Je ťažšie odhaliť ako EPO, génový doping je menej hláseným frontom v boji za čistú cyklistiku
História dopingu a antidopingu je niečo ako Wile E. Coyote naháňa Road Runner: bez ohľadu na to, ako blízko sa Wile E. dostane k Road Runnerovi, ten je vždy o krok vpred. Zdá sa, že to platí ešte viac pre nový, temný kút dopingu, ktorý môže znieť ako scenár sci-fi, ale v skutočnosti existuje už najmenej dve desaťročia: génový (alebo genetický) doping.
No napriek rýchlemu rozvoju génového dopingu môže nová testovacia metodika pre génový doping predstavovať dôležitý bod obratu proti používaniu génov na účely zvyšovania výkonnosti.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) bol predstavený na University of Stirling v Škótsku začiatkom septembra a je jedným z mála známych testov proti génovému dopingu.
Metódu vyvinula skupina vedcov z Technickej univerzity v Delfte v Holandsku a bude súťažiť s viac ako 300 ďalšími tímami na súťaži Geneticky skonštruovaný stroj v roku 2018; slávnostné odovzdávanie cien sa bude konať v Bostone, MA, 28. októbra.
Najprv: čo je génový doping?
Génový doping je „zneužitie“génovej terapie na účely zvyšovania výkonnosti. Génová terapia je na druhej strane technika, ktorá na liečbu alebo prevenciu chorôb používa skôr gény ako lieky alebo operácie.
Terapia spočíva v dodaní vonkajšieho genetického materiálu do buniek pacienta. Genetický materiál – ktorý obsahuje špecifický výraz, ktorý aktivuje proteíny používané na liečbu choroby – sa vloží do buniek pomocou externého vektora (zvyčajne vírusu).
Vezmime si napríklad EPO. Erytropoetín – proteín, ktorý stimuluje tvorbu červených krviniek v kostnej dreni a následne zvyšuje hladiny hemoglobínu v tele a prísun kyslíka do tkanív – je normálne vylučovaný obličkami.
EPO injekcie sú notoricky známym zvyšovaním výkonu, ktoré cyklisti zneužívali už niekoľko rokov, najmä v 90. rokoch.
V súčasnosti, aj keď sú prípady pozitivity EPO stále hlásené, je čoraz ťažšie vyhnúť sa tejto praxi, pretože antidopingové kontroly dokážu v dnešnej dobe pomerne efektívne odhaliť externé EPO.
Avšak alternatíva génového dopingu, ktorá zvyšuje produkciu EPO prostredníctvom vloženia nového genetického materiálu do športovca, by nakoniec vyzerala ako prirodzený produkt vlastnej fyziológie športovca a nie ako zakázaná látka.
Hoci sa génová terapia stále používa len pri zriedkavých ochoreniach, ktoré sa nedajú vyliečiť (ako je ťažká kombinovaná imunodeficiencia, slepota, rakovina a neurodegeneratívne ochorenia), vedci priznali, že ich oslovili ľudia zo sveta športu a požiadali ich, aby použili tieto terapie ako spôsob zvýšenia ich športových výkonov.
WADA a génový doping
Svetová antidopingová agentúra (WADA) zorganizovala prvý workshop na diskusiu o génovom dopingu a jeho hrozbách v roku 2002, pričom rok na to bola prax uvedená na zozname nelegálnych látok a metód WADA.
Odvtedy WADA venuje časť svojich zdrojov na umožnenie detekcie génového dopingu (vrátane vytvorenia niekoľkých skupín a panelov expertov na génový doping) a v roku 2016 bol zavedený rutinný test na génový doping EPO v laboratóriu akreditovanom WADA v Austrálii, Australian Sports Drug Testing Laboratory.
Testovacie metodiky pre génový doping však môžu byť pracné a vyžadujú si rozsiahle znalosti o špecifickej sekvencii DNA pre skutočnú testovaciu prax.
Metóda navrhovaná ADOPE sa na druhej strane zameriava na cielené sekvenovanie a kombinuje prospešné princípy iných metód potenciálne efektívnejším a cielenejším spôsobom.
metodika testovania ADOPE
Testovacia metodika ADOPE bola vyvinutá prostredníctvom testov vykonaných na krvi hovädzieho dobytka a je rozdelená do dvoch fáz: prvá je fáza predbežného skríningu, ktorá sa zameriava na potenciálnu krv dopovanú génmi, zatiaľ čo druhá sa zameriava na špecifické genetické sekvencie overiť, či DNA bola skutočne génovo dopovaná alebo nie.
'Na predbežnom skríningu,' vysvetľuje Jard Mattens, manažér ľudských praktík tímu TU Delft, ktorý vyvinul ADOPE, „ďalej rozvíjame používanie takzvaných zlatých nanočastíc s dextrínom s uzáverom na detekciu génového dopingu.
'Princíp je založený na skutočnosti, že nanočastice zlata vyvolávajú postupnú kvantifikovateľnú zmenu farby vzorky, keď obsahuje „dopingovú“DNA.'
S cieľom pracovať a testovať „génom dopovanú DNA“– ale bez potreby skutočne génovo dopovať športovcov alebo zvieratá – tím TU Delft umelo „obohatil“hovädziu krv niekoľkými komplementárnymi sekvenciami DNA.
