将氧气输送到全身的分子）紧密结合来发挥其毒性作用。一氧化碳还会抑制细胞动力源——线粒体中的呼吸作用。
当人们暴露于浓度高于百万分之 10,000 的一氧化碳时，一氧化碳会变得有毒。但崔博士的目标是低得多的剂量，约为百万分之 250。
当时，崔博士或他的研究生利奥·奥特贝恩提出了给动物注射一氧化碳以测试其治疗价值的想法。（究竟是谁想出这个主意，至今仍是两位科学家之间争论的焦点。）
奥特贝恩招募了一位工程师的帮助，并设计了一个用于实验的装置。在一个腔室中，六只大鼠暴露于致命剂量的氧气——浓度如此之高，以至于它们预计会在几天内因肺损伤而死亡。他将第二组大鼠放入一个相同的腔室中，使它们暴露于相同浓度的氧气中，但混合了少量的一氧化碳。
三天后，奥特贝恩回到动物房。他看到的情景令人震惊。
“我仍然记得走进实验室，看到接受一氧化碳的动物仍然活着，而那些没有接受一氧化碳的动物都死了，”他说。“我的第一个想法是想知道：我做错了什么，否则可以解释这些结果？我看到的效果是由于与一氧化碳完全无关的原因吗？”
又过了三年，这些首次展示一氧化碳治疗潜力的结果于 1999 年发表。
“我们一定测试了 200 多只动物，只是为了确认我们的结果，以确保如果我们的结果是错误的，[奥特贝恩]的职业生涯和我的职业生涯不会走错路，”崔博士告诉 STAT。“由于一氧化碳的污名，来自科学界的阻力风险更高。”
事实上，崔博士说，这篇论文遭到了广泛的不信任，在被《美国生理学杂志》接受之前，被一家又一家期刊拒绝。
“审稿人没有说我们的数据质量差，或者实验设计得很差，”崔博士说。“他们只是说他们不相信一氧化碳可以起到保护作用。在某种程度上，这不是一个公平的说法。作为一名科学家，你应该根据数据进行判断，而不是根据你先入为主的观念。”
撞上怀疑的墙
论文发表后，怀疑并没有停止。
“头三到五年简直是地狱。我以为我的职业生涯可能要结束了，”崔博士说。“但我相信它。在研究中，你必须相信你的数据。”
甚至崔博士在杜克大学实习时的资深主治医师克劳德·皮安托西博士也表示严重怀疑。皮安托西自己做了一项研究，发现一氧化碳对患有肺损伤的大鼠没有保护作用。他写了一篇论文反驳了崔博士 1999 年的发现。
但这个问题继续引起了皮安托西的兴趣，他仔细研究了一氧化碳如何与细胞相互作用。他发现，虽然暴露于低剂量气体中会使线粒体承受压力，但整体细胞似乎做出了积极的反应。因此，皮安托西的态度发生了转变；他现在认为，小剂量的一氧化碳确实可以刺激肺部的保护反应。
现在，皮安托西和崔博士正在合作进行一项 I 期临床试验，旨在研究低剂量一氧化碳对大约 48 名患有急性呼吸窘迫综合征（一种危及生命的肺部疾病）的患者的安全性。该方案要求患者每天通过呼吸机暴露于该气体 90 分钟，持续五天。
总的来说，崔博士已从美国国立卫生研究院获得了超过 2100 万美元的联邦资金，用于进行临床试验。
其中一项研究于 2015 年 5 月结束，评估了低剂量一氧化碳对患有终末期肺病特发性肺纤维化的患者的安全性。结果表明，低剂量的一氧化碳对这些患者确实是安全的。崔博士表示，这项研究将于今年晚些时候进入 II 期试验，旨在确定暴露于一氧化碳是否真的对患者有帮助。
“我认为，在大约三到五年内，我们将知道一氧化碳在临床中的前景如何，”崔博士说。
外部研究人员同意需要更多数据。
“一氧化碳在小剂量下可能有用，但我们必须更多地了解如何使用它，”布朗大学沃伦·阿尔珀特医学院儿科系主任菲利斯·丹纳里博士说，她研究血红素加氧酶已有 27 年以上。
她说，这种气体的有毒声誉仍然是一个障碍：“我认为这就是人们没有立即加入的原因。”
企业家抓住早期数据
在医生们等待最终结果的同时，一些企业家正在向前迈进。崔博士和 Apeiron Partners LLC 的联合创始人杰夫·韦格尔创立了 Proterris，这是一家旨在开发一氧化碳疗法的私人公司。
位于新泽西州的生物技术公司 Prolong Pharmaceuticals 正在研究注入一氧化碳的血红蛋白分子是否可以用于预防接受肾移植的患者的器官排斥反应。Prolong 已完成了 II 期和 III 期研究。
位于南加州的 Hillhurst Biopharmaceuticals 正在为患有镰状细胞贫血症的患者以及接受过肾移植或遭受过创伤性脑损伤的患者开发一种一氧化碳饮料。它尚未进入临床试验阶段。
其他研究人员正在开发一氧化碳释放分子或 CORMS，它可以将一氧化碳输送到体内的特定部位，而不是让患者完全暴露于该气体中。这项技术仍然存在一些尚未完全解决的毒副作用。
CO 疗法的一个潜在用途是用于器官移植。在 1990 年代后期和 2000 年代初期，移植领域的先驱已故的弗里茨·巴赫博士实验室的研究人员在取出小鼠的心脏并将其移植到大鼠体内前，将小鼠暴露于一氧化碳中两天。手术后的两周内，大鼠再次暴露于一氧化碳中。
奥特贝恩经常与巴赫小组的科学家米格尔·苏亚雷斯保持联系。
“每天，我都会问[苏亚雷斯]，动物怎么样了？每天，他的电子邮件都会说：‘心脏还在跳动！’”奥特贝恩回忆说。
奥特贝恩知道，通常情况下，以这种方式移植的心脏会在一周左右的时间里衰竭，因为大鼠的身体会排斥不熟悉的器官。但是，苏亚雷斯的电子邮件不断传来——在第 8 天、第 12 天和第 60 天——都带着同样的、全大写的消息，让人难以置信。《研究发表在 2001 年的《免疫学杂志》上。
“对我来说，这仍然是一些最有力的数据，”奥特贝恩说，“因为其他人独立于我，已经证明它会起作用。”