По-трудно за откриване от EPO, генният допинг е по-малко съобщаван фронт в борбата за чисто колоездене
Историята на допинга и антидопинга е нещо като Wile E. Coyote гони Road Runner: без значение колко близо се приближава Wile E. до Road Runner, последният винаги е една крачка напред. Това изглежда в още по-голяма степен за нов, сенчест ъгъл на допинга, който може да звучи като научна фантастика, но всъщност съществува от поне две десетилетия: генен (или генетичен) допинг.
Но въпреки бързото развитие на генния допинг, нова методология за тестване на генния допинг може да представлява важна повратна точка срещу използването на гени за целите на подобряване на представянето.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) беше представен в университета в Стърлинг, Шотландия, в началото на септември и е един от малкото известни тестове срещу генния допинг.
Методът е разработен от група учени от Техническия университет в Делфт, Холандия, и ще се състезава с повече от 300 други отбора на състезанието за Генно инженерна машина през 2018 г.; церемонията по награждаването ще се проведе в Бостън, Масачузетс, на 28 октомври.
Първо първо: какво е генен допинг?
Генният допинг е „злоупотреба“с генна терапия за подобряване на ефективността. Генната терапия, от друга страна, е техника, която използва гени, а не лекарства или операции за лечение или предотвратяване на заболявания.
Терапията се състои в доставяне на външен генетичен материал в клетките на пациента. Генетичният материал – който съдържа специфична експресия, която активира протеините, използвани за лечение на болестта – се вкарва в клетките с помощта на външен вектор (обикновено вирус).
Да вземем например EPO. Еритропоетинът – протеинът, който стимулира производството на червени кръвни клетки в костния мозък и съответно повишава нивата на хемоглобина в тялото и доставката на кислород до тъканите – обикновено се секретира от бъбреците.
EPO инжекциите са прословутото подобрение на производителността, с което велосипедистите злоупотребяват в продължение на няколко години, особено през 90-те години.
Днес, въпреки че все още се съобщават случаи на EPO положителни резултати, става по-трудно да се измъкнем от тази практика, тъй като антидопинговите контроли могат да открият външен EPO доста ефективно в наши дни.
Въпреки това, алтернативата на генния допинг, която подобрява производството на EPO чрез вмъкване на нов генетичен материал в спортист, в крайна сметка ще изглежда като естествен продукт на собствената физиология на спортиста, а не като забранена субстанция.
Въпреки че генната терапия все още се използва само за редки заболявания, които нямат лечение (като тежък комбиниран имунен дефицит, слепота, рак и невродегенеративни заболявания), учените признаха, че хора от света на спорта са се обърнали към тях и са ги помолили да използват тези терапии като начин за подобряване на техните спортни постижения.
WADA и генният допинг
Световната антидопингова агенция (WADA) организира първия семинар за обсъждане на генния допинг и неговите заплахи през 2002 г., докато тази практика беше включена в списъка на незаконните вещества и методи на WADA година по-късно.
Оттогава WADA отделя част от ресурсите си, за да позволи откриването на генен допинг (включително създаването на няколко групи и панела от експерти по генния допинг), а през 2016 г. беше въведен рутинен тест за генен допинг EPO в акредитираната от WADA лаборатория в Австралия, Австралийската лаборатория за тестване на спортни лекарства.
Въпреки това методологиите за тестване за генен допинг могат да бъдат трудоемки и да изискват широко познаване на специфична ДНК последователност за действителната практика на тестване.
Методът, предложен от ADOPE, от друга страна, се фокусира върху целенасоченото секвениране и съчетава полезните принципи на другите методи по потенциално по-ефективен и целенасочен начин.
Методологията за тестване на ADOPE
Методологията за тестване на ADOPE е разработена чрез тестове, проведени върху говежда кръв и е структурирана в две фази: първата е фаза на предварителен скрининг, която е насочена към потенциална генно-допирана кръв, докато втората е насочена към специфични генетични последователности за проверете дали ДНК наистина е била генно допингирана или не.
„В предварителния екран,“обяснява Джард Матенс, мениджър човешки практики на екипа на TU Delft, който разработи ADOPE, „ние допълнително разработваме използването на така наречените златни наночастици с декстрин за откриване на генен допинг.
'Принципът се основава на факта, че златните наночастици предизвикват постепенна количествено измерима промяна на цвета на пробата, когато тя съдържа "допинг" ДНК.'
