Vaikeampi havaita kuin EPO, geenidoping on vähemmän raportoitu rintama taistelussa puhtaan pyöräilyn puolesta
Dopingin ja antidopingin historia on jotain kuin Wile E. Coyote jahtaa Road Runneria: riippumatta siitä, kuinka lähelle Wile E. tulee Road Runneria, jälkimmäinen on aina askeleen edellä. Tämä vaikuttaa vieläkin enemmän dopingin uuteen, hämärään kulmaan, joka saattaa kuulostaa tieteiskirjalliselta käsikirjoitukselta, mutta joka on itse asiassa ollut olemassa ainakin kaksi vuosikymmentä: geenidoping (tai geneettinen)
Mutta geenidopingin nopeasta kehityksestä huolimatta uusi geenidopingin testausmenetelmä voi olla tärkeä käännekohta geenien käyttöä suorituskyvyn parantamiseen vastaan.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) esiteltiin Stirlingin yliopistossa Skotlannissa syyskuun alussa, ja se on yksi harvoista tunnetuista testeistä geenidopingia vastaan.
Menetelmän on kehittänyt tutkijaryhmä Delftin teknisestä yliopistosta Alankomaissa, ja se kilpailee yli 300 muun tiimin kanssa vuoden 2018 Genetically Engineered Machine -kilpailussa. palkintoseremonia pidetään Bostonissa, MA, 28. lokakuuta.
Ensimmäiset asiat ensin: mitä on geenidoping?
Geenidoping on geeniterapian "väärinkäyttöä" suorituskyvyn parantamiseen. Geeniterapia puolestaan on tekniikka, jossa sairauksien hoitoon tai ehkäisyyn käytetään geenejä lääkkeiden tai leikkausten sijaan.
Hoito koostuu ulkoisen geneettisen materiaalin toimittamisesta potilaan soluihin. Geneettinen materiaali – joka sisältää spesifisen ekspression, joka aktivoi taudin hoitoon käytetyt proteiinit – liitetään soluihin ulkoisen vektorin (yleensä viruksen) avulla.
Otetaan esimerkiksi EPO. Erytropoietiinia – proteiinia, joka stimuloi punasolujen tuotantoa luuytimessä ja lisää siten hemoglobiinin määrää kehossa ja hapen toimitusta kudoksiin – erittyy normaalisti munuaisissa.
EPO-ruiskeet ovat olleet pahamaineinen suorituskyvyn parannus, jota pyöräilijät ovat käyttäneet väärin useiden vuosien ajan, erityisesti 90-luvulla.
Tänä päivänä, vaikka EPO-positiivisia tapauksia raportoidaan edelleen, tästä käytännöstä on vaikea päästä eroon, koska antidopingkontrollit voivat havaita ulkoisen EPO:n melko tehokkaasti nykyään.
Geenidopingvaihtoehto, joka tehostaa EPO:n tuotantoa lisäämällä urheilijaan uutta geneettistä materiaalia, näyttäisi kuitenkin lopulta urheilijan oman fysiologian luonnolliselta tuotteelta eikä kielletyltä aineelta.
Vaikka geeniterapiaa käytetään edelleen vain harvinaisiin sairauksiin, joihin ei ole parannuskeinoa (kuten vaikea yhdistetty immuunivajavuus, sokeus, syöpä ja hermoston rappeumataudit), tiedemiehet ovat tunnustaneet, että ihmiset urheilumaailmasta ovat lähestyneet heitä ja pyytäneet heitä käyttämään näitä hoitoja keinona parantaa heidän urheilusuoritustaan.
WADA ja geenidoping
Maailman antidopingtoimisto (WADA) järjesti ensimmäisen työpajan, jossa keskusteltiin geenidopingista ja sen uhista vuonna 2002, kun taas käytäntö kirjattiin WADA:n laittomien aineiden ja menetelmien luetteloon vuotta myöhemmin.
Sittemmin WADA on käyttänyt osan resursseistaan geenidopingin havaitsemisen mahdollistamiseen (mukaan lukien useiden geenidopingasiantuntijaryhmien ja -paneelien perustaminen), ja vuonna 2016 otettiin käyttöön rutiinitesti EPO-geenidopingista. WADA:n akkreditoimassa laboratoriossa Australiassa, Australian Sports Drug Testing Laboratoryssa.
Geenidopingin testausmenetelmät voivat kuitenkin olla työlästä ja vaatia laajaa tietämystä tietystä DNA-sekvenssistä varsinaista testauskäytäntöä varten.
ADOPEN ehdottama menetelmä puolestaan keskittyy kohdennettuun sekvensointiin ja yhdistää muiden menetelmien hyödylliset periaatteet mahdollisesti tehokkaammin ja kohdennetummin.
ADOPE-testausmenetelmät
ADOPE-testausmetodologia on kehitetty naudan verellä tehdyillä testeillä ja se koostuu kahdesta vaiheesta: ensimmäinen on esiseulontavaihe, joka kohdistuu mahdolliseen geeniseostettuun vereen, kun taas toinen on kohdistettu tiettyihin geneettisiin sekvensseihin. varmista, onko DNA todella geeniseostettu vai ei.
'Esitarkastuksessa", selittää Jard Mattens, ADOPE:n kehittäneen TU Delft -tiimin Human Practices Manager, "kehitämme edelleen niin kutsuttujen dekstriinillä päällystettyjen kultananohiukkasten käyttöä geenidopingin havaitsemiseen.
'Periaate perustuu siihen tosiasiaan, että kullan nanohiukkaset aiheuttavat asteittaisen kvantitatiivisen värimuutoksen näytteessä, kun se sisältää "doping-DNA:ta".'
