Moeiliker om op te spoor as EPO, geendoping is 'n minder gerapporteerde front in die stryd vir skoon fietsry
Die geskiedenis van doping en anti-doping is iets soos Wile E. Coyote wat die Road Runner jaag: maak nie saak hoe naby Wile E. aan die Road Runner kom nie, laasgenoemde is altyd een stap voor. Dit blyk selfs meer die geval te wees vir 'n nuwe, skaduagtige hoekie van doping wat dalk soos 'n wetenskapfiksie-skrif klink, maar eintlik al vir ten minste twee dekades bestaan: geen (of genetiese) doping.
Maar ten spyte van die vinnige ontwikkeling van geendoping, kan 'n nuwe toetsmetodologie vir geendotering 'n belangrike keerpunt verteenwoordig teen die gebruik van gene vir prestasieverbeteringsdoeleindes.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) is vroeg in September by die Universiteit van Stirling, Skotland, aangebied en is een van die min bekende toetse teen geendoping.
Die metode is ontwikkel deur 'n groep wetenskaplikes van die Tegniese Universiteit van Delft, Nederland, en dit sal teen meer as 300 ander spanne meeding by die 2018 se Geneties Engineered Machine-kompetisie; die toekenningseremonie sal op 28 Oktober in Boston, MA, gehou word.
Eerste dinge eerste: wat is geendoping?
Geendoping is die 'misbruik' van geenterapie vir prestasieverbeteringsdoeleindes. Geenterapie, aan die ander kant, is 'n tegniek wat gene eerder as dwelms of operasies gebruik om siektes te behandel of te voorkom.
Die terapie bestaan uit die aflewering van eksterne genetiese materiaal in 'n pasiënt se selle. Die genetiese materiaal – wat 'n spesifieke uitdrukking bevat wat die proteïene aktiveer wat gebruik word om die siekte te behandel – word met 'n eksterne vektor (gewoonlik 'n virus) in die selle geplaas.
Kom ons neem EPO, byvoorbeeld. Die Eritropoïetien – die proteïen wat die produksie van rooibloedselle in die beenmurg stimuleer, en gevolglik die vlakke van hemoglobien in die liggaam en die suurstoflewering na die weefsels verhoog – word normaalweg deur die niere afgeskei.
EPO-inspuitings was die berugte prestasieverbetering wat fietsryers vir etlike jare mishandel het, veral in die 90's.
Vandag, al word gevalle van EPO-positiwiteit steeds aangemeld, het dit moeiliker geword om met hierdie praktyk weg te kom, aangesien anti-doping-kontroles eksterne EPO deesdae redelik doeltreffend kan opspoor.
Die geendotering- alternatief, wat EPO-produksie verhoog deur die invoeging van nuwe genetiese materiaal in 'n atleet, sal egter uiteindelik soos 'n natuurlike produk van die atleet se eie fisiologie lyk en nie soos 'n verbode middel nie.
Alhoewel geenterapie steeds net gebruik word vir seldsame siektes wat geen genesing het nie (soos ernstige gekombineerde immuniteitsgebrek, blindheid, kanker en neurodegeneratiewe siektes), het wetenskaplikes erken dat mense uit die sportwêreld hulle genader en gevra het om te gebruik hierdie terapieë as 'n manier om hul sportprestasies te verbeter.
WADA en geendoping
Die World Anti Doping Agency (WADA) het in 2002 die eerste werkswinkel gereël om geendoping en die bedreigings daarvan te bespreek, terwyl die praktyk die jaar daarna op WADA se lys van onwettige middels en metodes gelys is.
Sedertdien het WADA 'n deel van sy hulpbronne bestee om die opsporing van geendoping moontlik te maak (insluitend die skepping van verskeie groepe en panele van geendopingkundiges), en in 2016 is 'n roetine-toets vir EPO geendoping geïmplementeer in die WADA-geakkrediteerde laboratorium in Australië, die Australian Sports Drug Testing Laboratory.
Die toetsmetodologieë vir geendoping kan egter moeisaam wees en vereis 'n wye kennis van 'n spesifieke DNS-volgorde vir die werklike toetspraktyk.
Die metode wat deur ADOPE voorgestel word, daarenteen, fokus op geteikende volgordebepaling en kombineer die voordelige beginsels van die ander metodes op 'n potensieel meer doeltreffende en geteikende manier.
Die ADOPE-toetsmetodologie
ADOPE-toetsmetodologie is ontwikkel deur toetse wat op beesbloed uitgevoer is en dit is in twee fases gestruktureer: die eerste een is 'n voor-keuringsfase wat 'n potensiële geen-gedoteerde bloed teiken, terwyl die tweede spesifieke genetiese volgordes teiken om verifieer of die DNA werklik geen-gedoteer is of nie.
'In die voorskerm,' verduidelik Jard Mattens, Menslike Praktyke Bestuurder van die TU Delft-span wat ADOPE ontwikkel het, 'ontwikkel ons die gebruik van sogenaamde dekstrien-bedekte goue nanopartikels vir die opsporing van geendoping.
'Die beginsel is gebaseer op die feit dat goue nanopartikels 'n geleidelike kwantifiseerbare kleurverandering van die monster veroorsaak wanneer dit die "doping" DNA bevat.'