Cieľom ich testov bolo zacieliť a nájsť „génom dopované“sekvencie, ktoré pridali do krvi.
'Používame hovädziu krv ako dobrú náhradu ľudskej krvi, keďže princíp funguje rovnakým spôsobom,' vysvetľuje Mattens.
'Pre náš test sme do tejto hovädzej krvi pridali niekoľko typov DNA v rôznych koncentráciách, aby sme napodobnili vývoj koncentrácie v priebehu času podľa toho, čo sme predtým modelovali pre ľudí.
'Od tohto bodu bude naša metóda detekcie rovnaká a DNA, ktorú sme pridali do hovädzej krvi, by mala byť detekovaná našou metódou.'
Po identifikácii potenciálne génom dopovanej krvi v dôsledku zmeny jej farby nasleduje druhá fáza testu zameraná na špecifické sekvencie, ktoré boli pridané do krvi.
„Na overenie tohto počiatočného skríningu,“pokračuje Mattens, „používame technicky jedinečný a inovatívny CRISPR-Cas – fúzny proteín Transposase.
'Toto možno považovať za nanostroj, ktorý je schopný špecificky odhaliť špecifické rozdiely prítomné v génovom dopingu DNA.'
CRISPR alebo CRISPR-Cas9 (alebo editácia génov) je iná a pokročilejšia technika, ktorá umožňuje genetikom, ktorí využívajú dve molekuly – enzým nazývaný Cas9 a kúsok RNA – na dosiahnutie zmeny (mutácia) do DNA.
Táto technika bola tiež zakázaná WADA od začiatku roka 2018 ako pokročilejšia technika génového dopingu, ale v prípade ADOPE sa na nájdenie modifikovanej DNA namiesto jej úpravy používa technika CRISPR-CAS.
Špecifickosť ADOPE
Model testovania vyvinutý spoločnosťou ADOPE bol špecificky navrhnutý a vyvinutý na detekciu génu, ktorý umožňuje produkciu EPO v ľudskom tele, ale keďže metodika je veľmi všestranná, výskumníci z TU Delft tvrdia, že môže byť 'rozšírené o detekciu akéhokoľvek génového dopingu.'
Na základe cyklu, počas ktorého je EPO v tele účinný, najpravdepodobnejším časom, kedy by športovci dopovali s použitím tohto špecifického génu, by bol skôr čas pred súťažou – ale súčasne s inými génmi, zameranými na rôzne bielkoviny a fyziologické vylepšenia, môžu mať oveľa rýchlejší účinok.
Preto sa ADOPE snaží zaviesť pravidelné antidopingové testy počas celého tréningového a pretekárskeho kalendára.
Keďže sa však očakáva, že takzvaná „bezbunková DNA“, na ktorú sa testy zameriavajú, bude v moči veľmi nízka (hoci je prítomná aj tu), ADOPE zatiaľ funguje iba na vzorkách krvi a jej detekcii okno je stále obmedzené.
'Na základe experimentálneho testu s primátmi (okrem človeka), ktorý vykonali Ni et al v roku 2011,“hovorí Mattens, „očakávame, že detekčné okno bude len niekoľko týždňov.
'Ďalším vývojom metódy by mohla rovnaká metóda v budúcnosti fungovať aj pre moč.'
Rozdiel medzi ADOPE a inými prístupmi
„Väčšina [ďalších testov génového dopingu] sa spolieha na reakcie založené na PCR [Polymerázová reťazová reakcia: technika, ktorá vytvára kópie špecifickej oblasti DNA in vitro], ktoré majú mnoho nevýhod,“dodáva Mattens.
'Tieto reakcie sú relatívne namáhavé a vyžadujú si rozsiahle predchádzajúce znalosti o sekvencii DNA. Navyše, vďaka použitiu týchto antidopingových testovacích technológií je pravdepodobnosť vyhýbania sa detekcii výrazne vyššia.“
Alternatívne sa niektoré iné testovacie postupy zameriavajú na celú sekvenciu genómu; to znamená celý genetický materiál prítomný v bunke alebo organizme.
Nevýhodou tohto prístupu je však to, že sa musí brať do úvahy celá sekvencia genómu, čo je časovo náročné, neefektívne a mohlo by sa to považovať aj za zásah do súkromia športovcov.
„Náš prístup,“hovorí Mattens, „sa zameriava na cielené sekvenovanie, ktoré kombinuje prospešné princípy oboch prístupov komplementárnym spôsobom.
'Využíva princíp špecifickosti PCR, avšak vyžaduje len jedno cieľové miesto na transgéne (ale vyžaduje viacero miest na vyhľadávanie), čím sa výrazne znižuje pravdepodobnosť, že sa vyhneme detekcii.
'[ADOPE] využíva princíp sekvenovania celého genómového sekvenovania, avšak efektívnejším a cielenejším spôsobom, čím sa dramaticky znižuje množstvo údajov.
'V dôsledku toho veríme, že cielené sekvenovanie je oveľa lepším prístupom a budúcnosťou detekcie génového dopingu.'
