Težje ga je odkriti kot EPO, genski doping je redkejša fronta v boju za čisto kolesarjenje
Zgodovina dopinga in boja proti dopingu je nekaj takega kot Wile E. Coyote, ki lovi Cestnega tekača: ne glede na to, kako blizu je Wile E. Cestnemu tekaču, je slednji vedno korak pred njim. Zdi se, da to še toliko bolj velja za nov, mračni kotiček dopinga, ki morda zveni kot znanstvenofantastični scenarij, a dejansko obstaja že vsaj dve desetletji: genski (ali genetski) doping.
Toda kljub hitremu razvoju genskega dopinga lahko nova metodologija testiranja genskega dopinga predstavlja pomembno prelomnico proti uporabi genov za izboljšanje zmogljivosti.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) je bil predstavljen na Univerzi v Stirlingu na Škotskem v začetku septembra in je eden redkih znanih testov proti genskemu dopingu.
Metodo je razvila skupina znanstvenikov s Tehnične univerze v Delftu na Nizozemskem in bo tekmovala z več kot 300 drugimi ekipami na tekmovanju Genetically Engineered Machine 2018; podelitev nagrad bo 28. oktobra v Bostonu, MA.
Najprej: kaj je genski doping?
Genski doping je 'zloraba' genske terapije za izboljšanje zmogljivosti. Po drugi strani pa je genska terapija tehnika, ki za zdravljenje ali preprečevanje bolezni uporablja gene namesto zdravil ali operacij.
Terapija je vnos zunanjega genskega materiala v pacientove celice. Genetski material – ki vsebuje specifično izražanje, ki aktivira beljakovine, ki se uporabljajo za zdravljenje bolezni – se vstavi v celice z uporabo zunanjega vektorja (običajno virusa).
Vzemimo za primer EPO. Eritropoetin – beljakovina, ki spodbuja nastajanje rdečih krvničk v kostnem mozgu in posledično poveča raven hemoglobina v telesu in dovajanje kisika v tkiva – običajno izločajo ledvice.
Injekcije EPO so bile zloglasno izboljšanje zmogljivosti, ki so ga kolesarji zlorabljali več let, zlasti v 90. letih.
Danes, čeprav še vedno poročajo o primerih pozitivnega EPO, se je težje izogniti tej praksi, saj lahko protidopinške kontrole dandanes precej učinkovito zaznajo zunanji EPO.
Vendar bi alternativa genskega dopinga, ki poveča proizvodnjo EPO z vstavitvijo novega genskega materiala v športnika, sčasoma izgledala kot naravni produkt športnikove lastne fiziologije in ne kot prepovedana substanca.
Čeprav se genska terapija še vedno uporablja samo za redke bolezni, ki jih ni mogoče pozdraviti (kot so huda kombinirana imunska pomanjkljivost, slepota, rak in nevrodegenerativne bolezni), so znanstveniki priznali, da so se nanje obrnili ljudje iz sveta športa in jih prosili za uporabo te terapije kot način za izboljšanje njihove športne uspešnosti.
WADA in genski doping
Svetovna protidopinška agencija (WADA) je leta 2002 organizirala prvo delavnico za razpravo o genskem dopingu in njegovih grožnjah, medtem ko je bila praksa naslednje leto uvrščena na WADA-in seznam prepovedanih substanc in metod.
Od takrat WADA namenja del svojih sredstev za omogočanje odkrivanja genskega dopinga (vključno z ustanovitvijo več skupin in panelov strokovnjakov za genski doping), leta 2016 pa je bil uveden rutinski test za genski doping EPO v laboratoriju, akreditiranem s strani WADA v Avstraliji, Australian Sports Drug Testing Laboratory.
Vendar so lahko metodologije testiranja genskega dopinga težavne in zahtevajo široko poznavanje določenega zaporedja DNK za dejansko prakso testiranja.
Metoda, ki jo predlaga ADOPE, se po drugi strani osredotoča na ciljno zaporedje in združuje koristna načela drugih metod na potencialno bolj učinkovit in ciljno usmerjen način.
Metodologija testiranja ADOPE
Metodologija testiranja ADOPE je bila razvita s testi, opravljenimi na goveji krvi, in je strukturirana v dveh fazah: prva je faza pred presejanjem, ki cilja na potencialno gensko dopirano kri, medtem ko druga cilja na specifična genetska zaporedja za preverite, ali je bila DNK resnično gensko dopirana ali ne.
'Na predhodnem zaslonu,' pojasnjuje Jard Mattens, vodja človeških praks ekipe TU Delft, ki je razvila ADOPE, 'nadalje razvijamo uporabo tako imenovanih nanodelcev zlata z dekstrinom za odkrivanje genskega dopinga.
'Načelo temelji na dejstvu, da nanodelci zlata povzročijo postopno merljivo spremembo barve vzorca, ko vsebuje "doping" DNK.'
