Mas mahirap matukoy kaysa sa EPO, ang gene doping ay hindi gaanong naiulat na harap sa paglaban para sa malinis na pagbibisikleta
Ang kasaysayan ng doping at anti-doping ay katulad ni Wile E. Coyote na humahabol sa Road Runner: gaano man kalapit si Wile E. sa Road Runner, ang huli ay palaging isang hakbang sa unahan. Ito ay tila higit pa sa kaso para sa isang bago, madilim na sulok ng doping na maaaring mukhang isang script ng science-fiction, ngunit aktwal na umiiral nang hindi bababa sa dalawang dekada: gene (o genetic) doping.
Ngunit sa kabila ng mabilis na pag-unlad ng gene doping, ang isang bagong pamamaraan ng pagsubok para sa gene doping ay maaaring kumakatawan sa isang mahalagang pagbabago laban sa paggamit ng mga gene para sa mga layunin ng pagpapahusay ng pagganap.
Ang ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) ay ipinakita sa University of Stirling, Scotland, noong unang bahagi ng Setyembre at isa ito sa napakakaunting kilalang pagsubok laban sa gene doping.
Ang pamamaraan ay binuo ng isang grupo ng mga siyentipiko ng Technical University of Delft, Netherlands, at ito ay makikipagkumpitensya laban sa higit sa 300 iba pang mga koponan sa kompetisyon ng Genetically Engineered Machine noong 2018; gaganapin ang award ceremony sa Boston, MA, sa ika-28 ng Oktubre.
Unang una: ano ang gene doping?
Ang Gene doping ay ang 'maling paggamit' ng gene therapy para sa mga layunin ng pagpapahusay ng pagganap. Ang gene therapy, sa kabilang banda, ay isang pamamaraan na gumagamit ng mga gene kaysa sa mga gamot o operasyon upang gamutin o maiwasan ang mga sakit.
Ang therapy ay binubuo sa paghahatid ng panlabas na genetic material sa mga selula ng pasyente. Ang genetic material – na naglalaman ng isang partikular na expression na nagpapagana sa mga protina na ginagamit sa paggamot sa sakit – ay ipinapasok sa mga cell gamit ang isang panlabas na vector (karaniwang isang virus).
Kunin natin ang EPO, halimbawa. Ang Erythropoietin – ang protina na nagpapasigla sa paggawa ng mga pulang selula ng dugo sa bone marrow, at dahil dito ay nagpapataas ng mga antas ng hemoglobin sa katawan at ang paghahatid ng oxygen sa mga tisyu – ay karaniwang inilalabas ng mga bato.
Ang EPO injection ay ang kilalang-kilalang pagpapahusay sa performance na inabuso ng mga siklista sa loob ng ilang taon, lalo na noong 90s.
Ngayon, kahit na naiulat pa rin ang mga kaso ng pagiging positibo sa EPO, nagiging mas mahirap na makatakas sa kasanayang ito dahil ang mga kontrol sa anti-doping ay nakakatuklas ng panlabas na EPO nang medyo mahusay sa ngayon.
Gayunpaman, ang gene doping alternative, na nagpapahusay sa produksyon ng EPO sa pamamagitan ng pagpasok ng bagong genetic material sa isang atleta, ay magmumukhang natural na produkto ng sariling pisyolohiya ng atleta at hindi tulad ng isang ipinagbabawal na substance.
Bagama't ginagamit pa rin ang gene therapy para sa mga bihirang sakit na walang lunas (tulad ng malubhang pinagsamang immunodeficiency, pagkabulag, kanser at mga sakit na neurodegenerative) inamin ng mga siyentipiko na ang mga tao mula sa mundo ng sports ay lumapit sa kanila at hiniling sa kanila na gamitin ang mga therapies na ito bilang isang paraan upang mapahusay ang kanilang mga sport performance.
WADA at gene doping
Inorganisa ng World Anti Doping Agency (WADA) ang unang workshop upang talakayin ang gene doping at ang mga banta nito noong 2002, habang ang pagsasanay ay nakalista sa listahan ng mga ilegal na substance at pamamaraan ng WADA sa susunod na taon.
