Ketakutannya ialah manipulasi gen juga dapat diterapkan untuk berusaha meningkatkan prestasi sukan; dalam pengertian ini, Agensi Anti-Doping Dunia (WADA) telah mengambil langkah, termasuk doping genetik dalam senarai kaedah dan bahan terlarang.
Secara teori, semua tahap protein yang ada di dalam tubuh kita dapat dimodulasi melalui terapi gen.
Persidangan mengenai doping genetik yang diadakan pada bulan Mac 2002 oleh WADA [Pound R, WADA 2002], dan "Kongres Buruh Eropah mengenai Harmonisasi dan Perkembangan Masa Depan dari Dasar Anti-Doping" yang berlangsung di Arnhem, Belanda, pada waktu yang sama tahun, memberikan kemungkinan kepada para saintis, doktor, doktor, pemerintah, organisasi anti-doping dan industri farmaseutikal, untuk menukar segala jenis maklumat mengenai hasil penyelidikan dan kaedah pengesanan mengenai teknik doping baru ini.
Sejak 1 Januari 2003, Jawatankuasa Olimpik Antarabangsa (IOC) telah memasukkan doping genetik dalam senarai kelas dan kaedah bahan terlarang [WADA, 2007]. Sejak tahun 2004, WADA telah mengambil tanggungjawab untuk menerbitkan senarai doping antarabangsa, yang dikemas kini setiap tahun. Kaedah doping genetik yang termasuk dalam senarai ini didefinisikan sebagai penggunaan sel, gen, unsur genetik atau modulasi ekspresi gen tanpa terapi, dengan tujuan meningkatkan prestasi atletik.
Artikel ini bertujuan untuk:
- untuk menjelaskan sama ada dalam sukan sebenarnya boleh memanfaatkan peningkatan pengetahuan yang berasal dari terapi gen, cabang perubatan tradisional yang baru dan menjanjikan;
- mengenal pasti kemungkinan kaedah terapi gen yang dapat digunakan untuk meningkatkan prestasi.
Dalam "zaman genetik dan genomik ini, adalah mungkin untuk mengenal pasti gen yang menentukan kecenderungan genetik seseorang untuk sukan tertentu [Rankinen T at al., 2004]. Kajian gen pada usia muda dapat mewakili cara terbaik untuk mengembangkan atlet hebat bermula dari seorang kanak-kanak dan membuat program latihan peribadi tertentu. Kajian ini diterapkan pada atlet juga dapat digunakan untuk mengenal pasti kaedah latihan khusus dengan tujuan meningkatkan kecenderungan genetik untuk jenis latihan tersebut [Rankinen T at al., 2004].
Tetapi adakah mempelajari gen akan menghasilkan atlet yang lebih baik?
Marion Jones dan Tim Montgomery kedua-duanya juara laju 100m, mereka mempunyai bayi pada musim panas 2003. Steffi Graf dan Andre Agassi (kedua-dua Kejohanan Tenis Dunia) juga mempunyai anak-anak. Anak-anak ini kemungkinan besar akan menjadi kegemaran. Berbanding dengan yang lain, tetapi ada juga faktor lain, seperti faktor persekitaran dan psikologi, yang akan menentukan atau tidaknya kemungkinan mereka menjadi juara.
Terapi gen boleh didefinisikan sebagai pemindahan bahan gen ke sel manusia untuk rawatan atau pencegahan penyakit atau disfungsi. Bahan ini diwakili oleh DNA, RNA, atau oleh sel yang diubah secara genetik. Prinsip terapi gen didasarkan pada pengenalan ke dalam sel gen terapi untuk mengimbangi gen yang hilang atau menggantikan gen yang tidak normal. Secara amnya, DNA digunakan, yang memberi kod untuk protein terapeutik dan diaktifkan ketika mencapai inti.
"Kebanyakan atlet mengambil dadah" [De Francesco L, 2004].
