Генный допинг - Gene doping

Часть серия на
Допинг в спорте
Белые таблеткиИгла для подкожных инъекций
Вещества и виды

Генный допинг гипотетическое нетерапевтическое использование генная терапия спортсменами, чтобы улучшить свои результаты в тех спортивные события которые запрещают такое применение технологии генетической модификации,[1][2] и по причинам, не связанным с лечением заболевания. По состоянию на апрель 2015 г., нет никаких доказательств того, что генный допинг использовался для улучшения спортивных результатов на каких-либо спортивных мероприятиях.[1] Генный допинг предполагает использование передача гена увеличивать или уменьшать экспрессия гена и биосинтез белка определенного человеческого белка; это может быть сделано путем непосредственного введения носителя гена человеку или путем взятия клеток у человека, трансфекции клеток и введения клеток обратно человеку.[1]

Историческое развитие интереса спортсменов к генному допингу и озабоченность по поводу рисков, связанных с генным допингом и способов его выявления, происходило параллельно с развитием области генной терапии, особенно с публикацией в 1998 г. трансгенная мышь сверхэкспрессия инсулиноподобный фактор роста 1 это было намного сильнее, чем у нормальных мышей, даже в пожилом возрасте, доклинические исследования, опубликованные в 2002 г. эритропоэтин (EPO) с помощью генной терапии, и публикация в 2004 году создания «марафонской мыши» с гораздо большей выносливостью, чем нормальные мыши, созданной путем доставки гена, экспрессирующего Гамма PPAR к мышам. С учеными, создавшими эти публикации, напрямую связались спортсмены и тренеры, желающие получить доступ к технологии. Общественность узнала об этой деятельности в 2006 году, когда такие усилия были частью доказательств, представленных в суде над немецким тренером.

Сами ученые, а также органы, в том числе Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА), Международный олимпийский комитет, а Американская ассоциация развития науки, начали обсуждать риск генного допинга в 2001 году, а к 2003 году ВАДА добавило генный допинг в список запрещенных допинговых практик, а вскоре после этого начало финансирование исследований методов выявления генного допинга.

Генетическое улучшение включает манипуляции с генами или передача гена здоровыми спортсменами с целью улучшения их физических показателей. Генетическое улучшение включает в себя генный допинг и потенциально может стать причиной злоупотреблений среди спортсменов, открывая дверь для политических и этических противоречий.[3]

История генного допинга

История озабоченности по поводу возможности генного допинга следует за история генной терапии, медицинское использование генов для лечения заболеваний, которое было впервые клинически протестировано в 1990-х годах.[4] Интерес спортивного сообщества был особенно подстегнут созданием в университетской лаборатории "могучей мыши", созданной путем введения вируса, несущего ген, экспрессирующий инсулиноподобный фактор роста 1 мышам; мыши были сильнее и оставались сильными даже в старости, без упражнений.[4] В лаборатории искали методы лечения атрофия мышц болезни, но когда их работа была обнародована, лаборатория была завалена звонками от спортсменов, нуждающихся в лечении, и один тренер предлагал всю свою команду.[5] Ученый рассказал Нью-Йорк Таймс в 2007 году: «Должен признать, я был весьма удивлен. Люди пытались соблазнить меня, говоря что-то вроде:« Это поможет продвинуть ваши исследования ». Некоторые предлагали мне заплатить ". Он также сказал Раз что каждый раз, когда публикуется подобное исследование, ему звонят и объясняют, что даже если лечение будет готово к применению у людей, на что уйдут годы, возникнет серьезный риск, включая смерть; Он также сказал, что даже после того, как он это объяснит, спортсмены все равно этого хотят.[5]

В 1999 году область генной терапии была отброшена, когда Джесси Гелсингер умер в клинических испытаниях генной терапии, страдая массивной воспалительной реакцией на препарат.[4][6] Это привело к тому, что регулирующие органы в США и Европе ужесточили требования безопасности при клинических испытаниях даже сверх первоначальных ограничений, которые были введены в начале эры биотехнологии для борьбы с рисками рекомбинантная ДНК.[7]

