Mai greu de detectat decât EPO, dopajul genetic este un front mai puțin raportat în lupta pentru ciclism curat
Istoria dopajului și anti-doping este ceva de genul lui Wile E. Coyote care îl urmărește pe Road Runner: indiferent cât de aproape s-ar ajunge Wile E. de Road Runner, acesta din urmă este întotdeauna cu un pas înainte. Acesta pare și mai mult cazul pentru un nou colț de dopaj, întunecat, care poate suna ca un scenariu științifico-fantastic, dar de fapt există de cel puțin două decenii: dopajul genetic (sau genetic).
Dar în ciuda dezvoltării rapide a dopajului genetic, o nouă metodologie de testare pentru dopajul genetic poate reprezenta un punct de cotitură important împotriva utilizării genelor în scopul îmbunătățirii performanței.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) a fost prezentat la Universitatea din Stirling, Scoția, la începutul lunii septembrie și este unul dintre puținele teste cunoscute împotriva dopajului genetic.
Metoda a fost dezvoltată de un grup de oameni de știință de la Universitatea Tehnică din Delft, Țările de Jos, și va concura împotriva a peste 300 de alte echipe la competiția de mașini de inginerie genetică din 2018; ceremonia de premiere va avea loc la Boston, MA, pe 28 octombrie.
Primele lucruri în primul rând: ce este dopajul genetic?
Dopajul genetic este „utilizarea greșită” a terapiei genetice în scopul îmbunătățirii performanței. Terapia genică, pe de altă parte, este o tehnică care utilizează gene mai degrabă decât medicamente sau intervenții chirurgicale pentru a trata sau a preveni bolile.
Terapia constă în livrarea de material genetic extern în celulele pacientului. Materialul genetic – care conține o expresie specifică care activează proteinele folosite pentru tratarea bolii – este introdus în celule folosind un vector extern (de obicei un virus).
Să luăm EPO, de exemplu. Eritropoietina – proteina care stimulează producția de globule roșii în măduva osoasă și, în consecință, crește nivelul de hemoglobină din organism și livrarea de oxigen către țesuturi – este secretată în mod normal de rinichi.
Injecțiile cu EPO au reprezentat îmbunătățirea notorie a performanței de care bicicliștii au abuzat de câțiva ani, în special în anii '90.
Astăzi, chiar dacă sunt încă raportate cazuri de pozitivitate EPO, a devenit mai greu să scapi de această practică, deoarece controalele anti-doping pot detecta EPO extern destul de eficient în zilele noastre.
Totuși, alternativa de dopaj genetic, care îmbunătățește producția de EPO prin introducerea de material genetic nou într-un atlet, ar arăta în cele din urmă ca un produs natural al propriei fiziologie a sportivului și nu ca o substanță interzisă.
Deși terapia genică este încă folosită doar pentru boli rare care nu au leac (cum ar fi imunodeficiența combinată severă, orbirea, cancerul și bolile neurodegenerative), oamenii de știință au mărturisit că oameni din lumea sportului i-au abordat și le-au cerut să folosească aceste terapii ca o modalitate de a-și spori performanțele sportive.
WADA și dopajul genetic
Agenția Mondială Anti Doping (WADA) a organizat primul atelier pentru a discuta despre dopajul genetic și amenințările sale în 2002, în timp ce practica a fost inclusă pe lista WADA de substanțe și metode ilegale anul următor.
De atunci, WADA și-a dedicat o parte din resursele sale pentru a permite detectarea dopajului genetic (inclusiv crearea mai multor grupuri și grupuri de experți în dopaje genetice), iar în 2016 a fost implementat un test de rutină pentru dopajul genetic EPO în laboratorul acreditat de WADA din Australia, Laboratorul australian de testare a drogurilor sportive.
Cu toate acestea, metodologiile de testare pentru dopajul genetic pot fi laborioase și necesită o cunoaștere amplă a unei anumite secvențe ADN pentru practica reală de testare.
Metoda propusă de ADOPE, pe de altă parte, se concentrează pe secvențierea țintită și combină principiile benefice ale celorl alte metode într-un mod potențial mai eficient și mai direcționat.
Metodologia de testare ADOPE
Metodologia de testare ADOPE a fost dezvoltată prin teste efectuate pe sânge de bovine și este structurată în două faze: prima este o fază de pre-screening care vizează un potențial sânge dopat cu gene, în timp ce a doua vizează secvențe genetice specifice pentru verificați dacă ADN-ul a fost cu adevărat dopat genetic sau nu.
„În ecranul preliminar”, explică Jard Mattens, Managerul de practici umane al echipei TU Delft care a dezvoltat ADOPE, „dezvoltăm în continuare utilizarea așa-numitelor nanoparticule de aur acoperite cu dextrină pentru detectarea dopajului genetic.”
„Principiul se bazează pe faptul că nanoparticulele de aur induc o schimbare treptată cuantificabilă a culorii probei atunci când aceasta conține ADN „doping”.”