Tinjauan oleh Pusat Penyelidikan Dadah menyimpulkan bahawa kurang dari 1% penduduk Belanda telah mengambil produk doping sekurang-kurangnya sekali, untuk jumlah keseluruhan 100,000 orang. 40% orang ini telah menggunakan doping selama bertahun-tahun dan kebanyakan mereka melakukan latihan kekuatan, atau membina badan. Penggunaan zat doping dalam sukan elit nampaknya lebih tinggi daripada 1% yang ditunjukkan untuk populasi umum, tetapi angka yang tepat tidak diketahui. Peratusan atlet elit yang menunjukkan positif kawalan doping telah berubah-ubah antara 1%. 1.3% dan 2.0% dalam beberapa tahun kebelakangan ini [DoCoNed, 2002].
Definisi WADA mengenai genetik doping memberi ruang untuk pertanyaan
- Apa sebenarnya maksud bukan terapi?
- Adakah pesakit dengan disfungsi otot yang dirawat melalui terapi gen akan dimasukkan ke dalam pertandingan ini?
Pertimbangan yang sama berlaku untuk pesakit barah yang telah dirawat dengan kemoterapi dan yang kini menerima gen EPO yang mengekod eritropoietin untuk mempercepat pemulihan fungsi sumsum tulang.
Penyelidikan terapi gen semasa juga dilakukan untuk mempercepat proses penyembuhan luka, atau untuk meredakan sakit otot setelah bersenam; amalan seperti itu mungkin tidak dianggap oleh semua orang sebagai "terapi" dan sifat peningkatan prestasi mereka mungkin dipersoalkan.
Dari sudut pandang klinikal, adalah lebih tepat untuk menentukan definisi genetik doping dengan lebih baik, terutamanya berdasarkan penggunaan teknologi pemindahan gen yang tidak betul.
WADA (bahagian M3 dari Kod Anti-Doping Dunia (versi 1 Januari 2007) membenarkan larangan doping genetik melalui perkara berikut:
- bukti saintifik, kesan atau pengalaman farmakologi yang terbukti, bahawa bahan atau kaedah yang termasuk dalam senarai mempunyai kemampuan untuk meningkatkan prestasi sukan;
- penggunaan bahan atau kaedah tersebut menyebabkan risiko yang nyata atau boleh dipercayai terhadap kesihatan atlet.
- penggunaan doping melanggar semangat kesukanan.Semangat ini dijelaskan dalam pengenalan Kod dengan merujuk kepada serangkaian nilai seperti etika, permainan yang adil, kejujuran, kesihatan, keseronokan, kebahagiaan dan pematuhan terhadap peraturan.
Terdapat banyak ketidakpastian mengenai kesan jangka panjang pengubahsuaian gen; banyak kesan ini juga tidak pernah dapat ditemui, baik kerana belum dipelajari secara menyeluruh (kerana masalah kewangan), atau kerana sukar untuk menentukan sampel yang boleh dipercayai untuk mengkaji kesan sampingan kaedah atau aplikasi yang sama sekali baru.
Tidak seperti terapi sel somatik, perubahan garis kuman bersifat kekal dan juga ditularkan ke keturunan. Dalam kes ini, selain kemungkinan risiko terhadap kesihatan atlet, ada juga risiko terhadap pihak ketiga, seperti anak cucu, ibu bapa atau pasangan.
Dalam bidang farmakogenetik, pengembangannya bergantung pada usaha gabungan sains dan industri farmaseutikal, objektif utamanya adalah mengembangkan ubat yang "disesuaikan" untuk kita masing-masing. Seperti yang telah diketahui umum, banyak ubat mempunyai perbezaan yang sama sekali berbeza mengenai siapa yang mengambilnya, ini disebabkan oleh fakta bahawa perkembangannya bersifat generik dan tidak mengambil kira ciri genetik individu. Sekiranya farmakogenetik merebak dalam dunia sukan, idea persaingan antara atlet yang nampaknya setara yang mempersiapkan diri mereka dengan cara yang lebih kurang sama akan menjadi usang.
Data klinikal eksperimen terapi gen menunjukkan hasil yang sangat memberangsangkan pada pesakit dengan kekurangan imunodefisiensi gabungan [Hacein-Bey-Abina S et al., 2002] dan hemofilia B [Kay MA, et al. 2000]. Selanjutnya, terapi angiogenik melalui vektor yang menyatakan faktor pertumbuhan endotel vaskular untuk rawatan penyakit jantung koronari telah memberikan hasil yang baik pada angina [Losordo DW et al., 2002].