В июне 2001 года Теодор Фридман, один из пионеров генной терапии, и Иоганн Олав Косс олимпийский чемпион по конькобежному спорту, опубликовал статью, которая стала первым публичным предупреждением о генном допинге.[7][8] Также в июне 2001 года рабочая группа по генной терапии, созванная Медицинской комиссией Международного олимпийского комитета, отметила, что «мы знаем, что существует возможность злоупотребления лекарствами для генной терапии, и мы начнем устанавливать процедуры и состояние - современные методы тестирования для выявления спортсменов, которые могут злоупотреблять такой технологией ».[7]

В 2002 году было опубликовано исследование о доклинической генной терапии под названием Repoxygen, который доставил кодирующий ген эритропоэтин (EPO) в качестве потенциального лечения анемия.[4] Ученым из этой компании также звонили спортсмены и тренеры.[4] В том же году Всемирное антидопинговое агентство провела первую встречу, чтобы обсудить риск генного допинга,[7][9] и США Президентский совет по биоэтике обсудили генный допинг в контексте улучшение человека на нескольких сеансах.[10][11][12]

В 2003 году область генной терапии сделала шаг вперед и шаг назад; одобрен первый препарат генной терапии, Гендицина, который был одобрен в Китае для лечения некоторых видов рака,[13] но дети во Франции, которые, казалось бы, успешно лечили генную терапию от тяжелый комбинированный иммунодефицит (нечеловеческий) начал развиваться лейкоз.[6] В 2003 г. BALCO скандал стал достоянием общественности, в ходе которого химики, тренеры и спортсмены сговорились уклониться от допинг-контроля с помощью новых и необнаруживаемых допинговых веществ.[7] В 2003 году Всемирное допинговое агентство активно включило генный допинг в список запрещенных допинговых практик.[4] Также в 2003 году симпозиум, созванный Американская ассоциация развития науки сосредоточился на проблеме.[14]

Исследование, опубликованное в 2004 году, показало, что мышам, которым вводили генную терапию, кодирующую белок под названием Гамма PPAR имели примерно вдвое большую выносливость по сравнению с необработанными мышами и были названы «марафонскими мышами»; этим ученым звонили спортсмены и тренеры.[4] Также в 2004 году Всемирное антидопинговое агентство начало финансировать исследования по выявлению генного допинга и сформировало постоянную группу экспертов, чтобы консультировать его по рискам и направлять финансирование.[4][9]

В 2006 году интерес спортсменов к генетическому допингу получил широкое освещение в СМИ из-за его упоминания во время суда над немецким тренером, который был обвинен и признан виновным в том, что давал своим спортсменам препараты для повышения производительности без их ведома; электронное письмо, в котором тренер пытался получить Repoxygen, было прочитано в открытом судебном заседании прокурором.[4][5] Это было первое публичное раскрытие того, что спортсмены интересовались генным допингом.[4]

В 2011 году был одобрен второй препарат для генной терапии; Неоваскулген, который доставляет кодирующий ген VEGF, был одобрен в России для лечения заболевание периферических артерий.[15][16]

В 2012 Глибера, лечение редкого наследственное заболевание, стал первым препаратом, одобренным для клинического использования в Европе или США.[17][18]

По мере развития области генной терапии возрастает риск того, что генный допинг станет реальностью.[6]

Агенты, используемые при генном допинге

Существует множество генов, представляющих интерес в качестве агентов генного допинга.[1][19][7] Они включают эритропоэтин, инсулиноподобный фактор роста 1, гормон роста человека, миостатин, фактор роста эндотелия сосудов, фактор роста фибробластов, эндорфин, энкефалин и альфа-актинин-3.[1][19]

Риски генного допинга были бы аналогичны рискам генной терапии: иммунная реакция на нативный белок, приводящая к эквиваленту генетическое заболевание, массивная воспалительная реакция, рак и смерть, и во всех случаях эти риски будут предприняты для краткосрочной выгоды, а не для лечения серьезного заболевания.[6][7]