Pentru a lucra la și a testa un „ADN dopat genetic” – dar fără a fi nevoie să dopeze efectiv sportivii sau animalele – echipa TU Delft a „dopat” artificial sânge de bovine cu mai multe secvențe ADN complementare.
Scopul testelor lor a fost să vizeze și să găsească secvențele „dopate cu gene” pe care le-au adăugat în sânge.
„Folosim sânge de bovină ca un bun înlocuitor al sângelui uman, deoarece principiul funcționează în același mod”, explică Mattens.
„Pentru testul nostru, adăugăm mai multe tipuri de ADN la acest sânge de bovine în concentrații diferite pentru a imita dezvoltarea concentrației în timp, conform modelelor pe care le-am modelat anterior pentru oameni.
„Din acel moment, metoda noastră de detectare va fi aceeași, iar ADN-ul pe care l-am adăugat în sângele de bovine ar trebui detectat prin metoda noastră.”
Odată ce potențialul sânge dopat cu gene a fost identificat din cauza schimbării culorii acestuia, urmează a doua fază a testului, care vizează secvențele specifice care au fost adăugate în sânge.
„Pentru a verifica acest screening inițial,” continuă Mattens, „folosim o proteină de fuziune CRISPR-Cas – Transposase unică și inovatoare din punct de vedere tehnic.
„Acest lucru poate fi văzut ca o nanomașină care este capabilă să detecteze în mod specific diferențele specifice prezente în ADN-ul de dopaj genetic.”
CRISPR, sau CRISPR-Cas9 (sau editarea genelor), este o tehnică diferită și mai avansată care permite geneticienilor care utilizează două molecule – o enzimă numită Cas9 și o bucată de ARN – pentru a produce o schimbare (mutație) în ADN.
Această tehnică a fost, de asemenea, interzisă de WADA de la începutul anului 2018 ca o tehnică mai avansată de dopaj genetic, dar în cazul ADOPE tehnica CRISPR-CAS este folosită pentru a găsi ADN-ul modificat în loc să-l modifice.
Specificiul ADOPE
Modelul de testare dezvoltat de ADOPE a fost conceput și dezvoltat special pentru a detecta gena care permite producerea de EPO în corpul uman, dar, deoarece metodologia este foarte versatilă, cercetătorii de la TU Delft susțin că poate fi 'extins pentru a detecta orice fel de dopaj genetic.„
Pe baza ciclului în care EPO este eficient în organism, cel mai probabil moment în care sportivii s-ar dopa folosind această genă specifică ar fi cu mult înainte de competiție – dar, în același timp, alte gene, care vizează proteine diferite și fiziologice. îmbunătățiri, pot avea un efect mult mai rapid.
De aceea ADOPE își propune să implementeze testele anti-doping regulate pe tot parcursul calendarului de antrenament și curse.
Cu toate acestea, deoarece așa-numitul „ADN fără celule” vizat de teste este de așteptat să aibă un conținut foarte scăzut de urină (deși prezent și aici), deocamdată ADOPE funcționează numai pe mostre de sânge și la detectarea acestuia fereastra este încă limitată.
„Pe baza unui test experimental pe primate non-umane realizat de Ni et al în 2011”, spune Mattens, „ne așteptăm ca fereastra de detectare să fie de doar câteva săptămâni.
„Dezvoltarea ulterioară a metodei ar putea face ca aceeași metodă să funcționeze și pentru urină în viitor.”
Diferența dintre ADOPE și alte abordări
„Majoritatea [dintre celel alte teste de dopaj genetic] se bazează pe reacții bazate pe PCR [reacția în lanț a polimerazei: o tehnică care face copii ale unei anumite regiuni ADN in vitro], care au multe dezavantaje”, adaugă Mattens.
'Aceste reacții sunt relativ laborioase și necesită cunoștințe anterioare extinse despre secvența ADN. În plus, folosind aceste tehnologii de testare anti-doping, probabilitatea de a evita detectarea este semnificativ mai mare.”
Ca alternativă, alte practici de testare se concentrează pe întreaga secvență a genomului; adică întregul material genetic prezent într-o celulă sau organism.
Dar dezavantajul acestei abordări este că trebuie luată în considerare întreaga secvență a genomului, ceea ce consumă timp, este ineficient și poate fi văzut și ca o invazie a vieții private a sportivilor.
„Abordarea noastră”, spune Mattens, „se concentrează pe secvențierea direcționată, care combină principiile benefice din ambele abordări într-o manieră complementară.
„Folosește principiul specificității PCR, totuși necesită un singur loc țintă pe transgenă (dar necesită mai multe site-uri pentru căutare), ceea ce face probabilitatea de a evita detectarea semnificativ mai mică.
'[ADOPE] utilizează principiul secvențialării întregului genom, dar într-o manieră mai eficientă și mai direcționată, reducând dramatic cantitatea de date.
„Ca urmare, credem că secvențierea direcționată este o abordare mult mai bună și viitorul detectării dopajului genetic.”
