Raskem tuvastada kui EPO-d, geenidoping on puhta rattasõidu eest võitlemisel vähem kajastatud rinne
Dopingu ja antidopingu ajalugu on umbes nagu Wile E. Coyote, kes jälitab Road Runnerit: olenemata sellest, kui lähedale Wile E. Road Runnerile jõuab, on viimane alati sammu võrra ees. See tundub veelgi enam nii uue, varjulise dopingunurga puhul, mis võib tunduda ulmekirjandusena, kuid tegelikult on see eksisteerinud juba vähem alt kaks aastakümmet: geenidoping (või geneetiline)
Kuid vaatamata geenidopingu kiirele arengule võib uus geenidopingu testimise metoodika olla oluline pöördepunkt geenide kasutamise vastu jõudluse parandamise eesmärgil.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) esitleti Šotimaal Stirlingi ülikoolis septembri alguses ja see on üks väheseid teadaolevaid geenidopinguvastaseid teste.
Meetodi töötas välja Hollandi Delfti Tehnikaülikooli teadlaste rühm ja see võistleb 2018. aasta geenitehnilise masina konkursil rohkem kui 300 teise meeskonnaga. auhinnatseremoonia peetakse Bostonis, MA, 28. oktoobril.
Kõigepe alt: mis on geenidoping?
Geenidoping on geeniteraapia väärkasutamine jõudluse parandamise eesmärgil. Geeniteraapia seevastu on meetod, mis kasutab haiguste raviks või ennetamiseks pigem geene kui ravimeid või operatsioone.
Ravi koosneb välise geneetilise materjali viimisest patsiendi rakkudesse. Geneetiline materjal – mis sisaldab spetsiifilist ekspressiooni, mis aktiveerib haiguse raviks kasutatavaid valke – sisestatakse rakkudesse välise vektori (tavaliselt viiruse) abil.
Võtame näiteks EPO. Erütropoetiin – valk, mis stimuleerib punaste vereliblede tootmist luuüdis ja suurendab sellest tulenev alt hemoglobiini taset kehas ja hapniku tarnimist kudedesse – eritub tavaliselt neerude kaudu.
EPO süstid on olnud kurikuulus jõudluse parandaja, mida jalgratturid kuritarvitasid mitu aastat, eriti 90ndatel.
Kuigi täna teatatakse endiselt EPO positiivsuse juhtudest, on sellest praktikast raskem pääseda, kuna dopinguvastased kontrollid suudavad tänapäeval üsna tõhus alt tuvastada väliseid EPO-sid.
Kuid geenidopingu alternatiiv, mis suurendab EPO tootmist sportlasesse uue geneetilise materjali sisestamise kaudu, näeks lõpuks välja nagu sportlase enda füsioloogiast tulenev looduslik toode, mitte aga keelatud aine.
Kuigi geeniteraapiat kasutatakse endiselt ainult haruldaste haiguste puhul, mida ei saa ravida (nagu raske kombineeritud immuunpuudulikkus, pimedus, vähk ja neurodegeneratiivsed haigused), on teadlased tunnistanud, et inimesed spordimaailmast on nende poole pöördunud ja palunud kasutada neid teraapiaid, et parandada nende sportlikku sooritust.
WADA ja geenidoping
Maailma Antidopingu Agentuur (WADA) korraldas 2002. aastal esimese seminari geenidopingu ja sellega seotud ohtude arutamiseks, samal ajal kui see praktika kanti WADA ebaseaduslike ainete ja meetodite nimekirja aasta hiljem.
Sellest ajast on WADA pühendanud osa oma ressurssidest geenidopingu tuvastamise võimaldamiseks (sh mitmete geenidopingu ekspertide rühmade ja paneelide loomine) ning 2016. aastal viidi ellu rutiinne EPO geenidopingu test. WADA akrediteeritud laboris Austraalias, Australian Sports Drug Testing Laboratory.
Samas võivad geenidopingu testimismeetodid olla töömahukad ja nõuavad tegelikuks testimiseks laialdasi teadmisi konkreetse DNA järjestuse kohta.
ADOPE pakutud meetod seevastu keskendub sihipärasele järjestamisele ning kombineerib teiste meetodite kasulikud põhimõtted potentsiaalselt tõhusamal ja sihipärasemal viisil.
ADOPE testimise metoodika
ADOPE testimismetoodika on välja töötatud veiseverega tehtud testide kaudu ja see koosneb kahest etapist: esimene on eelsõeluuringu faas, mis on suunatud potentsiaalsele geenidega legeeritud verd, samas kui teine on suunatud spetsiifilistele geneetilistele järjestustele. kontrollige, kas DNA on tõesti geenidega dopeeritud või mitte.
„Eelsõeluuringus,“selgitab ADOPE väljatöötanud TLÜ Delfti meeskonna inimpraktikate juht Jard Mattens, „arendame edasi niinimetatud dekstriiniga kaetud kulla nanoosakeste kasutamist geenidopingu tuvastamiseks.
'Põhimõte põhineb asjaolul, et kulla nanoosakesed kutsuvad esile proovi järkjärgulise kvantifitseeritava värvimuutuse, kui see sisaldab "dopingu" DNA-d.'
