一氧化碳是一種毒藥。它也能成為一種藥物嗎？
奧古斯丁·崔博士花了 20 年的時間試圖找出答案。他的答案正逐漸變得令人驚訝：是的。
目前為止，大部分研究是在動物身上進行的；只有少數早期臨床試驗正在患者身上進行。但資料看起來很有希望，以至於包括崔博士共同創立的一家公司在內的幾家公司正在進入該領域，開發透過藥丸、乳液、飲料和吸入氣體將少量一氧化碳輸送到受損組織的方法。
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這並不是一個全新的想法：早在 1932 年的 科學論文就暗示，小劑量的一氧化碳——一種無味、無嗅、無色的氣體——可能具有有益作用。但沒有人真正做過實驗。直到威爾康奈爾醫學院院長崔博士開始思考為什麼我們的肺每天受到汙染物轟炸卻仍然能正常工作。
更具體地說，崔博士開始研究一種名為血紅素加氧酶或 HO-1 的蛋白質。它是一種酶，可以將血紅素（血紅蛋白的核心元素）轉化為一系列化學物質：鐵、一種名為膽綠素的色素（它使瘀傷呈現綠色）以及最重要的一氧化碳。每天，我們的身體透過這個過程自然產生約 10 毫升的一氧化碳。
這至關重要：經過基因改造而沒有 HO-1 的小鼠會因多器官衰竭而早逝。
更重要的是，每次器官對壓力源作出反應時，HO-1 的產生都會增加。它似乎是某種保護性反饋迴路的一部分。
雖然崔博士接受過醫生的培訓，但他具有學術研究人員的思維，並渴望瞭解 HO-1 的確切工作原理——特別是，它似乎如何透過簡單的呼吸動作保護肺部免受我們每天施加的所有虐待和汙染。鐵的釋放在某種程度上具有保護作用嗎？這種色素可以治療嗎？或者，正如他後來認為的那樣，HO-1 的作用可以用一氧化碳來解釋嗎？
這是一個有點瘋狂的想法。
一個瘋狂的想法生根發芽
一氧化碳中毒每年導致 50,000 多名美國人進入急診室，並導致約 500 人死亡。這種通常由發動機、加熱器和熔爐排放的有毒氣體透過與血紅蛋白（將氧氣輸送到全身的分子）緊密結合來發揮其毒性作用。一氧化碳還會抑制細胞動力源——線粒體中的呼吸作用。
當人們暴露於濃度高於百萬分之 10,000 的一氧化碳時，一氧化碳會變得有毒。但崔博士的目標是低得多的劑量，約為百萬分之 250。
當時，崔博士或他的研究生利奧·奧特貝恩提出了給動物注射一氧化碳以測試其治療價值的想法。（究竟是誰想出這個主意，至今仍是兩位科學家之間爭論的焦點。）
奧特貝恩招募了一位工程師的幫助，並設計了一個用於實驗的裝置。在一個腔室中，六隻大鼠暴露於致命劑量的氧氣——濃度如此之高，以至於它們預計會在幾天內因肺損傷而死亡。他將第二組大鼠放入一個相同的腔室中，使它們暴露於相同濃度的氧氣中，但混合了少量的一氧化碳。
三天後，奧特貝恩回到動物房。他看到的情景令人震驚。
“我仍然記得走進實驗室，看到接受一氧化碳的動物仍然活著，而那些沒有接受一氧化碳的動物都死了，”他說。“我的第一個想法是想知道：我做錯了什麼，否則可以解釋這些結果？我看到的效果是由於與一氧化碳完全無關的原因嗎？”
又過了三年，這些首次展示一氧化碳治療潛力的結果於 1999 年發表。
“我們一定測試了 200 多隻動物，只是為了確認我們的結果，以確保如果我們的結果是錯誤的，[奧特貝恩]的職業生涯和我的職業生涯不會走錯路，”崔博士告訴 STAT。“由於一氧化碳的汙名，來自科學界的阻力風險更高。”
事實上，崔博士說，這篇論文遭到了廣泛的不信任，在被《美國生理學雜誌》接受之前，被一家又一家期刊拒絕。
“審稿人沒有說我們的資料質量差，或者實驗設計得很差，”崔博士說。“他們只是說他們不相信一氧化碳可以起到保護作用。在某種程度上，這不是一個公平的說法。作為一名科學家，你應該根據資料進行判斷，而不是根據你先入為主的觀念。”
