ハーバード大学の医師たちは、文字通り光を当てることで、サイレントキラーを止める新たな方法を発見したと考えている。ラットを使った実験では、この光を利用した装置が血球に付着した一酸化炭素を素早く除去することに成功した。この画期的な発明は、将来、医師や救急隊員が人間の命に関わる一酸化炭素中毒を治療するのに役立つかもしれない。
一酸化炭素（CO）は、無臭、無味、目に見えないガスであることから、「サイレントキラー」として知られています。一酸化炭素が致命的な影響を与えるのは、赤血球に含まれるタンパク質であるヘモグロビンとの相互作用によるものです。ヘモグロビンは、赤血球が体全体に酸素を運ぶのを助ける役割を果たしています。一酸化炭素は、空気から摂取する酸素（通常、酸素はO₂とほぼ同量）よりもヘモグロビンとの結合力がはるかに優れています。そのため、血流中のCO濃度が高すぎると、酸素が追い出され、臓器や組織が窒息してしまいます。
現在、一酸化炭素中毒の唯一の治療法は、マスクか、通常よりも高い気圧の純酸素を体内に浴びせる特殊なチャンバー内で、100%純酸素を吸入させることです。問題は、環境中の一酸化炭素は通常、炭素の不完全燃焼によって発生することです。そのため、火災や爆発が中毒の一般的な原因となります。これらの患者の肺は煙の吸入によって損傷を受けていることが多く、呼気で一酸化炭素を排出することが困難なため、酸素療法はあまり効果がありません。
しかし、ハーバード大学医学部およびマサチューセッツ総合病院の麻酔科医で、本研究の主任著者であるウォーレン・ザポル氏によると、ヘモグロビンからCOを除去する別の方法は古くから知られていました。19世紀後半には、科学者たちは可視光、特に赤色光にさらすことで、酸素に影響を与えることなくヘモグロビンからCOを分解できることを示していました。
しかし、この発見を実際に活用しようと試みたのは、ザポル氏とそのチームが登場してからのことでした。数年前、彼のチームは、マウスやラットのCO中毒の肺に光を当てると生存率が向上することを示しました。しかし、その後、より大型の動物を用いた試みは失敗に終わりました。おそらく、肺が大きいため光がCOに届きにくくなったためでしょう。
ザポル氏と共著者らは、水曜日に『サイエンス・トランスレーショナル・メディシン』誌に発表した新たな研究で、自分たちの手法と、肺損傷やその他の呼吸器系、心臓系疾患を伴う重度のCO中毒の治療に使用されている別の新しい治療法を組み合わせることで、この問題の回避策を発見したと述べている。
体外式膜型人工肺（ECMO）と呼ばれるこの治療法は、静脈から血液を引き出し、100%酸素を含んだ多孔質フィルターに通してから体内に戻します。この体外膜は、私たちの毛細血管の働きを模倣することを目的としています。研究チームは実験のために、独自にカスタムメイドした膜をプレキシガラスで覆い、同時に様々な波長のLED光を照射できる装置を開発しました。
「基本的に、箱の中に小さな人工肺を作り、そこに光を当ててCO2を除去できるようにしたんです」とザポル氏はギズモードに語った。
COを混入したヒトの血液とCO中毒ラットを用いた実験では、ECMO単独の対照治療よりも併用療法の方がCO除去効果が速く、赤色光療法が明らかに優れていました。健康なラットでは、赤色光療法はECMO単独よりもCO除去効果が約2倍速く、致死量のCOを投与され急性肺損傷を負ったラットでは3倍の速さでした。これらの肺損傷ラットは、併用療法を受けた場合、生存率も高くなりました。
ザポル氏は、今回の研究結果は明らかに有望だと述べ、その簡便性と携帯性から、チームの発明が一酸化炭素中毒の日常的な治療法となることを期待している。
「救急車の中で救急隊員が細い静脈カテーテルを挿入し、少しずつ血液を抜き取る様子を想像できます。そうすれば、たとえ肺が損傷していても、30分から40分以内に血液を完全に浄化できるでしょう。高圧酸素療法室も必要なくなります」と彼は語った。
他の研究グループもCO中毒に対する光線療法の実験を行い、同様に有望な結果を得ています。しかし、救急車にLED電球を詰めた箱が日常的に搭載されるようになるまでには、まだ時間がかかりそうです。ザポル氏の以前の研究と同様に、このコンセプトは規模を拡大し、より大きな動物で検証してからでないと、人体実験は実現しません。
それでも、CO中毒の治療には、より効果的で迅速な選択肢が依然として求められています。一酸化炭素は米国における中毒の主な原因の一つであり、年間5万件以上の救急外来受診と約400人の死亡が推定されています。たとえCO中毒が最終的に治療できたとしても、永続的な損傷を防ぐには一秒一秒が重要です。
「一酸化炭素中毒の患者の多くは脳損傷を負いますが、私はそれを避けたいのです」とザポル氏は語った。
研究チームはすでに、より大きく、より優れた装置（上の写真で確認できる）を開発しており、次はそれを羊でテストすることを計画している。