Альфа-актинин-3

Альфа-актинин-3 находится только в скелетные мышцы у людей, и в нескольких генетических исследованиях был идентифицирован как имеющий разные полиморфизм у спортсменов мирового уровня по сравнению с нормальными людьми. Одна форма, которая заставляет ген производить больше белка, встречается у спринтеров и связана с повышенной мощностью; другая форма, которая заставляет ген вырабатывать меньше белка, встречается у спортсменов на выносливость.[19][20] Генные допинговые агенты могут быть разработаны либо с полиморфизмом, либо для спортсменов на выносливость, некоторая конструкция ДНК, которая мешает экспрессии, как малая интерферирующая РНК.[19]

Миостатин

Смотрите также: Гипертрофия мышц, связанная с миостатином

Миостатин это белок отвечает за подавление мышца дифференциация и рост. Удаление миостатина ген или иным образом ограничивая его выражение приводит к увеличению размера и силы мышц.[6] Это было продемонстрировано в нокаутные мыши без гена, который был назван "Шварценеггер мышей".[21] Люди, рожденные с дефектными генами, также могут служить «нокаут-моделями»; немецкий мальчик с мутацией в обеих копиях гена миостатина родился с хорошо развитыми мышцами.[22] Активный рост мышц продолжился после рождения, и мальчик смог поднимать тяжести до 3 кг в 4 года.[6] В работе, опубликованной в 2009 г., ученые указали фоллистатин с помощью генной терапии четырехглавой мышцы приматов, кроме человека, что привело к локальному мышечному росту, подобному мышиному.[6]

Эритропоэтин (ЭПО)

Эритропоэтин это гликопротеин что действует как гормон, контролируя производство красных кровяных телец. Спортсмены вводили белок ЭПО в качестве вещество, повышающее производительность на протяжении многих лет (допинг крови ). Когда дополнительный ЭПО увеличивает производство эритроцитов в кровотоке, это увеличивает количество кислорода, доступного для мышц, повышая выносливость спортсмена.[6][23] Недавние исследования показывают, что можно ввести животному еще один ген ЭПО, чтобы увеличить выработку ЭПО. эндогенно.[22] Гены ЭПО были успешно внедрены в мышей и обезьяны, и было обнаружено, что они увеличивают гематокриты у этих животных на целых 80 процентов.[22] Однако эндогенные и трансген производное EPO, вызванное аутоиммунный ответы у некоторых животных в виде тяжелых анемия.[22]

Инсулиноподобный фактор роста 1

Инсулиноподобный фактор роста 1 белок, участвующий в посредничестве гормон роста. Введение IGF-1 мышам привело к большему росту мышц и более быстрой регенерации мышц и нервов.[19][6] Если бы спортсмены использовали это, устойчивое производство IGF-1 могло бы вызвать сердечные заболевания и рак.[19]

Другие

Регулирование уровней белков, влияющих на психологию, также является потенциальной целью генного допинга; например восприятие боли зависит от эндорфины и энкефалины, реакция на стресс зависит от BDNF, и увеличение синтеза монамины смогли улучшить настроение спортсменов.[19] Препроэнкефалин вводили с помощью генной терапии с использованием репликационно-дефицитных Вирус простого герпеса, который нацелен на нервы, для мышей с результатами, достаточно хорошими, чтобы оправдать клиническое испытание фазы I на людях с неизлечимой болью.[6] Принять такой подход для спортсменов будет проблематично, поскольку обезболивание, вероятно, будет постоянным.[6]

VEGF был протестирован в клинических испытаниях на увеличение кровотока и рассматривался как потенциальный генный допинговый агент; однако долгосрочное наблюдение за участниками клинических испытаний показало плохие результаты.[6] То же самое и с фактор роста фибробластов.[6] Глюкагоноподобный пептид-1 увеличивает количество глюкоза в печени и вводился с помощью генной терапии в печень мышей, моделирующих диабет, и, как было показано, увеличивает глюконеогенез 'для спортсменов это сделало бы доступным больше энергии и уменьшило бы накопление молочная кислота.[6]

