Teže je otkriti od EPO-a, genski doping manje je poznat kao front u borbi za čisti biciklizam
Povijest dopinga i antidopinga je nešto poput Wile E. Coyotea koji juri za Road Runnerom: bez obzira koliko se Wile E. približio Road Runneru, potonji je uvijek korak ispred. Ovo se još više čini slučajem za novi, mračni kutak dopinga koji može zvučati kao scenarij znanstvene fantastike, ali zapravo postoji već najmanje dva desetljeća: genski (ili genetski) doping.
No unatoč brzom razvoju genskog dopinga, nova metodologija testiranja genskog dopinga mogla bi predstavljati važnu prekretnicu protiv upotrebe gena u svrhu poboljšanja performansi.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) predstavljen je na Sveučilištu u Stirlingu u Škotskoj početkom rujna i jedan je od rijetkih poznatih testova protiv genskog dopinga.
Metodu je razvila skupina znanstvenika s Tehničkog sveučilišta u Delftu, Nizozemska, a natjecat će se protiv više od 300 drugih timova na natjecanju Genetically Engineered Machine 2018.; ceremonija dodjele nagrada održat će se u Bostonu, MA, 28. listopada.
Prvo prvo: što je genski doping?
Genski doping je 'zlouporaba' genske terapije u svrhu poboljšanja performansi. S druge strane, genska terapija je tehnika koja koristi gene, a ne lijekove ili operacije za liječenje ili prevenciju bolesti.
Terapija se sastoji u isporuci vanjskog genetskog materijala u stanice pacijenta. Genetski materijal – koji sadrži specifičnu ekspresiju koja aktivira proteine koji se koriste za liječenje bolesti – umetnut je u stanice pomoću vanjskog vektora (obično virusa).
Uzmimo EPO, na primjer. Eritropoetin – protein koji stimulira proizvodnju crvenih krvnih zrnaca u koštanoj srži, te posljedično povećava razinu hemoglobina u tijelu i dopremu kisika do tkiva – normalno se luči putem bubrega.
EPO injekcije su notorno poboljšanje performansi koje su biciklisti zlorabili nekoliko godina, osobito u 90-ima.
Danas, iako se još uvijek bilježe slučajevi pozitivnosti na EPO, postalo je teže izvući se s ovom praksom budući da antidopinške kontrole danas mogu prilično učinkovito otkriti vanjski EPO.
Međutim, alternativa genskom dopingu, koja pojačava proizvodnju EPO umetanjem novog genetskog materijala u sportaša, na kraju bi izgledala kao prirodni proizvod fiziologije samog sportaša, a ne kao zabranjena supstanca.
Iako se genska terapija još uvijek koristi samo za rijetke bolesti za koje nema lijeka (poput teške kombinirane imunodeficijencije, sljepoće, raka i neurodegenerativnih bolesti), znanstvenici su priznali da su im se obratili ljudi iz svijeta sporta i zamolili ih da koriste ove terapije kao način da poboljšaju svoje sportske rezultate.
WADA i genski doping
Svjetska antidopinška agencija (WADA) organizirala je prvu radionicu na kojoj se raspravljalo o genskom dopingu i njegovim prijetnjama 2002. godine, dok je ta praksa godinu dana kasnije uvrštena na WADA-in popis ilegalnih supstanci i metoda.
Od tada WADA posvećuje dio svojih resursa kako bi omogućila otkrivanje genskog dopinga (uključujući stvaranje nekoliko skupina i panela stručnjaka za genski doping), a 2016. godine uveden je rutinski test na EPO genski doping u WADA-inom akreditiranom laboratoriju u Australiji, Australian Sports Drug Testing Laboratory.
Međutim, metodologije testiranja na genski doping mogu biti naporne i zahtijevaju široko poznavanje specifične sekvence DNK za stvarnu praksu testiranja.
Metoda koju je predložio ADOPE, s druge strane, fokusira se na ciljano sekvenciranje i kombinira korisna načela drugih metoda na potencijalno učinkovitiji i ciljaniji način.
ADOPE metodologija testiranja
ADOPE metodologija testiranja razvijena je kroz testove provedene na krvi goveda i strukturirana je u dvije faze: prva je faza predprobira koja cilja potencijalno genski dopiranu krv, dok druga cilja specifične genetske sekvence za provjerite je li DNK doista genski dopiran ili ne.
'U prethodnom pregledu,' objašnjava Jard Mattens, voditelj ljudskih praksi tima TU Delft koji je razvio ADOPE, 'mi dalje razvijamo upotrebu takozvanih nanočestica zlata s dekstrinom za detekciju dopinga gena.
'Princip se temelji na činjenici da nanočestice zlata izazivaju postupnu mjerljivu promjenu boje uzorka kada sadrži "doping" DNK.'
Kako bi radili i testirali 'genski dopiranu DNK' – ali bez potrebe za stvarnom genskom dopingom sportaša ili životinja – tim TU Delft umjetno je 'dopunio' goveđu krv s nekoliko komplementarnih sekvenci DNK.