Selleks, et töötada ja testida nn geenidega dopeeritud DNA-d, kuid ilma et oleks vaja sportlasi või loomi geenidopingut kasutada, tegi TU Delfti meeskond kunstlikult veisevere mitme komplementaarse DNA järjestusega.
Nende testide eesmärk oli sihtida ja leida geenidega legeeritud järjestusi, mille nad verre lisasid.
'Me kasutame veiseverd inimvere hea asendajana, kuna põhimõte toimib samamoodi,“selgitab Mattens.
'Oma testi jaoks lisame sellele veiseverele mitu DNA tüüpi erinevates kontsentratsioonides, et matkida kontsentratsiooni arengut aja jooksul vastav alt sellele, mida me varem inimeste jaoks modelleerisime.
'Sellest hetkest alates on meie tuvastamismeetod sama ja veiseverele lisatud DNA peaks olema tuvastatud meie meetodiga.'
Kui potentsiaalne geenidega legeeritud veri on selle värvi muutumise tõttu tuvastatud, järgneb testi teine faas, mis on suunatud verele lisatud spetsiifilistele järjestustele.
'Selle esialgse sõeluuringu kontrollimiseks kasutame tehniliselt ainulaadset ja uuenduslikku CRISPR-Cas – Transposase liitvalku, jätkab Mattens.
'Seda võib vaadelda kui nanomasinat, mis suudab spetsiifiliselt tuvastada spetsiifilisi erinevusi geenidopingu DNA-s.'
CRISPR ehk CRISPR-Cas9 (või geenide redigeerimine) on teistsugune ja arenenum tehnika, mis võimaldab geneetikutel kasutada kahte molekuli – ensüümi nimega Cas9 ja RNA tükki –, et tekitada muutusi (mutatsioon) DNA-sse.
Selle tehnika keelustas 2018. aasta algusest ka WADA kui arenenuma geenidopingu tehnika, kuid ADOPE puhul kasutatakse CRISPR-CAS tehnikat modifitseeritud DNA leidmiseks selle muutmise asemel.
ADOPE spetsiifilisus
ADOPE poolt välja töötatud testimismudel on spetsiaalselt välja töötatud ja välja töötatud selleks, et tuvastada geen, mis võimaldab inimkehas EPO tootmist, kuid kuna metoodika on väga mitmekülgne, väidavad TLÜ Delfti teadlased. laiendatud tuvastamaks igasugust geenidopingut.'
Tuginedes tsüklile, mille jooksul EPO organismis toimib, oleks kõige tõenäolisem aeg, mil sportlased seda konkreetset geeni kasutades dopingut tarvitaksid, palju enne võistlust – kuid samal ajal on teised geenid, mis on suunatud erinevatele valkudele ja füsioloogilised. täiustustel võib olla palju kiirem mõju.
Seetõttu on ADOPE eesmärk rakendada regulaarseid dopinguvastaseid teste kogu treening- ja võistluskalendri jooksul.
Kuid kuna testide sihtmärgiks olev nn rakuvaba DNA on eeldatavasti uriinis väga madal (kuigi see on ka siin), töötab ADOPE esialgu ainult vereproovide ja selle tuvastamise korral. aken on endiselt piiratud.
'Tuginedes Ni jt poolt 2011. aastal tehtud katsetele ahvilistega,“ütleb Mattens, „loodame, et avastamisaken on vaid paar nädalat.
'Meetodi edasiarendamine võib panna sama meetodi tulevikus ka uriini puhul toimima.'
Erinevus ADOPE ja muude lähenemisviiside vahel
'Enamik [teistest geenidopingu testimise] lähenemisviisidest tugineb PCR-põhistel reaktsioonidel [polümeraasi ahelreaktsioon: tehnika, mis teeb spetsiifilisest DNA piirkonnast in vitro koopiaid], millel on palju puudusi,“lisab Mattens.
'Need reaktsioonid on suhteliselt töömahukad ja nõuavad ulatuslikke eelnevaid teadmisi DNA järjestuse kohta. Lisaks suurendab nende dopinguvastaste testimistehnoloogiate kasutamine avastamisest kõrvalehoidmise tõenäosust oluliselt suuremaks.'
Alternatiivina keskenduvad mõned muud testimistavad kogu genoomi järjestusele; st kogu rakus või organismis esinev geneetiline materjal.
Kuid selle lähenemisviisi negatiivne külg on see, et arvesse tuleb võtta kogu genoomi järjestust, mis on aeganõudev, ebaefektiivne ja seda võib vaadelda ka kui sportlaste privaatsuse rikkumist.
„Meie lähenemisviis,“ütleb Mattens, „keskendub sihipärasele järjestamisele, mis ühendab mõlema lähenemisviisi kasulikud põhimõtted teineteist täiendaval viisil.
'See kasutab PCR-i spetsiifilisuse põhimõtet, kuid selleks on vaja ainult ühte transgeeni sihtsaiti (kuid otsimiseks on vaja mitut saiti), mistõttu on tuvastamisest kõrvalehoidumise tõenäosus oluliselt väiksem.
'[ADOPE] kasutab kogu genoomi järjestamise sekveneerimispõhimõtet, kuid tõhusam alt ja sihipärasem alt, vähendades järsult andmete hulka.
'Selle tulemusel usume, et sihitud sekveneerimine on palju parem lähenemisviis ja geenidopingu tuvastamise tulevik.'