Обнаружение

В Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА) является основным регулирующий организация, занимающаяся проблемой выявления генного допинга.[9] Организация исследует как прямые, так и косвенные методы тестирования. Непосредственное обнаружение использования генной терапии обычно требует открытия рекомбинантные белки или вставка гена векторов, в то время как большинство косвенных методов включают обследование спортсмена в попытке обнаружить телесные изменения или структурные различия между эндогенный и рекомбинантные белки.[6][24][25]

Косвенные методы по своей природе более субъективны, так как становится очень трудно определить, какие аномалии являются доказательством генного допинга, а какие являются просто естественными, хотя и необычными, биологическими свойствами.[6] Например, Ээро Мянтйранта, Олимпийский лыжник по пересеченной местности У него произошла мутация, которая заставила его тело вырабатывать аномально большое количество красных кровяных телец. Было бы очень сложно определить, является ли уровень эритроцитов в Мянтюранте результатом врожденного генетического преимущества или искусственного.[26]

Исследование

Обзор 2016 года показал, что в литературе было выявлено около 120 полиморфизмов ДНК, связанных с некоторыми аспектами спортивных результатов, 77 из которых связаны с выносливостью и 43 - с мощностью. 11 были воспроизведены в трех или более исследованиях, и шесть были идентифицированы в полногеномные ассоциации исследований, но 29 не были воспроизведены по крайней мере в одном исследовании.[20]

11 реплицированных маркеров были:[20]

Выносливость
маркеры мощности / силы

Шесть маркеров GWAS были:[20]

Этика генного допинга

В Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА) определило, что любые нетерапевтические формы генетических манипуляций для улучшения спортивных результатов запрещены его кодексом. Существуют руководящие принципы, позволяющие определить, следует ли запрещать указанную технологию в спорте: если соблюдены два из трех условий, то технология запрещена в спорте (вредна для здоровья, повышает производительность и / или противоречит «духу спорта»). .[27]

Kayser et al. утверждать, что генный допинг может выровнять игровое поле если все спортсмены получат равный доступ. Критики утверждают, что любое терапевтическое вмешательство в целях, не связанных с лечением или улучшением здоровья, ставит под угрозу этические основы медицины и спорта.[28]

Высокие риски, связанные с генной терапией, могут быть перевешены возможностью спасти жизни людей с заболеваниями: по словам Алена Фишера, который участвовал в клинических испытаниях генной терапии у детей с тяжелый комбинированный иммунодефицит «Только умирающие люди будут иметь разумные основания для его применения. Использование генной терапии для лечения допинга является этически неприемлемым и глупым с научной точки зрения».[29] Как видно из прошлых случаев, в том числе стероидный тетрагидрогестринон (THG ), спортсмены могут выбрать включение рискованных генетических технологий в свои режимы тренировок.[3]