Cilj njihovih testova bio je ciljati i pronaći 'genski dopirane' sekvence koje su dodali u krv.
'Koristimo goveđu krv kao dobru zamjenu za ljudsku krv budući da princip funkcionira na isti način,' objašnjava Mattens.
'Za naš test ovoj goveđoj krvi dodajemo nekoliko tipova DNK u različitim koncentracijama kako bismo oponašali razvoj koncentracije tijekom vremena u skladu s onim što smo prethodno modelirali za ljude.
'Od tog trenutka nadalje naša će metoda detekcije biti ista i DNK koju smo dodali goveđoj krvi trebala bi se otkriti našom metodom.'
Nakon što je potencijalno genski dopirana krv identificirana zbog promjene boje, slijedi druga faza testa, koja cilja na specifične sekvence koje su dodane krvi.
'Kako bismo potvrdili ovaj početni pregled,' nastavlja Mattens, 'koristimo tehnički jedinstven i inovativan CRISPR-Cas – transpozazni fuzijski protein.
'Ovo se može promatrati kao nanostroj koji je u stanju specifično detektirati specifične razlike prisutne u genskom dopingu DNK.'
CRISPR, ili CRISPR-Cas9 (ili uređivanje gena), drugačija je i naprednija tehnika koja omogućuje genetičarima da koriste dvije molekule – enzim nazvan Cas9 i komadić RNK – kako bi proizveli promjenu (mutacija) u DNK.
Ovu je tehniku također zabranila WADA od početka 2018. kao napredniju tehniku genskog dopinga, ali u slučaju ADOPE-a tehnika CRISPR-CAS koristi se za pronalaženje modificirane DNK umjesto za njezinu modificiranje.
Specifičnost ADOPE
Model testiranja koji je razvio ADOPE posebno je zamišljen i razvijen za otkrivanje gena koji omogućuje proizvodnju EPO-a u ljudskom tijelu, ali kako je metodologija vrlo svestrana, istraživači s TU Delft tvrde da se može 'proširen za otkrivanje bilo koje vrste genskog dopinga.'
Na temelju ciklusa tijekom kojeg je EPO učinkovit u tijelu, najvjerojatnije vrijeme kada bi se sportaši dopingirali korištenjem ovog specifičnog gena bilo bi mnogo prije natjecanja – ali u isto vrijeme, drugi geni, ciljajući na različite proteine i fiziološke poboljšanja, može imati mnogo brži učinak.
Zato ADOPE ima za cilj implementirati redovite antidopinške testove kroz cijeli kalendar treninga i utrka.
Međutim, budući da se očekuje da takozvani 'bez stanica DNK' ciljani testovima bude vrlo nizak u urinu (iako je prisutan i ovdje), za sada ADOPE radi samo na uzorcima krvi i njenom otkrivanju prozor je još uvijek ograničen.
'Na temelju eksperimentalnog testa s primatima koji nisu ljudi iz 2011. godine,' kaže Mattens, 'očekujemo da će prozor detekcije biti samo nekoliko tjedana.
'Daljnji razvoj metode mogao bi učiniti da ista metoda bude učinkovita i za urin u budućnosti.'
Razlika između ADOPE i drugih pristupa
'Većina [drugog testiranja genskog dopinga] pristupa oslanja se na reakcije temeljene na PCR-u [lančana reakcija polimeraze: tehnika koja stvara kopije specifične regije DNK in vitro], koji imaju mnoge nedostatke,' dodaje Mattens.
'Ove reakcije su relativno mukotrpne i zahtijevaju opsežno prethodno znanje o sekvenci DNK. Nadalje, upotrebom ovih tehnologija antidopinškog testiranja znatno je veća vjerojatnost izbjegavanja otkrivanja.'
Alternativno, neke druge prakse testiranja usredotočuju se na cijeli niz genoma; odnosno cijeli genetski materijal prisutan u stanici ili organizmu.
No, loša strana ovog pristupa je da se mora uzeti u obzir cijeli slijed genoma, što je dugotrajno, neučinkovito i može se smatrati zadiranjem u privatnost sportaša.
'Naš pristup,' kaže Mattens, 'usredotočen je na ciljano sekvenciranje, koje kombinira korisne principe iz oba pristupa na komplementaran način.
'Koristi princip specifičnosti PCR-a, međutim zahtijeva samo jedno ciljano mjesto na transgenu (ali zahtijeva više mjesta za pretraživanje), čime je vjerojatnost izbjegavanja otkrivanja znatno niža.
'[ADOPE] koristi princip sekvenciranja cijelog genoma, ali na učinkovitiji i ciljaniji način, dramatično smanjujući količinu podataka.
'Zbog toga vjerujemo da je ciljano sekvencioniranje mnogo bolji pristup i budućnost otkrivanja genskog dopinga.'