Sekiranya pemindahan gen yang mengekodkan faktor pertumbuhan tisu digunakan [Huard J, Li Y, Peng HR, Fu FH, 2003], rawatan pelbagai kerosakan yang berkaitan dengan latihan sukan, seperti pecah ligamen, atau robekan otot, secara teorinya dapat mengakibatkan dalam pertumbuhan semula yang lebih baik. Pendekatan ini sekarang dinilai pada model haiwan, tetapi ujian klinikal pada manusia pasti juga akan diaktifkan pada tahun-tahun mendatang.
Pada tahun 1964, pemain ski Finlandia Utara Eero Mäntyranta menjadikan usaha lawannya tidak berguna dengan memenangi dua emas Olimpik pada temasya di Innsbruck, Austria. Setelah beberapa tahun, ditunjukkan bahawa Mantyranta membawa mutasi yang jarang berlaku pada gen untuk reseptor Erythropoietin yang, dengan menjejaskan kawalan maklum balas normal terhadap jumlah sel darah merah, menyebabkan polisitemia dengan kenaikan akibatnya 25-50% pada kapasiti pengangkutan oksigen. Meningkatkan jumlah oksigen ke tisu bermaksud meningkatkan daya tahan terhadap keletihan. Mäntyranta mempunyai kehendak setiap atlet: EPO. Atlet masa depan mungkin dapat memperkenalkan gen ke dalam tubuh yang meniru kesan mutasi gen yang secara semula jadi berlaku di Mäntyranta dan kondusif untuk prestasi.
Faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF-1) dihasilkan oleh hati dan otot dan kepekatannya bergantung pada hormon pertumbuhan manusia (hGH).
Latihan, Sweeney mencadangkan, merangsang sel prekursor otot, yang disebut "satelit", agar lebih "menerima IGF-I.
[Lee S. Barton ER, Sweeney HL, Farrar RP, 2004]. Menerapkan rawatan ini kepada atlet bermaksud menguatkan otot brachial pemain tenis, betis pelari, atau bisep petinju. Terapi semacam itu dianggap lebih selamat daripada EPO, kerana kesannya hanya dilokalisasikan pada otot sasaran. Kemungkinan pendekatan ini juga akan diterapkan kepada orang-orang seawal beberapa tahun ke depan.
Isoform faktor pertumbuhan seperti insulin-1 (IGF-1), faktor pertumbuhan mekanikal (MGF), diaktifkan oleh rangsangan mekanikal, seperti mis. senaman otot.Protein ini, selain merangsang pertumbuhan otot, memainkan peranan penting dalam pembaikan tisu otot yang cedera (seperti yang berlaku misalnya selepas latihan intensif atau pertandingan).
MGF dihasilkan dalam tisu otot dan tidak beredar di dalam darah.
VEGF mewakili faktor pertumbuhan endotelium vaskular dan dapat digunakan untuk memudahkan pertumbuhan saluran darah baru.Terapi VEGF dikembangkan untuk menghasilkan cangkok pintasan arteri koronari pada pesakit dengan penyakit jantung iskemia, atau untuk membantu orang tua dengan penyakit arteri perifer. bahawa kod untuk VEGF dapat mendorong pertumbuhan saluran darah baru dengan membolehkan bekalan oksigen ke tisu lebih banyak.
Setakat ini, eksperimen terapi gen telah dilakukan untuk penyakit seperti iskemia jantung [Barton-Davis ER et al., 1998; Losordo DW et al., 2002; Tio RA et al., 2005], atau kekurangan arteri periferal [Baumgartner I et al., 1998; Rajagopalan S et al., 2003].
Sekiranya rawatan ini juga diterapkan pada atlet, hasilnya adalah peningkatan kandungan oksigen dan nutrien tisu, tetapi di atas semua kemungkinan menunda keletihan otot jantung dan rangka.
Oleh kerana VEGF sudah digunakan dalam banyak ujian klinikal, doping genetik sudah mungkin dilakukan.