Da bi delali na in testirali 'gensko dopirano DNK' – vendar brez potrebe po dejanskem genskem dopingu športnikov ali živali – je ekipa TU Delft umetno 'dopolnila' govejo kri z več komplementarnimi zaporedji DNK.
Cilj njihovih testov je bil ciljati in najti 'gensko dopirane' sekvence, ki so jih dodali v kri.
'Govejo kri uporabljamo kot dober nadomestek za človeško kri, saj princip deluje na enak način,' pojasnjuje Mattens.
'Za naš test tej goveji krvi dodamo več vrst DNK v različnih koncentracijah, da posnemamo razvoj koncentracije skozi čas glede na tisto, kar smo predhodno modelirali za ljudi.
'Od te točke dalje bo naša metoda odkrivanja enaka in DNK, ki smo jo dodali v govejo kri, bi morali odkriti z našo metodo.'
Ko je potencialno gensko dopirana kri identificirana zaradi spremembe njene barve, sledi druga faza testa, ki cilja na specifične sekvence, ki so bile dodane krvi.
'Za preverjanje tega začetnega presejanja,' nadaljuje Mattens, 'uporabljamo tehnično edinstven in inovativen CRISPR-Cas – transpozazni fuzijski protein.
'To je mogoče videti kot nanomahin, ki je sposoben specifično zaznati specifične razlike, ki so prisotne v genski doping DNK.'
CRISPR ali CRISPR-Cas9 (ali urejanje genov) je drugačna in naprednejša tehnika, ki genetikom omogoča uporabo dveh molekul – encima, imenovanega Cas9, in koščka RNK –, da ustvarijo spremembo (mutacija) v DNK.
To tehniko je WADA prav tako prepovedala od začetka leta 2018 kot naprednejšo tehniko genskega dopinga, vendar se v primeru ADOPE tehnika CRISPR-CAS uporablja za iskanje spremenjene DNK namesto za njeno spreminjanje.
Specifičnost ADOPE
Model testiranja, ki ga je razvil ADOPE, je bil posebej zasnovan in razvit za odkrivanje gena, ki omogoča proizvodnjo EPO v človeškem telesu, a ker je metodologija zelo vsestranska, raziskovalci TU Delft trdijo, da jo je mogoče razširjen za odkrivanje kakršnega koli genskega dopinga.'
Glede na cikel, v katerem je EPO učinkovit v telesu, bi bil najverjetnejši čas, ko bi se športniki dopingirali z uporabo tega specifičnega gena, precej pred tekmovanjem – hkrati pa tudi drugi geni, ki ciljajo na različne beljakovine in fiziološke izboljšave, imajo lahko veliko hitrejši učinek.
Zato si ADOPE prizadeva izvajati redne protidopinške teste skozi celoten koledar treningov in dirk.
Ker pa se pričakuje, da bo tako imenovana 'brezcelična DNK', na katero ciljajo testi, v urinu zelo nizka (čeprav je prisotna tudi tukaj), zaenkrat ADOPE deluje samo na vzorcih krvi in njenem odkrivanju okno je še vedno omejeno.
'Na podlagi eksperimentalnega testa s primati razen človeka, ki so ga opravili Ni et al leta 2011,' pravi Mattens, 'pričakujemo, da bo okno zaznavanja le nekaj tednov.
'Z nadaljnjim razvojem metode bi lahko ista metoda v prihodnosti delovala tudi za urin.'
Razlika med ADOPE in drugimi pristopi
'Večina pristopov [drugega testiranja genskega dopinga] se zanaša na reakcije, ki temeljijo na PCR [verižna reakcija s polimerazo: tehnika, ki naredi kopije specifične regije DNA in vitro], ki imajo veliko pomanjkljivosti, ' doda Mattens.
'Te reakcije so relativno težavne in zahtevajo obsežno predhodno znanje o zaporedju DNK. Poleg tega uporaba teh tehnologij protidopinškega testiranja bistveno poveča verjetnost izogibanja odkritju.'
Poleg tega se nekatere druge prakse testiranja osredotočajo na celotno zaporedje genoma; to je celoten genetski material, prisoten v celici ali organizmu.
Toda slaba stran tega pristopa je, da je treba upoštevati celotno zaporedje genoma, kar je dolgotrajno, neučinkovito in bi se lahko razumelo tudi kot vdor v zasebnost športnikov.
'Naš pristop,' pravi Mattens, 'se osredotoča na ciljno zaporedje, ki združuje koristna načela obeh pristopov na komplementaren način.
'Uporablja načelo specifičnosti PCR, vendar zahteva le eno ciljno mesto na transgenu (vendar zahteva več mest za iskanje), zaradi česar je verjetnost izogibanja detekciji znatno nižja.
'[ADOPE] uporablja načelo zaporedja sekvenciranja celotnega genoma, vendar na bolj učinkovit in ciljno usmerjen način, kar močno zmanjša količino podatkov.
'Zato verjamemo, da je ciljno sekvenciranje veliko boljši pristop in prihodnost odkrivanja genskega dopinga.'