Основная точка зрения состоит в том, что генный допинг опасен и неэтичен, как и любое применение терапевтического вмешательства в нетерапевтических или улучшающих целях, и что он ставит под угрозу этическую основу медицины и дух спорта.[4][30][31][7][32] Другие, кто поддерживает улучшение человека в более широком смысле,[33] или те, кто видит ложную дихотомию между «естественным» и «искусственным» или отрицание роли технологий в улучшении спортивных результатов, не выступают против генного допинга и не поддерживают его.[34]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Момая А., Фавал М., Эстес Р. (апрель 2015 г.). «Вещества, улучшающие спортивные результаты: обзор литературы». Sports Med. 45 (4): 517–531. Дои:10.1007 / s40279-015-0308-9. PMID  25663250. S2CID  45124293.
  2. ^ Всемирное антидопинговое агентство Всемирный антидопинговый кодекс: Запрещенный список международных стандартов 2008 г. страницы 7-8
  3. ^ а б Уэллс ди-джей. 2008 г. «Генный допинг: шумиха и реальность». Br. J. Pharmacol. [Интернет] 154: 623–31.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я j k Барри, Патрик (2008). «В поисках золотых генов». Новости науки. 174 (3): 16–21. Дои:10.1002 / scin.2008.5591740321. JSTOR  20494726.
  5. ^ а б c Гретхен Рейнольдс для The New York Times. 3 июня 2007 г. ДНК преступника
  6. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п Гулд, Д. (2012). «Генный допинг: доставка генов для олимпийской победы». Британский журнал клинической фармакологии. 76 (2): 292–298. Дои:10.1111 / bcp.12010. ЧВК  3731603. PMID  23082866.
  7. ^ а б c d е ж грамм час Ван дер Гронде, Т; Де Хон, О; Haisma, H.J .; Питерс, Т. (2013). «Генный допинг: обзор и текущие последствия для спортсменов». Британский журнал спортивной медицины. 47 (11): 670–8. Дои:10.1136 / bjsports-2012-091288. PMID  23322893. S2CID  23370410.
  8. ^ Фридман, Т; Косс, Дж. О. (2001). «Передача генов и легкая атлетика - надвигающаяся проблема» (PDF). Молекулярная терапия. 3 (6): 819–20. Дои:10.1006 / mthe.2001.0347. PMID  11407894.
  9. ^ а б c Всемирное антидопинговое агентство. Генный допинг Страница архивирована 7 января 2016 г.
  10. ^ Президентский совет по биоэтике Повестка дня на 25-26 апреля 2002 г. [https://bioethicsarchive.georgetown.edu/pcbe/background/workpaper7.html Рабочий документ 7
  11. ^ Президентский совет по биоэтике 11-12 июля 2002 г. Повестка дня собрания Сессия 4
  12. ^ Президентский совет по биоэтике 12-13 сентября 2002 г. Сессия 7: Улучшение 5: Генетическое улучшение мышц, Х. Ли Суини, доктор философии, профессор и председатель кафедры физиологии Пенсильванского университета
  13. ^ Пирсон, Сью; Цзя, Хэпэн; Кандачи, Кейко (2004). «Китай одобрил первую генную терапию». Природа Биотехнологии. 22 (1): 3–4. Дои:10.1038 / nbt0104-3. ЧВК  7097065. PMID  14704685.
  14. ^ Связи с общественностью UCSD: 18 февраля 2003 г. Пресс-релиз: Больше, быстрее, сильнее: генетические улучшения и легкая атлетика
  15. ^ AdisInsight Генотерапия фактором роста эндотелия сосудов - HSCI Доступ к странице 5 июня 2016 г.
  16. ^ «Одобрено генная терапия для ЗПА». 6 декабря 2011 г.. Получено 5 августа 2015.
  17. ^ Ричардс, Сабрина (6 ноября 2012 г.). «Генная терапия приходит в Европу». Ученый.
  18. ^ Галлахер, Джеймс. (2 ноября 2012 г.) BBC News - Генная терапия: Glybera одобрена Европейской комиссией. BBC. Проверено 15 декабря 2012 года.
  19. ^ а б c d е ж грамм Бирзниеце, В (2015). «Допинг в спорте: последствия, вред и заблуждения». Журнал внутренней медицины. 45 (3): 239–48. Дои:10.1111 / imj.12629. PMID  25369881. S2CID  4983625.