Om aan 'n 'geen-gedoteerde DNS' te werk en te toets – maar sonder dat dit nodig is om atlete of diere werklik te gene-dopeer – het die TU Delft-span beesbloed kunsmatig 'gespuit' met verskeie komplementêre DNS-volgordes.
Die doel van hul toetse was om die 'geen-gedoteerde' reekse wat hulle in die bloed gevoeg het, te teiken en te vind.
'Ons gebruik beesbloed as 'n goeie plaasvervanger vir menslike bloed aangesien die beginsel op dieselfde manier werk,' verduidelik Mattens.
'Vir ons toets voeg ons verskeie DNS-tipes by hierdie beesbloed in verskillende konsentrasies om die konsentrasie-ontwikkeling oor tyd na te boots volgens wat ons voorheen vir mense gemodelleer het.
'Van daardie stadium af sal ons opsporingsmetode dieselfde wees en die DNS wat ons by die beesbloed gevoeg het, moet deur ons metode opgespoor word.'
Sodra die potensiële geen-gedoteerde bloed geïdentifiseer is as gevolg van verandering van sy kleur, volg die tweede fase van die toets, wat die spesifieke volgordes wat by die bloed gevoeg is, teiken.
'Om hierdie aanvanklike sifting te verifieer,' gaan Mattens voort, 'gebruik ons 'n tegnies unieke en innoverende CRISPR-Cas – Transposase-fusieproteïen.
'Dit kan gesien word as 'n nanomasjien wat in staat is om spesifiek die spesifieke verskille aanwesig in geen-doping-DNS op te spoor.'
Die CRISPR, of CRISPR-Cas9 (of geenredigering), is 'n ander en meer gevorderde tegniek wat genetici toelaat wat twee molekules gebruik – 'n ensiem genaamd Cas9 en 'n stuk RNA – om 'n verandering (mutasie) in die DNA.
Hierdie tegniek is ook vanaf die begin van 2018 deur WADA verbied as 'n meer gevorderde geendopingtegniek, maar in die geval van ADOPE word die CRISPR-CAS-tegniek gebruik om die gewysigde DNS te vind in plaas daarvan om dit te wysig.
Die spesifisiteit van ADOPE
Die model van toetsing wat deur ADOPE ontwikkel is, is spesifiek bedink en ontwikkel om die geen op te spoor wat die produksie van EPO in die menslike liggaam moontlik maak, maar aangesien die metodologie baie veelsydig is, beweer die navorsers van TU Delft dit kan wees 'uitgebrei om enige soort geendoping op te spoor.'
Op grond van die siklus waartydens EPO effektief in die liggaam is, sal die mees waarskynlike tyd wanneer atlete hierdie spesifieke geen sal dophou, lank voor kompetisie wees – maar terselfdertyd sal ander gene, wat verskillende proteïene en fisiologiese teiken verbeterings, kan 'n baie vinniger effek hê.
Daarom beoog ADOPE om die gereelde anti-doping-toetse deur die hele oefen- en wedrenkalender te implementeer.
Aangesien die sogenaamde 'selvrye DNA' wat deur die toetse geteiken word, na verwagting baie laag in urine sal wees (hoewel dit ook hier teenwoordig is), werk ADOPE voorlopig net op bloedmonsters en die opsporing daarvan venster is steeds beperk.
'Op grond van 'n eksperimentele toets met nie-menslike primate deur Ni et al in 2011,' sê Mattens, 'verwag ons dat die opsporingsvenster net 'n paar weke sal wees.
'Verdere ontwikkeling van die metode sal dalk dieselfde metode in die toekoms ook vir urine laat werk.'
Die verskil tussen ADOPE en ander benaderings
'Die meeste [van die ander geendotering-toetsing]-benaderings maak staat op PCR-gebaseerde reaksies [Polymerase-kettingreaksie: 'n tegniek wat kopieë van 'n spesifieke DNS-streek in vitro maak], wat baie nadele het, ' voeg Mattens by.
'Hierdie reaksies is relatief moeisaam en vereis uitgebreide vorige kennis van die DNS-volgorde. Verder, die gebruik van hierdie teen-doping-toetstegnologieë, wat die waarskynlikheid om opsporing te ontduik aansienlik groter maak.'
Alternatiewelik fokus sommige ander toetspraktyke op die hele genoomvolgorde; dit wil sê die hele genetiese materiaal wat in 'n sel of organisme teenwoordig is.
Maar die nadeel van hierdie benadering is dat die hele genoomvolgorde in ag geneem moet word, wat tydrowend, ondoeltreffend is en ook gesien kan word as 'n inbreuk op atlete se privaatheid.
'Ons benadering,' sê Mattens, 'fokus op geteikende volgordebepaling, wat voordelige beginsels van beide benaderings op 'n komplementêre wyse kombineer.
'Dit gebruik die spesifisiteitsbeginsel van PCR, maar dit vereis slegs een teikenplek op die transgeen (maar vereis veelvuldige werwe om te soek), wat die waarskynlikheid om opsporing te ontduik aansienlik laer maak.
'[ADOPE] gebruik die volgordebepalingsbeginsel van heelgenoomvolgordebepaling, maar op 'n meer doeltreffende en doeltreffende manier, wat die hoeveelheid data dramaties verminder.
'Gevolglik glo ons dat geteikende volgordebepaling 'n baie beter benadering en die toekoms van geen-doping-opsporing is.'