Jotta työskennellä ja testata "geeniseostettua DNA:ta" – mutta ilman, että urheilijoille tai eläimille tarvitsisi varsinaista geenidoppia – TU Delft -tiimi lisäsi keinotekoisesti naudan verta useilla toisiaan täydentävillä DNA-sekvensseillä.
Heidän testien tavoitteena oli kohdistaa ja löytää "geeniseostetut" sekvenssit, jotka he lisäsivät vereen.
'Käytämme naudan verta hyvänä ihmisveren korvikkeena, koska periaate toimii samalla tavalla, Mattens selittää.
'Testiämme varten lisäämme tähän naudan vereen useita DNA-tyyppejä eri pitoisuuksina matkimaan pitoisuuden kehittymistä ajan mittaan sen mukaan, mitä olemme aiemmin mallintaneet ihmisille.
'Tästä pisteestä lähtien havaitsemismenetelmämme on sama ja naudan vereen lisäämämme DNA tulee havaita menetelmällämme.'
Kun mahdollinen geeniseostettu veri on tunnistettu sen värin muutoksen vuoksi, seuraa testin toinen vaihe, joka kohdistuu tiettyihin vereen lisättyihin sekvensseihin.
'Tämän alustavan seulonnan vahvistamiseksi", Mattens jatkaa, "käytämme teknisesti ainutlaatuista ja innovatiivista CRISPR-Cas – Transposase -fuusioproteiinia.
'Tämä voidaan nähdä nanokoneena, joka pystyy spesifisesti havaitsemaan geenidoping-DNA:ssa esiintyvät erityiset erot.'
CRISPR tai CRISPR-Cas9 (tai geenin muokkaus) on erilainen ja edistyneempi tekniikka, jonka avulla geneetikko käyttää kahta molekyyliä – Cas9-nimistä entsyymiä ja palaa RNA:ta – muutoksen aikaansaamiseksi (mutaatio) DNA:han.
WADA kielsi tämän tekniikan myös vuoden 2018 alusta edistyneempänä geenidopingtekniikana, mutta ADOPE:n tapauksessa CRISPR-CAS-tekniikkaa käytetään muunnetun DNA:n löytämiseen sen muokkaamisen sijaan.
ADOPEN erityispiirteet
ADOPEN kehittämä testausmalli on suunniteltu ja kehitetty erityisesti tunnistamaan geeni, joka mahdollistaa EPO:n tuotannon ihmiskehossa, mutta koska menetelmä on erittäin monipuolinen, TU Delftin tutkijat väittävät, että se voi olla 'laajennettu havaitsemaan kaikenlainen geenidoping.'
Perustuen sykliin, jonka aikana EPO on tehokas elimistössä, todennäköisin ajankohta, jolloin urheilijat käyttäisivät dopingia käyttämällä tätä tiettyä geeniä, olisi paljon ennen kilpailua – mutta samalla muita geenejä, jotka kohdistuvat eri proteiineihin ja fysiologisiin parannuksilla voi olla paljon nopeampi vaikutus.
Siksi ADOPE pyrkii toteuttamaan säännölliset antidopingtestit koko harjoitus- ja kilpailukalenterin ajan.
Koska testien kohteena olevan ns. "soluvapaan DNA:n" odotetaan olevan kuitenkin erittäin alhainen virtsassa (tosin myös täällä), ADOPE toimii toistaiseksi vain verinäytteisiin ja sen havaitsemiseen. ikkuna on edelleen rajoitettu.
'Ni et al:n vuonna 2011 tekemän kokeellisen testin perusteella kädellisillä, Mattens sanoo, 'odotamme havaitsemisikkunan olevan vain muutama viikko.
'Menetelmän jatkokehittäminen saattaa saada saman menetelmän toimimaan myös virtsaan tulevaisuudessa.'
ADOPE:n ja muiden lähestymistapojen välinen ero
'Useimmat [muista geenidopingtestausmenetelmistä] perustuvat PCR-pohjaisiin reaktioihin [polymeraasiketjureaktio: tekniikka, jolla tehdään kopioita tietystä DNA-alueesta in vitro], joilla on monia haittoja, Mattens lisää.
'Nämä reaktiot ovat suhteellisen työläitä ja vaativat laajaa aiempaa tietoa DNA-sekvenssistä. Lisäksi käyttämällä näitä antidopingtestaustekniikoita havaitsemisen välttämisen todennäköisyys kasvaa huomattavasti.'
Vaihtoehtoisesti jotkut muut testauskäytännöt keskittyvät koko genomisekvenssiin; eli koko solussa tai organismissa oleva geneettinen materiaali.
Mutta tämän lähestymistavan haittapuoli on, että koko genomisekvenssi on otettava huomioon, mikä on aikaa vievää, tehotonta ja sitä voidaan pitää myös urheilijoiden yksityisyyden loukkauksena.
'Meidän lähestymistapamme, Mattens sanoo, keskittyy kohdistettuun sekvensointiin, joka yhdistää molempien lähestymistapojen hyödylliset periaatteet toisiaan täydentävästi.
'Se hyödyntää PCR:n spesifisyysperiaatetta, mutta vaatii kuitenkin vain yhden kohdekohdan siirtogeenissä (mutta vaatii useita kohtia etsimiseen), mikä tekee havaitsemisen välttämisen todennäköisyydestä huomattavasti pienemmän.
'[ADOPE] hyödyntää koko genomin sekvensoinnin sekvensointiperiaatetta, mutta tehokkaammin ja kohdennetummin, mikä vähentää dramaattisesti datan määrää.
'Tämän seurauksena uskomme, että kohdennettu sekvensointi on paljon parempi lähestymistapa ja geenidopingin havaitsemisen tulevaisuus.'