За да работи и тества „генно допингирана ДНК“– но без да е необходимо действително да допира генно допинг на спортисти или животни – екипът на TU Delft изкуствено „напъха“говежда кръв с няколко допълващи се ДНК последователности.
Целта на техните тестове беше да се насочат и открият „генно-допираните“последователности, които добавиха в кръвта.
„Използваме говежда кръв като добър заместител на човешката кръв, тъй като принципът работи по същия начин“, обяснява Матенс.
'За нашия тест добавяме няколко вида ДНК към тази говежда кръв в различни концентрации, за да имитираме развитието на концентрацията с течение на времето според това, което моделирахме преди това за хора.
'От този момент нататък нашият метод за откриване ще бъде същият и ДНК-то, което добавихме към кръвта на едрия рогат добитък, трябва да бъде открито по нашия метод.'
След като бъде идентифицирана потенциалната генно-допирана кръв поради промяна на цвета й, следва втората фаза на теста, насочена към специфичните последователности, които са добавени към кръвта.
„За да проверим този първоначален скрининг,“продължава Mattens, „ние използваме технически уникален и иновативен CRISPR-Cas – слят протеин на транспозаза.
'Това може да се разглежда като наномашина, която е в състояние специфично да открие специфичните разлики, присъстващи в генната допинг ДНК.'
CRISPR, или CRISPR-Cas9 (или редактиране на ген), е различна и по-усъвършенствана техника, която позволява на генетиците да използват две молекули – ензим, наречен Cas9, и част от РНК – за да произведат промяна (мутация) в ДНК.
Тази техника също беше забранена от WADA от началото на 2018 г. като по-модерна техника за генен допинг, но в случая с ADOPE техниката CRISPR-CAS се използва за намиране на модифицираната ДНК, вместо да я модифицира.
Спецификата на ADOPE
Моделът на тестване, разработен от ADOPE, е специално замислен и разработен за откриване на гена, който позволява производството на EPO в човешкото тяло, но тъй като методологията е много гъвкава, изследователите от TU Delft твърдят, че може да бъде „разширен за откриване на всякакъв вид генен допинг.'
Въз основа на цикъла, по време на който EPO е ефективен в тялото, най-вероятният момент, когато спортистите ще приемат допинг, използвайки този специфичен ген, ще бъде доста преди състезанието – но в същото време други гени, насочени към различни протеини и физиологични подобрения, може да има много по-бърз ефект.
Ето защо ADOPE има за цел да въведе редовни антидопингови тестове през целия тренировъчен и състезателен календар.
Въпреки това, тъй като така наречената „безклетъчна ДНК“, насочена от тестовете, се очаква да бъде много ниска в урината (въпреки че присъства и тук), за момента ADOPE работи само върху кръвни проби и нейното откриване прозорецът все още е ограничен.
„Въз основа на експериментален тест с нечовекоподобни примати от Ni et al през 2011 г.“, казва Матенс, „очакваме прозорецът за откриване да бъде само няколко седмици.
'По-нататъшното развитие на метода може да накара същия метод да работи и за урина в бъдеще.'
Разликата между ADOPE и други подходи
„Повечето [от другите тестове за генен допинг] подходи разчитат на реакции, базирани на PCR [полимеразна верижна реакция: техника, която прави копия на специфичен ДНК участък in vitro], които имат много недостатъци“, добавя Матенс.
'Тези реакции са относително трудоемки и изискват обширни предишни познания за ДНК последователността. Освен това, използването на тези технологии за антидопингови тестове прави значително по-висока вероятността за избягване на откриване.'
Алтернативно, някои други практики за тестване се фокусират върху цялата последователност на генома; т.е. целият генетичен материал, присъстващ в клетка или организъм.
Но недостатъкът на този подход е, че трябва да се вземе предвид цялата последователност на генома, което отнема време, неефективно и може да се разглежда като нахлуване в личния живот на спортистите.
„Нашият подход“, казва Матенс, „се фокусира върху целенасоченото секвениране, което съчетава полезни принципи от двата подхода по допълващ се начин.
'Използва принципа на специфичност на PCR, но изисква само едно целево място в трансгена (но изисква множество сайтове за търсене), което прави вероятността за избягване на откриването значително по-ниска.
'[ADOPE] използва принципа на секвениране на секвениране на целия геном, но по по-ефективен и целенасочен начин, драстично намалявайки количеството данни.
'В резултат на това вярваме, че насоченото секвениране е много по-добър подход и бъдещето на откриването на генен допинг.'
