Sværere at opdage end EPO, gendoping er en mindre rapporteret front i kampen for ren cykling
Doping- og antidopinghistorien er noget som Wile E. Coyote, der jagter Road Runner: uanset hvor tæt Wile E. kommer på Road Runner, er sidstnævnte altid et skridt foran. Dette virker endnu mere tilfældet for et nyt, skyggefuldt hjørne af doping, der kan lyde som et science fiction-manuskript, men som faktisk har eksisteret i mindst to årtier: gen (eller genetisk) doping.
Men på trods af den hurtige udvikling af gendoping kan en ny testmetodologi for gendoping repræsentere et vigtigt vendepunkt mod brugen af gener til præstationsforbedrende formål.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) blev præsenteret på University of Stirling, Skotland, i begyndelsen af september og er en af de meget få kendte tests mod gendoping.
Metoden er udviklet af en gruppe videnskabsmænd fra det tekniske universitet i Delft, Holland, og den vil konkurrere mod mere end 300 andre hold ved 2018's Genetically Engineered Machine-konkurrence; prisuddelingen vil blive afholdt i Boston, MA, den 28. oktober.
Først og fremmest: hvad er gendoping?
Gendoping er 'misbrug' af genterapi til præstationsforbedrende formål. Genterapi er på den anden side en teknik, der bruger gener frem for medicin eller operationer til at behandle eller forebygge sygdomme.
Terapien består i levering af eksternt genetisk materiale til en patients celler. Det genetiske materiale – som indeholder et specifikt udtryk, der aktiverer de proteiner, der bruges til at behandle sygdommen – indsættes i cellerne ved hjælp af en ekstern vektor (norm alt en virus).
Lad os f.eks. tage EPO. Erythropoietin – det protein, der stimulerer produktionen af røde blodlegemer i knoglemarven og som følge heraf øger niveauet af hæmoglobin i kroppen og ilttilførslen til vævene – udskilles norm alt af nyrerne.
EPO-indsprøjtninger har været den berygtede præstationsforbedring, som cyklister misbrugte i flere år, især i 90'erne.
I dag, selvom tilfælde af EPO-positivitet stadig rapporteres, er det blevet sværere at slippe af sted med denne praksis, da antidopingkontroller kan opdage ekstern EPO ret effektivt i dag.
Gen-doping- alternativet, som øger EPO-produktionen gennem indsættelse af nyt genetisk materiale i en atlet, ville dog i sidste ende ligne et naturligt produkt af atletens egen fysiologi og ikke som et forbudt stof.
Selvom genterapi stadig kun bruges til sjældne sygdomme, der ikke kan helbredes (såsom alvorlig kombineret immundefekt, blindhed, kræft og neurodegenerative sygdomme), har forskere indrømmet, at folk fra sportens verden har henvendt sig til dem og bedt dem om at bruge disse terapier som en måde at forbedre deres sportspræstationer på.
WADA og gendoping
World Anti Doping Agency (WADA) arrangerede den første workshop for at diskutere gendoping og dens trusler i 2002, mens praksisen blev opført på WADAs liste over ulovlige stoffer og metoder året efter.
Siden da har WADA brugt en del af sine ressourcer på at muliggøre påvisning af gendoping (inklusive oprettelsen af flere grupper og paneler af gendoping-eksperter), og i 2016 blev en rutinetest for EPO-gen-doping implementeret i det WADA-akkrediterede laboratorium i Australien, Australian Sports Drug Testing Laboratory.
Testmetoderne for gendoping kan dog være besværlige og kræver et bredt kendskab til en specifik DNA-sekvens for den faktiske testpraksis.
Metoden foreslået af ADOPE fokuserer på den anden side på målrettet sekventering og kombinerer de gavnlige principper fra de andre metoder på en potentielt mere effektiv og målrettet måde.
ADOPE-testmetoden
ADOPE-testmetoden er blevet udviklet gennem test udført på bovint blod, og den er struktureret i to faser: den første er en præ-screeningsfase, der retter sig mod et potentielt gen-doteret blod, mens den anden retter sig mod specifikke genetiske sekvenser til verificere, om DNA'et virkelig er blevet gentopet eller ej.
'På forhåndsskærmen,' forklarer Jard Mattens, Human Practices Manager for TU Delft-teamet, der udviklede ADOPE, 'udvikler vi brugen af såkaldte dextrin-capped guld-nanopartikler til gen-doping-detektion.
'Princippet er baseret på det faktum, at guld-nanopartikler inducerer en gradvis kvantificerbar farveændring af prøven, når den indeholder "doping"-DNA'et.'
For at arbejde på og teste et 'gen-doteret DNA' – men uden at skulle gen-dope atleter eller dyr – tilsatte TU Delft-holdet kunstigt kvægblod med adskillige komplementære DNA-sekvenser.