Mula noon ay inilalaan na ng WADA ang bahagi ng mga mapagkukunan nito upang paganahin ang pag-detect ng gene doping (kabilang ang paglikha ng ilang grupo at panel ng mga eksperto sa gene doping), at noong 2016 ay ipinatupad ang isang regular na pagsubok para sa EPO gene-doping. sa WADA-accredited na laboratoryo sa Australia, ang Australian Sports Drug Testing Laboratory.
Gayunpaman, ang mga pamamaraan ng pagsubok para sa doping ng gene ay maaaring maging mahirap at nangangailangan ng malawak na kaalaman sa isang partikular na pagkakasunud-sunod ng DNA para sa aktwal na kasanayan sa pagsubok.
Ang pamamaraang iminungkahi ng ADOPE, sa kabilang banda, ay nakatuon sa naka-target na pagkakasunud-sunod at pinagsasama ang mga kapaki-pakinabang na prinsipyo ng iba pang mga pamamaraan sa isang potensyal na mas mahusay at naka-target na paraan.
The ADOPE testing methodology
Ang ADOPE testing methodology ay binuo sa pamamagitan ng mga pagsusuring isinagawa sa bovine blood at ito ay nakabalangkas sa dalawang yugto: ang una ay isang pre-screening phase na nagta-target ng potensyal na gene-doped na dugo, habang ang pangalawa ay nagta-target ng mga partikular na genetic sequence sa i-verify kung ang DNA ay tunay na na-gene-doped o hindi.
'Sa pre-screen, ' paliwanag ni Jard Mattens, Human Practices Manager ng TU Delft team na bumuo ng ADOPE, 'paunlad pa namin ang paggamit ng tinatawag na dextrin-capped gold nanoparticle para sa gene doping detection.
'Ang prinsipyo ay nakabatay sa katotohanan na ang mga gold nanoparticle ay nag-uudyok ng unti-unting nasusukat na pagbabago ng kulay ng sample kapag naglalaman ito ng "doping" na DNA.'
Upang makapagtrabaho at masubok ang isang 'gene-doped DNA' – ngunit hindi na kailangang aktwal na mag-gene-dope ng mga atleta o hayop – ang TU Delft team ay artipisyal na 'nag-spike' ng dugo ng baka na may ilang komplementaryong DNA sequence.
Ang layunin ng kanilang mga pagsusuri ay i-target at hanapin ang mga 'gene-doped' na sequence na idinagdag nila sa dugo.
'Gumagamit kami ng dugo ng baka bilang mabuting kapalit ng dugo ng tao dahil gumagana ang prinsipyo sa parehong paraan, ' paliwanag ni Mattens.
'Para sa aming pagsusuri, nagdaragdag kami ng ilang uri ng DNA sa dugo ng baka na ito sa iba't ibang konsentrasyon upang gayahin ang pagbuo ng konsentrasyon sa paglipas ng panahon ayon sa kung ano ang ginawa namin dati para sa mga tao.
'Mula sa puntong iyon sa aming paraan ng pagtuklas ay magiging pareho at ang DNA na idinagdag namin sa dugo ng baka ay dapat matukoy ng aming pamamaraan.'
Kapag natukoy na ang potensyal na gene-doped na dugo dahil sa pagbabago ng kulay nito, susunod ang ikalawang yugto ng pagsusuri, na nagta-target sa mga partikular na sequence na idinagdag sa dugo.
'Upang i-verify ang paunang screening na ito, ' patuloy ni Mattens, 'gumagamit kami ng teknikal na kakaiba at makabagong CRISPR-Cas – Transposase fusion protein.
'Ito ay makikita bilang isang nanomachine na partikular na nakakatuklas ng mga partikular na pagkakaiba sa gene doping DNA.'
Ang CRISPR, o CRISPR-Cas9 (o pag-edit ng gene), ay isang iba at mas advanced na pamamaraan na nagpapahintulot sa mga geneticist na gumagamit ng dalawang molekula – isang enzyme na tinatawag na Cas9 at isang piraso ng RNA – upang makagawa ng pagbabago (mutation) sa DNA.
