Neue Behandlungsmethode: Molekularer Schwamm könnte CO-Vergiftungen schnell stoppen

Wenn ein unsichtbares, geruchloses Gas wie Kohlenmonoxid plötzlich lebensgefährlich wird, braucht es dringend einen schlagkräftigen Gegenschlag. Genau das ist das Ziel einer neuen, faszinierenden Behandlungsmethode, die gerade in der Forschung Furore macht: ein proteinbasiertes Antidot gegen Kohlenmonoxidvergiftung – bislang ein medizinisches Tabu.

Unsichtbarer Feind: Warum CO so heimtückisch ist

Kohlenmonoxid (CO) ist eine heimtückische Gefahr, denn obwohl es völlig geruchlos ist, bindet es sich im Körper wie ein Fußballstar an das lebenswichtige Hämoglobin – mit deutlich höherer Affinität als Sauerstoff. Sobald CO sich auf dem roten Blutfarbstoff festsetzt, wird der Sauerstofftransport blockiert. Die Folgen: Organe werden unterversorgt, Gehirnzellen sterben, Herz und Nerven erleiden irreparable Schäden. Weltweit sterben täglich Menschen, weil sie die stille Gefahr unterschätzen. In den USA werden jährlich Tausende Notfälle registriert, und ein erheblicher Teil der Betroffenen trägt langfristige neurologische oder kardiovaskuläre Schäden davon.

Bislang beruhen die therapeutischen Mittel auf reiner Sauerstoffgabe – entweder über Masken oder mit Hochdruck-Sauerstoffkammern (Hyperbarie). Doch selbst diese Verfahren führen häufig nur zäh zum Erfolg. Die Eliminierung von CO aus dem Blut kann Stunden dauern, und ein großer Teil der Patient:innen bleibt mit bleibenden Hirn- oder Herzschäden zurück. Genau hier setzt eine neue Strategie an, die den Abtransport des Gases nicht dem Zufall der Diffusion überlässt, sondern chemisch „einfängt“.

Das proteinbasierte Netzwerk-Antidot

Ein Team von Forscher:innen der University of Maryland School of Medicine und der University of Pittsburgh hat ein natürliches Protein aus dem Bodenbakterium Paraburkholderia xenovorans als Vorlage genutzt. Dieses Protein, ursprünglich ein Sensor für Kohlenmonoxid, wurde so modifiziert, dass es CO mit außerordentlicher Selektivität bindet. Die resultierende Variante, bekannt als RcoM-HBD-CCC, wirkt im Prinzip wie ein molekularer Schwamm: Sie „saugt“ das giftige Gas aus dem Blut, statt passiv darauf zu warten, dass es sich unter Sauerstoffüberdruck von selbst löst.

In präklinischen Versuchen mit Mäusen reduzierte das Protein die CO-Belastung des Blutes in sehr kurzer Zeit. Entscheidend ist dabei nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch die Spezifität. Ein Schwachpunkt früherer hemoproteinbasierter Ansätze war ihre Affinität zu Stickstoffmonoxid (NO), einem zentralen Regulator des Gefäßtonus. Wird NO versehentlich mitgebunden, drohen Blutdruckentgleisungen – ein K.-o.-Kriterium für die klinische Anwendung. Die neue Proteinvariante zeigt in Tiermodellen hingegen nur geringe Effekte auf den Blutdruck, weil sie NO deutlich schlechter bindet als CO. Das spricht dafür, dass die Therapie nicht nur schnell, sondern auch sicher sein könnte. Der über das Protein gebundene CO-Komplex wird im Anschluss über die Niere ausgeschieden, wodurch der Organismus das Gift aktiv loswird.

Was Forscher:innen dazu sagen – und was als nächstes passiert

„Dieses Molekül könnte ein Game-Changer sein, weil es CO direkt und extrem schnell aus dem Körper entfernt – mit minimalem Risiko für Nebenwirkungen“, erklärt Dr. Jason J. Rose, einer der federführenden Forscher. Und Dr. Mark T. Gladwin, Mitautor und Dekan der UMSOM, ergänzt: „Es könnte in der Notaufnahme oder sogar direkt am Einsatzort von Rettungskräften eingesetzt werden.“ Solche Aussagen spiegeln die Hoffnung wider, dass sich mit der Proteintherapie die kritische Zeitspanne nach einer Vergiftung entscheidend verkürzen lässt – ein Punkt, der bei CO-Notfällen buchstäblich über bleibende Schäden oder Genesung entscheidet.

Derzeit befindet sich der Ansatz in der präklinischen Phase. Bevor Studien mit Patient:innen beginnen können, müssen Herstellungsverfahren im größeren Maßstab etabliert, stabile Formulierungen entwickelt und Dosisbereiche definiert werden. Erst wenn Sicherheit, Verträglichkeit und pharmakokinetische Parameter in frühen Studien überzeugen, kann in größeren Prüfungen geklärt werden, ob das Versprechen aus den Tiermodellen beim Menschen eingelöst wird. Parallel diskutieren Expert:innen, wie ein solches Antidot logistisch in Rettungsdienst und Notaufnahmen integriert werden könnte – etwa als Infusion, die unmittelbar nach Verdacht auf CO-Exposition gegeben wird, noch bevor eine Hyperbarie verfügbar ist.

Bemerkenswert ist zudem das weiter reichende Potenzial der Plattform. Künstlich designte Hämoproteine, die selektiv Gase binden, könnten über CO hinaus Anwendung finden – beispielsweise als temporäre Sauerstoffträger bei schweren Blutverlusten oder Anämien oder zur Organkonservierung vor Transplantationen. Diese Vision bleibt spekulativ, wirkt aber angesichts der bisherigen Daten nicht aus der Luft gegriffen. Gelingt der Sprung in die klinische Praxis, wäre das nicht nur ein Durchbruch für die Notfallmedizin bei Vergiftungen, sondern möglicherweise auch der Auftakt zu einer neuen Klasse therapeutischer Eiweißmoleküle, die toxische Gase schnell und gezielt unschädlich machen.

via University of Maryland School of Medicine (UMSOM)

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