Yang normal pembezaan jisim muskuloskeletal penting bagi fungsi organisma yang betul; fungsi ini dimungkinkan berkat tindakan myostatin, protein yang bertanggungjawab untuk pertumbuhan dan pembezaan otot rangka.
Ia bertindak sebagai pengatur negatif, menghalang percambahan sel satelit dalam serat otot.
Secara eksperimen, myostatin digunakan dalam vivo untuk menghalang perkembangan otot pada model mamalia yang berbeza.
Myostatin aktif baik dengan mekanisme autokrin dan paracrine, baik pada tahap muskuloskeletal dan jantung.Peranan fisiologinya belum difahami sepenuhnya, walaupun penggunaan perencat myostatin, seperti follistatin, menyebabkan peningkatan massa otot secara dramatik dan meluas [Lee SJ, McPherron AC, 2001]. Inhibitor sedemikian dapat meningkatkan keadaan regeneratif pada pesakit yang menderita penyakit serius seperti distrofi otot Duchenne [Bogdanovich S et al., 2002)].
Myostatin tergolong dalam keluarga TGF beta dan pertama kali didedahkan oleh kumpulan Se-Jin Lee [McPherron et al., 1997]. Pada tahun 2005, Se-Jin Lee dari Johns Hopkins University menunjukkan bahawa tikus yang kekurangan gen myostatin (tikus kalah mati) mengembangkan otot hipertrofik.
Supermice ini mampu menaiki tangga dengan berat yang melekat pada ekornya. Pada tahun yang sama, tiga kumpulan penyelidikan lain menunjukkan bahawa fenotip lembu yang biasa disebut "double-muscle" disebabkan oleh mutasi pada gen yang mengekod myostatin [Grobet et al., 1997; Kambadur et al., 1997; McPherron & Lee, 1997].
Mutasi jenis homozigot mstn - / - baru-baru ini ditemui pada seorang kanak-kanak Jerman yang telah mengembangkan jisim otot yang luar biasa. Mutasi telah disebut sebagai kesan menghalang ekspresi myostatin pada manusia. Anak itu mengembangkan otot dengan baik semasa lahir, tetapi membesar juga meningkatkan perkembangan jisim otot dan pada usia 4 tahun dia sudah dapat mengangkat berat 3 kilo; dia adalah anak bekas atlet profesional dan datuk dan neneknya dikenali sebagai lelaki yang sangat kuat.
Analisis genetik ibu dan anak mendedahkan adanya mutasi pada gen myostatin yang mengakibatkan kekurangan pengeluaran protein [Shuelke M et al., 2004].
Kedua-dua percubaan yang dilakukan pada tikus oleh kumpulan Se-Jin Lee dan pada kanak-kanak itu, otot telah berkembang baik pada bahagian rentas (hipertrofi) dan jumlah myofibril (hiperplasia) [McPherron et al ., 1997].
Kesakitan adalah pengalaman deria dan emosi yang tidak menyenangkan yang berkaitan dengan kerosakan tisu sebenar atau berpotensi dan dijelaskan dari segi kerosakan tersebut [iasp]. Kerana tidak menyenangkan, emosi kesakitan tidak dapat diabaikan dan mendorong subjek yang mencubanya untuk mengelakkan rangsangan (berbahaya) yang bertanggungjawab terhadapnya; aspek ini mengatur fungsi pelindung kesakitan.
Dalam sukan, penggunaan ubat penghilang rasa sakit yang kuat dapat menyebabkan atlet berlatih dan bersaing di luar ambang kesakitan yang normal.
Ini boleh menyebabkan risiko kesihatan yang besar bagi atlet, kerana kecederaannya boleh bertambah teruk, berubah menjadi kecederaan kekal.Penggunaan ubat-ubatan ini juga dapat menyebabkan atlet bergantung kepada psiko-fizikal terhadapnya.
"Alternatif untuk penghilang rasa sakit yang sah adalah menggunakan peptida analgesik seperti endorfin atau enkephalins. Penyelidikan haiwan praklinikal telah menunjukkan bahawa gen yang mengekodkan peptida ini mempunyai kesan terhadap persepsi kesakitan radang [Lin CR et al., 2002; Smith O , 1999].
