Последние достижения в области биотехнологий позволили манипулировать генетическими последовательностями для лечения различных заболеваний в процессе, называемом генной терапией . Однако прогресс генной терапии открыл возможность использования генетических манипуляций для улучшения спортивных результатов.
Генетический или клеточный допинг определяется как нетерапевтическое использование генов, элементов генетика и / или клетки с целью улучшения спортивных результатов .
генная терапия может быть определена как передача генного материала клеткам человека для лечения или профилактика заболевания или дисфункции. Этот материал представлен ДНК, РНК, веществами, способными непосредственно взаимодействовать с ними, или генетически измененными клетками. Принцип генной терапии основан на введении в клетку терапевтического гена, либо на прямой активации определенных генов, либо даже на ингибировании транскрипции определенных генов.
Генная терапия
Существует несколько механизмов, с помощью которых можно взаимодействовать с геном: передача генов в клетки, изменение их кодификации и изменение их экспрессии.
Для генной терапии существуют различные возможные системы переноса гена внутри клетки. Для этого необходима система передачи (вектор), которая передает генетический материал в клетку-мишень. Вирусы эволюционировали специально для передачи своего генетического материала в клетки, чтобы размножаться и, следовательно, являются потенциальными векторами, используемыми в генной терапии. Другими возможными носителями являются плазмиды. Плазмиды в настоящее время являются наименее дорогим методом из-за простоты в обращении, но также и наименее эффективным. Вирусные векторы, с другой стороны, уже широко используются в генной терапии для вставки экзогенной ДНК в геном клетки-мишени, подлежащей лечению.
Гены можно специфически манипулировать с использованием различных молекул. Последовательности антисмысловой РНК можно использовать для связывания мРНК гена и предотвращения экспрессии продуцируемого белка, блокирования или разрушения мРНК .
И наконец, можно разработать молекулы , способные специфически модифицировать активность промотора (вещества, связывающего генетический код и активирующего транскрипцию определенного гена) или эффективность трансляции путем увеличения или уменьшения активности гена в этом случае эндогенная экспрессия гена активируется без его введения извне.
В практике генетического допинга, последней границе спортивного мошенничества, используются методы манипулирования генами для продвижения производство белков, полезных для улучшения спортивных результатов .
Поскольку существует высокий риск того, что генная манипуляция также может применяться для улучшения спортивных результатов, Всемирное антиагентское агентство Doping уже сделал это, поместив генетический допинг в список запрещенных методов и веществ.
ВАДА рассматривает генетическое допинг как использование фармакологических или биологических агентов, которые изменяют экспрессию генов. или перенос клеток или генетических элементов (ДНК и РНК) .
Теоретически возможно манипулировать любым геном, всеми уровнями белков, присутствующими на Внутренняя часть нашего тела может быть модулирована с помощью генной терапии. Следовательно, можно также манипулировать генами, способными изменять физические способности.
На основе этого принципа уже были определены возможные цели терапии, направленной на улучшение спортивных способностей .
Следующие гены связаны с аэробной выносливостью:
- ангиотензинпревращающий фермент (АПФ)
- эритропоэтин (EPO), увеличивает эритропоэз
- ангиогенные факторы роста, например VEGF
- рецептор δ, активирующий пролиферацию пероксисом (PPAR-δ), кодирующий ферменты окисления жирных кислот, как уже было показано, увеличивают резистентность у трансгенных мышей
- индуцируемый фактор гипоксии (HIF), который действует на эритропоэз
- PGC1α может повышать устойчивость к усталость и аэробные навыки
Следующие гены связаны с ростом мышечной массы:
- механический фактор роста (FGM)
- инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1)
- другие факторы роста
- фактор роста — инсулиноподобный связывающий белок (IGFBP)
- гормон роста (GH)
- андрогенный мышечный рецептор
- мышечный глюкокортикоидный рецептор
- белок, связывающий половые гормоны (SHBG)
- миостатин, который является ингибитором роста мышц
Другие гены могут повышать порог устойчивости к боль и усталость:
- эндорфины и энцефалины
- нейромедиаторные рецепторы
- ферменты метаболизма нейротрансмиттеров
- белки-переносчики допамина, норадреналина и серотонина
В отношении некоторых из вышеупомянутых генов уже проводятся исследования, способные продемонстрировать, как генная терапия способна улучшить физические способности. Например, была проанализирована эффективность внутримышечной инъекции гена ЭПО с применением электрических импульсов для оптимизации процесса трансдукции (факторы). Ген был электрически введен мышам, кроликам и обезьянам, чтобы проверить его производство белка и биологические эффекты. Исследование пришло к выводу, что инъецированный ген ЕРО привел к повышению концентрации циркулирующего эритропоэтина, что свидетельствует о большом потенциале генной терапии для производства ЭПО.
Ингибирование миостатина , член суперсемейства трансформирующий фактор роста (TGF) -β, отрицательный регулятор роста скелетных мышц, становится возможным благодаря введению специфических антител или лекарств, которые связываются с самим миостатином. Уже показано, что эта терапия приводит к значительному росту мышечной ткани. Уже некоторые эксперименты по манипуляции генами с этим геном на мышах создали супер грызунов.
При генетическом допинге несколько копий гена, кодирующего IGF-1, можно вставить в скелетную мышцу сильный, вызывая неконтролируемое увеличение мышечной массы из-за гипертрофии и гиперплазии мышечных клеток. Эта вставка соматического гена может быть достигнута путем использования двух альтернативных векторов: плазмид или вирусов.
Эта новая форма допинга определяет много трудностей при проведении тестов на обнаружение. Обнаружение генетического допинга может быть достигнуто с помощью ряда подходов, включая как прямые, так и косвенные методы, однако эти тесты в настоящее время все еще находятся на стадии оптимизации.
Возможный четкий и быстрый тест может быть основан на простом анализе крови, который позволяет выявить инородную ДНК, присутствующую в периферической крови. Первые эксперименты были проведены на лабораторных морских свинках, которым практиковалось генетическое внутримышечное допирование.
Проведенные анализы показали, что тест эффективен даже для небольших количеств крови и до 56 дней после приема. Достоверность исследования была затем подтверждена на 327 образцах крови, взятых как профессиональными, так и любительскими спортсменами.
Или можно использовать иммунные ответы, поскольку наиболее эффективные методы генетической модификации включают использование вирусных векторов. В большинстве случаев эти векторы приводят к иммунным реакциям, которые ограничивают повторное лечение. Эти иммунные ответы можно использовать в качестве индикатора возможных генетических манипуляций.
Возможные методы обнаружения генетического допинга (Оливейра)
Конечно, этот новый рубеж медицины и, следовательно, допинга принесет в ближайшие годы множество новых допинг-препаратов с невообразимым потенциалом. Возможность непосредственного взаимодействия с генами, которые влияют на физические способности, может превратить людей в суперменов , сделает тела идеальными, однако в дополнение к неограниченным возможностям, которым генная терапия может также принести риски, связанные с ее злоупотреблением они все еще немыслимы. Только будущая история когда-нибудь сможет показать, на что способен человек, если соответствующим образом генетически манипулировать.