Ang diskarteng ito ay pinagbawalan din ng WADA mula sa simula ng 2018 bilang isang mas advanced na gene-doping technique, ngunit sa kaso ng ADOPE ang CRISPR-CAS technique ay ginagamit upang mahanap ang binagong DNA sa halip na baguhin ito.
Ang pagtitiyak ng ADOPE
Ang modelo ng pagsubok na binuo ng ADOPE ay partikular na inisip at binuo upang makita ang gene na nagbibigay-daan sa paggawa ng EPO sa katawan ng tao, ngunit dahil ang pamamaraan ay lubos na maraming nalalaman, sinasabi ng mga mananaliksik ng TU Delft na maaari itong maging 'pinalawak upang makita ang anumang uri ng gene doping.'
Batay sa cycle kung saan epektibo ang EPO sa katawan, ang pinakamalamang na oras kung kailan mag-dope ang mga atleta gamit ang partikular na gene na ito ay bago ang kompetisyon – ngunit kasabay nito, ang iba pang mga gene, na nagta-target ng iba't ibang protina at physiological mga pagpapahusay, maaaring magkaroon ng mas mabilis na epekto.
Iyon ang dahilan kung bakit nilalayon ng ADOPE na ipatupad ang mga regular na anti-doping test sa buong kalendaryo ng pagsasanay at karera.
Gayunpaman, dahil ang tinatawag na 'cell free DNA' na tina-target ng mga pagsusuri ay inaasahang napakababa sa ihi (bagaman naroroon din dito), sa ngayon ay gumagana lamang ang ADOPE sa mga sample ng dugo at pagtuklas nito limitado pa rin ang window.
'Batay sa isang eksperimental na pagsubok sa mga non-human primate ni Ni et al noong 2011, ' sabi ni Mattens, 'inaasahan namin na ilang linggo lang ang detection window.
'Ang karagdagang pag-unlad ng pamamaraan ay maaaring gawing epektibo ang parehong paraan para sa ihi sa hinaharap.'
Ang pagkakaiba sa pagitan ng ADOPE at iba pang diskarte
'Karamihan sa [sa iba pang pagsusuri sa doping ng gene] ay umaasa sa mga reaksyon na nakabatay sa PCR [Polymerase chain reaction: isang pamamaraan na gumagawa ng mga kopya ng isang partikular na rehiyon ng DNA sa vitro], na mayroong maraming mga disbentaha, ' idinagdag ni Mattens.
'Ang mga reaksyong ito ay medyo matrabaho at nangangailangan ng malawak na dating kaalaman sa sequence ng DNA. Higit pa rito, gamit ang mga anti-doping testing na teknolohiyang ito, na ginagawang mas mataas ang posibilidad ng pag-iwas sa pagtuklas.'
Bilang kahalili, ang ilang iba pang mga kasanayan sa pagsubok ay nakatuon sa buong pagkakasunud-sunod ng genome; ibig sabihin, ang buong genetic material na nasa isang cell o organismo.
Ngunit ang downside ng diskarteng ito ay ang buong genome sequence ay dapat isaalang-alang, na nakakaubos ng oras, hindi epektibo at maaari ding makita bilang isang pagsalakay sa privacy ng mga atleta.
'Ang aming diskarte, ' sabi ni Mattens, 'nakatuon sa naka-target na pagkakasunud-sunod, na pinagsasama-sama ang mga kapaki-pakinabang na prinsipyo mula sa parehong mga diskarte sa isang komplementaryong paraan.
'Ginagamit nito ang prinsipyo ng pagtitiyak ng PCR, gayunpaman, nangangailangan lamang ito ng isang target na site sa transgene (ngunit nangangailangan ng maraming site para sa paghahanap), na ginagawang mas mababa ang posibilidad ng pag-iwas sa pagtuklas.
Ginagamit ng '[ADOPE] ang prinsipyo ng sequencing ng buong genome sequencing, gayunpaman sa mas mahusay at naka-target na paraan, na kapansin-pansing binabawasan ang dami ng data.
'Bilang resulta, naniniwala kaming ang naka-target na sequencing ay isang mas mahusay na diskarte at ang hinaharap ng pag-detect ng doping ng gene.'