Walau bagaimanapun, terapi gen untuk menghilangkan rasa sakit masih jauh dari aplikasi klinikalnya.
, bahan kimia, virus, dll.) dan transgen yang dikodkan.Penyelidikan klinikal setakat ini agak selamat [Kimmelman J, 2005]. Lebih daripada 3000 pesakit telah dirawat dan hanya seorang yang meninggal kerana penyakit hati kronik dan overdosis vektor [Raper SE et al., 2003]. Dalam tiga pesakit lain yang dirawat untuk sindrom imunodefisiensi, gejala seperti leukemia berkembang [Hacein-Bey-Abina S et al., 2002] dan salah seorang daripadanya meninggal. Sejak itu, kumpulan penyelidikan lain telah merawat pesakit yang serupa dengan hasil terapi yang serupa, tanpa kesan sampingan [Cavazzana-Calvo M. Fischer A, 2004]. Dalam kes ini, penyelidikan bertujuan untuk merawat pesakit dengan vektor yang tidak pernah dapat digunakan untuk meningkatkan prestasi.
Orang yang cuba meningkatkan tahap EPO mereka secara tidak wajar juga meningkatkan kemungkinan mengalami serangan jantung, atau episod otak akut. Peningkatan sel darah merah juga menentukan peningkatan kepadatan darah yang dapat menyebabkan pembekuan darah; oleh itu tidak salah untuk berfikir bahawa reaksi buruk yang dilihat pada pesakit juga dapat terjadi pada atlet yang sihat. [Lage JM et al., 2002].
Sekiranya EPO diperkenalkan secara genetik, tahap dan tempoh pengeluaran eritropoietin akan kurang terkawal, sehingga hematokrit akan meningkat hampir tanpa batas ke tahap patologi.
Dihipotesiskan bahawa rawatan dengan IGF-1 boleh menyebabkan pertumbuhan tumor yang bergantung pada hormon.
Oleh itu, sangat penting bahawa penggunaan vektor yang dipilih secara farmakogenetik mempunyai model ekspresi gen yang terkenal dan terkawal.
Kaedah yang tepat untuk mengesan doping genetik belum ditentukan, juga kerana DNA yang dipindahkan dengan terapi gen adalah asal manusia, oleh itu tidak berbeza dengan atlet yang menggunakannya.
Terapi otot terbatas pada tempat suntikan atau tisu di sekitarnya, oleh itu, sebahagian besar teknologi gen pada otot tidak dapat dikesan melalui analisis anti-doping klasik urin atau sampel darah; biopsi otot perlu dilakukan, tetapi terlalu invasif untuk dianggap sebagai cara kawalan doping yang normal.
Banyak bentuk doping genetik tidak memerlukan pengenalan gen secara langsung ke organ yang diinginkan; gen EPO, misalnya, dapat disuntik ke mana-mana bahagian badan dan menghasilkan protein secara tempatan yang kemudian akan memasuki peredaran.Mencari tempat suntikan EPO adalah seperti mencari jarum di tumpukan jerami.
Dalam kebanyakan kes, bagaimanapun, doping genetik akan menghasilkan pengenalan gen yang merupakan salinan tepat dari endogen dan mampu menghasilkan protein yang sama persis dengan yang endogen dalam modifikasi pasca terjemahannya.
Sebuah penerbitan baru-baru ini menunjukkan bahawa adalah mungkin untuk mengesan perbezaan antara protein bawaan dan produk terapi gen berdasarkan corak glikosilasi yang berlainan dalam jenis sel yang berbeza, masih perlu dilihat apakah ini berlaku dengan semua jenis doping genetik [ Lasne F et al., 2004].
Pihak berkuasa awam dan organisasi sukan, termasuk Jawatankuasa Olimpik Antarabangsa, telah mengecam doping seawal tahun 1960-an. Kemajuan terkini yang dibuat dengan ahli biologi akan memberi kesan besar kepada sifat ubat-ubatan yang diresepkan kepada pesakit, dan juga akan mengubah pilihan ubat yang digunakan untuk meningkatkan prestasi sukan.