撞上懷疑的牆
論文發表後，懷疑並沒有停止。
“頭三到五年簡直是地獄。我以為我的職業生涯可能要結束了，”崔博士說。“但我相信它。在研究中，你必須相信你的資料。”
甚至崔博士在杜克大學實習時的資深主治醫師克勞德·皮安託西博士也表示嚴重懷疑。皮安託西自己做了一項研究，發現一氧化碳對患有肺損傷的大鼠沒有保護作用。他寫了一篇論文反駁了崔博士 1999 年的發現。
但這個問題繼續引起了皮安託西的興趣，他仔細研究了一氧化碳如何與細胞相互作用。他發現，雖然暴露於低劑量氣體中會使線粒體承受壓力，但整體細胞似乎做出了積極的反應。因此，皮安託西的態度發生了轉變；他現在認為，小劑量的一氧化碳確實可以刺激肺部的保護反應。
現在，皮安託西和崔博士正在合作進行一項 I 期臨床試驗，旨在研究低劑量一氧化碳對大約 48 名患有急性呼吸窘迫綜合徵（一種危及生命的肺部疾病）的患者的安全性。該方案要求患者每天透過呼吸機暴露於該氣體 90 分鐘，持續五天。
總的來說，崔博士已從美國國立衛生研究院獲得了超過 2100 萬美元的聯邦資金，用於進行臨床試驗。
其中一項研究於 2015 年 5 月結束，評估了低劑量一氧化碳對患有終末期肺病特發性肺纖維化的患者的安全性。結果表明，低劑量的一氧化碳對這些患者確實是安全的。崔博士表示，這項研究將於今年晚些時候進入 II 期試驗，旨在確定暴露於一氧化碳是否真的對患者有幫助。
“我認為，在大約三到五年內，我們將知道一氧化碳在臨床中的前景如何，”崔博士說。
外部研究人員同意需要更多資料。
“一氧化碳在小劑量下可能有用，但我們必須更多地瞭解如何使用它，”布朗大學沃倫·阿爾珀特醫學院兒科系主任菲利斯·丹納裡博士說，她研究血紅素加氧酶已有 27 年以上。
她說，這種氣體的有毒聲譽仍然是一個障礙：“我認為這就是人們沒有立即加入的原因。”
企業家抓住早期資料
在醫生們等待最終結果的同時，一些企業家正在向前邁進。崔博士和 Apeiron Partners LLC 的聯合創始人傑夫·韋格爾創立了 Proterris，這是一家旨在開發一氧化碳療法的私人公司。
位於新澤西州的生物技術公司 Prolong Pharmaceuticals 正在研究注入一氧化碳的血紅蛋白分子是否可以用於預防接受腎移植的患者的器官排斥反應。Prolong 已完成了 II 期和 III 期研究。
位於南加州的 Hillhurst Biopharmaceuticals 正在為患有鐮狀細胞貧血症的患者以及接受過腎移植或遭受過創傷性腦損傷的患者開發一種一氧化碳飲料。它尚未進入臨床試驗階段。
其他研究人員正在開發一氧化碳釋放分子或 CORMS，它可以將一氧化碳輸送到體內的特定部位，而不是讓患者完全暴露於該氣體中。這項技術仍然存在一些尚未完全解決的毒副作用。
CO 療法的一個潛在用途是用於器官移植。在 1990 年代後期和 2000 年代初期，移植領域的先驅已故的弗裡茨·巴赫博士實驗室的研究人員在取出小鼠的心臟並將其移植到大鼠體內前，將小鼠暴露於一氧化碳中兩天。手術後的兩週內，大鼠再次暴露於一氧化碳中。
奧特貝恩經常與巴赫小組的科學家米格爾·蘇亞雷斯保持聯絡。
“每天，我都會問[蘇亞雷斯]，動物怎麼樣了？每天，他的電子郵件都會說：‘心臟還在跳動！’”奧特貝恩回憶說。
奧特貝恩知道，通常情況下，以這種方式移植的心臟會在一週左右的時間裡衰竭，因為大鼠的身體會排斥不熟悉的器官。但是，蘇亞雷斯的電子郵件不斷傳來——在第 8 天、第 12 天和第 60 天——都帶著同樣的、全大寫的訊息，讓人難以置信。《研究發表在 2001 年的《免疫學雜誌》上。
“對我來說，這仍然是一些最有力的資料，”奧特貝恩說，“因為其他人獨立於我，已經證明它會起作用。”