Målet med deres test var at målrette og finde de 'gen-dopede' sekvenser, de tilføjede i blodet.
'Vi bruger kvægblod som en god erstatning for menneskeblod, da princippet fungerer på samme måde,' forklarer Mattens.
'Til vores test tilføjer vi flere DNA-typer til dette bovine blod i forskellige koncentrationer for at efterligne koncentrationsudviklingen over tid i overensstemmelse med det, vi tidligere modellerede for mennesker.
'Fra det tidspunkt vil vores påvisningsmetode være den samme, og det DNA, vi har tilføjet til kvægblodet, bør detekteres ved hjælp af vores metode.'
Når det potentielle gentopede blod er blevet identificeret på grund af ændring af dets farve, følger anden fase af testen, målrettet mod de specifikke sekvenser, der er blevet tilføjet til blodet.
'For at verificere denne indledende screening,' fortsætter Mattens, 'bruger vi et teknisk unikt og innovativt CRISPR-Cas – Transposase-fusionsprotein.
'Dette kan ses som en nanomaskine, der er i stand til specifikt at detektere de specifikke forskelle, der findes i gendoping-DNA.'
CRISPR, eller CRISPR-Cas9 (eller genredigering), er en anderledes og mere avanceret teknik, der gør det muligt for genetikere, der bruger to molekyler – et enzym kaldet Cas9 og et stykke RNA – for at producere en forandring (mutation) ind i DNA'et.
Denne teknik blev også forbudt af WADA fra begyndelsen af 2018 som en mere avanceret gen-dopingteknik, men i tilfældet ADOPE bruges CRISPR-CAS-teknikken til at finde det modificerede DNA i stedet for at modificere det.
Det specifikke ved ADOPE
Testmodellen udviklet af ADOPE er specifikt udtænkt og udviklet til at detektere det gen, der muliggør produktionen af EPO i den menneskelige krop, men da metoden er meget alsidig, hævder forskerne fra TU Delft, at den kan være 'udvidet til at påvise enhver form for gendoping.'
Baseret på den cyklus, hvor EPO er effektivt i kroppen, vil det mest sandsynlige tidspunkt, hvor atleter vil dope sig ved at bruge dette specifikke gen, være et godt stykke tid før konkurrencen – men samtidig andre gener, rettet mod forskellige proteiner og fysiologiske forbedringer, kan have en meget hurtigere effekt.
Det er grunden til, at ADOPE sigter mod at implementere de regelmæssige antidopingtests gennem hele trænings- og løbskalenderen.
Da det såkaldte 'cellefrie DNA', der er målrettet af testene, forventes at være meget lavt urinindhold (selv om det også er til stede her), virker ADOPE i øjeblikket kun på blodprøver og dets påvisning vinduet er stadig begrænset.
'Baseret på en eksperimentel test med ikke-menneskelige primater af Ni et al i 2011,' siger Mattens, 'forventer vi, at detektionsvinduet kun er et par uger.
'Yderligere udvikling af metoden kan få den samme metode til at fungere også for urin i fremtiden.'
Forskellen mellem ADOPE og andre tilgange
'De fleste [af de andre gentoping-tests] tilgange er afhængige af PCR-baserede reaktioner [Polymerase-kædereaktion: en teknik, der laver kopier af en specifik DNA-region in vitro], som har mange ulemper, ' tilføjer Mattens.
'Disse reaktioner er relativt besværlige og kræver omfattende forudgående viden om DNA-sekvensen. Desuden ved at bruge disse antidopingtestteknologier, hvilket gør sandsynligheden for at undgå opdagelse væsentligt højere.'
Alternativt fokuserer nogle andre testmetoder på hele genomsekvensen; det vil sige hele det genetiske materiale, der findes i en celle eller organisme.
Men ulempen ved denne tilgang er, at hele genomsekvensen skal tages i betragtning, hvilket er tidskrævende, ineffektivt og også kunne ses som en krænkelse af atleternes privatliv.
'Vores tilgang', siger Mattens, 'fokuserer på målrettet sekventering, som kombinerer fordelagtige principper fra begge tilgange på en komplementær måde.
'Den bruger specificitetsprincippet for PCR, men det kræver kun ét målsted på transgenet (men kræver flere steder til søgning), hvilket gør sandsynligheden for at undgå påvisning betydeligt lavere.
'[ADOPE] anvender sekventeringsprincippet for helgenom-sekventering, dog på en mere effektiv og målrettet måde, hvilket dramatisk reducerer mængden af data.
'Som et resultat mener vi, at målrettet sekventering er en meget bedre tilgang og fremtiden for gen-doping-detektion.'