Terapi gen dibenarkan secara eksklusif untuk ujian klinikal produk terapi gen somatik pada manusia, dengan tidak termasuk kemungkinan menganggap sebarang jenis terapi gen kuman manusia sebagai mungkin.
Larangan doping genetik oleh Badan Anti-Doping Dunia (WADA) dan persekutuan sukan antarabangsa memberikan asas yang kuat untuk penghapusannya dalam sukan, tetapi juga akan bergantung pada bagaimana pelbagai peraturan diterima oleh atlet.
Sebilangan besar atlet tidak mempunyai pengetahuan yang cukup untuk memahami potensi kesan negatif genetik doping. Atas sebab ini sangat penting bahawa mereka dan staf sokongan mereka terlatih dengan baik, untuk mengelakkan penggunaannya. Atlet juga harus mengetahui risiko yang berkaitan dengan penggunaan doping genetik ketika digunakan di kemudahan yang tidak terkawal, namun tanpa kompromi potensi tak terhingga yang ditawarkan oleh terapi gen rasmi untuk rawatan patologi serius.
Industri farmaseutikal menyedari kemungkinan dan risiko yang timbul dari penggunaan doping genetik dan ingin bekerjasama dalam pengembangan penyelidikan untuk mengesan produk gen yang terdapat dalam ubatnya. Sebaiknya ia menandatangani kod di mana ia bertekad untuk tidak pernah menghasilkan atau menjual, dengan alasan apa pun, produk genetik untuk penggunaan bukan terapi.
Sebilangan kecil orang dari pelbagai bidang sains dan sukan ditemu ramah, untuk mendapatkan "idea mengenai tanggapan dan kemungkinan kesan doping genetik pada mereka. Di antara yang ditemu ramah terdapat tiga doktor sukan, seorang ahli farmasi, empat atlet elit dan lima saintis dari akademik dan industri farmaseutikal; berikut adalah persoalannya:
- Adakah anda biasa dengan istilah genetik doping?
- Apa pendapat anda maksud istilah ini?
- Adakah anda mempercayai peningkatan prestasi melalui penggunaan genetik doping?
- Pada pendapat anda, apakah risiko kesihatan yang berkaitan dengan penggunaan doping genetik?
- Adakah doping genetik sudah digunakan, atau hanya akan berlaku pada masa akan datang?
- Adakah mudah untuk mengesan doping genetik?
Dari pelbagai tanggapan, jelas bahawa orang di luar komuniti saintifik mempunyai sedikit pengetahuan tentang penggunaan terapi ini; ketakutan umum adalah bahawa terapi gen boleh mempengaruhi keturunan, atau menyebabkan barah. Doping genetik akan menjadi kompleks dan langkah pencegahan sukar dilakukan. sebaliknya, semua orang menegaskan bahawa doping genetik akan digunakan oleh atlet sebaik sahaja ia tersedia dan ini akan berlaku dalam beberapa tahun akan datang.
Profesional di sekitar atlet elit sangat prihatin dengan kemungkinan penggunaan doping genetik dan mengesyorkan pendidikan atlet mereka dan kakitangan sokongan perubatan mereka, untuk menyokong pengembangan penyelidikan pengukuran anti-doping pencegahan. Profesional ini yakin bahawa masalah aplikasi doping genetik kepada atlet akan timbul dalam beberapa tahun ke depan dan pengesanannya agak sukar.
Dunia sukan lambat laun akan menghadapi fenomena genetik doping; bilangan tahun yang pasti akan berlaku sukar untuk dianggarkan, tetapi dapat diandaikan bahawa ini akan berlaku tidak lama lagi, dalam beberapa tahun ke depan (Olimpik Beijing 2008 atau selambat-lambatnya pada tahun-tahun berikutnya).
Dari berbasikal hingga angkat berat, berenang hingga bola sepak dan bermain ski, semua sukan dapat memanfaatkan manipulasi genetik: pilih saja gen yang meningkatkan jenis prestasi yang diperlukan! [Bernardini B., 2006].