  20. ^ а б c d Ахметов, И. И .; Федотовская, О. Н. (2015). Текущий прогресс в спортивной геномике. Успехи клинической химии. 70. С. 247–314. Дои:10.1016 / bs.acc.2015.03.003. ISBN  9780128033166. PMID  26231489. рассмотрение.
  21. ^ Cieszczyk, Pawel; MacIejewska, Agnieszka; Савчук, Марек (2009). «Генный допинг в современном спорте» (PDF). Журнал Биология упражнений. 5. Дои:10.4127 / jbe.2009.0021.
  22. ^ а б c d Гавиш, Б. Gratton, E; Харди, К. Дж. (1983). «Адиабатическая сжимаемость глобулярных белков». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 80 (3): 750–4. Bibcode:1983PNAS ... 80..750G. Дои:10.1073 / pnas.80.3.750. ЧВК  393457. PMID  6572366.
  23. ^ Диаманти-Кандаракис, Э; Konstantinopoulos, P.A .; Papailiou, J; Кандаракис, С. А .; Андреопулос, А; Сикиотис, Г. П. (2005). «Злоупотребление эритропоэтином и допинг гена эритропоэтина: стратегии обнаружения в эпоху генома». Спортивная медицина. 35 (10): 831–40. Дои:10.2165/00007256-200535100-00001. PMID  16180943. S2CID  9770266.
  24. ^ Oliveira, R. S .; Collares, T. F .; Smith, K. R .; Collares, T. V .; Сейшас, Ф. К. (2011). «Использование генов для повышения производительности: допинг или терапия?» (PDF). Бразильский журнал медико-биологических исследований. 44 (12): 1194–201. Дои:10.1590 / s0100-879x2011007500145. PMID  22030863.
  25. ^ Perez, I.C .; Le Guiner, C; Ni, Вт; Lyles, J; Moullier, P; Снайдер, Р. О. (2013). «Обнаружение векторов переноса генов на основе ПЦР: применение для надзора за генетическим допингом». Аналитическая и биоаналитическая химия. 405 (30): 9641–53. Дои:10.1007 / s00216-013-7264-8. PMID  23912835. S2CID  41151847.
  26. ^ Суини, Х.Л. (2004). «Генный допинг». Scientific American. 291 (1): 63–69. Bibcode:2004SciAm.291a..62S. Дои:10.1038 / scientificamerican0704-62. PMID  15255589. Архивировано из оригинал 13 ноября 2005 г.
  27. ^ Миа, А (декабрь 2006 г.). «Переосмысление совершенствования в спорте». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 1093 (1): 301–20. Bibcode:2006НЯСА1093..301М. Дои:10.1196 / летопись.1382.020. PMID  17312265. S2CID  840205.
  28. ^ Кайзер Б., Маорон А., Миа А. (март 2007 г.). «Текущая антидопинговая политика: критическая оценка». BMC Медицинская этика. 8: 2. Дои:10.1186/1472-6939-8-2. ЧВК  1851967. PMID  17394662.
  29. ^ Филипп, Ф (май 2007 г.). «Убивает ли наука спорт? Генная терапия и возможное злоупотребление допингом». Отчеты EMBO. 8 (5): 433–5. Дои:10.1038 / sj.embor.7400968. ЧВК  1866212. PMID  17471256.
  30. ^ Kayser, B .; Mauron, A .; Миа, А. (2007). «Текущая антидопинговая политика: критическая оценка». BMC Медицинская этика. 8: 2. Дои:10.1186/1472-6939-8-2. ЧВК  1851967. PMID  17394662.
  31. ^ Фридман, Т; Рабин, О; Франкель, М. С. (2010). «Этика. Генный допинг и спорт» (PDF). Наука. 327 (5966): 647–8. Дои:10.1126 / science.1177801. PMID  20133558. S2CID  206521864. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-08-06. Получено 2016-06-06.
  32. ^ Фридманн, Т. (2010). «Насколько мы близки к генному допингу?». Отчет Центра Гастингса. 40 (2): 20–2. Дои:10.1353 / hcr.0.0246. PMID  20391845. S2CID  40434985.
  33. ^ Миа, Энди (2004). Генетически модифицированные спортсмены: биомедицинская этика, генный допинг и спорт. Рутледж. ISBN  978-0-415-29880-3.
  34. ^ ван Хильворде, Иво; Вос, Рейн; де Верт, Гвидо (1 апреля 2007 г.). «Шлепки, хлопанье и генный допинг: дихотомия между« естественным »и« искусственным »в элитном спорте» (PDF). Общественные науки. 37 (2): 173–200. Дои:10.1177/0306312706063784. ISSN  0306-3127.

атрибуция содержит текст из Генетическое улучшение человека по состоянию на 17:03 26 октября 2020 г.