تشخیص سخت تر از EPO، دوپینگ ژنی یک جبهه کمتر گزارش شده در مبارزه برای دوچرخه سواری تمیز است
تاریخ دوپینگ و ضد دوپینگ چیزی شبیه به تعقیب ویل ای. کایوت در تعقیب رود دونده است: مهم نیست که وایل ای. چقدر به رود رانر نزدیک شود، دومی همیشه یک قدم جلوتر است. به نظر می‌رسد این موضوع برای گوشه‌ای جدید و مبهم از دوپینگ که ممکن است شبیه یک فیلمنامه علمی-تخیلی به نظر برسد، بیشتر صدق می‌کند، اما در واقع حداقل برای دو دهه وجود داشته است: دوپینگ ژنی (یا ژنتیکی).
اما علیرغم توسعه سریع دوپینگ ژنی، یک روش آزمایش جدید برای دوپینگ ژنی ممکن است نقطه عطف مهمی در برابر استفاده از ژن ها برای اهداف افزایش عملکرد باشد.
ADOPE (تشخیص پیشرفته افزایش عملکرد) در اوایل سپتامبر در دانشگاه استرلینگ اسکاتلند ارائه شد و یکی از معدود آزمایش‌های شناخته شده علیه دوپینگ ژنی است.
این روش توسط گروهی از دانشمندان دانشگاه فنی دلفت هلند توسعه داده شده است و با بیش از 300 تیم دیگر در مسابقه ماشین مهندسی ژنتیک 2018 رقابت خواهد کرد. مراسم اهدای جایزه در 28 اکتبر در بوستون، مایکروسافت برگزار خواهد شد.
اول اول: دوپینگ ژنی چیست؟
دوپینگ ژنی "سوء استفاده" از ژن درمانی برای اهداف افزایش عملکرد است. از سوی دیگر، ژن درمانی تکنیکی است که از ژن ها به جای دارو یا جراحی برای درمان یا پیشگیری از بیماری ها استفاده می کند.
درمان شامل تحویل مواد ژنتیکی خارجی به سلول های بیمار است. ماده ژنتیکی - که حاوی بیان خاصی است که پروتئین‌های مورد استفاده برای درمان بیماری را فعال می‌کند - با استفاده از یک ناقل خارجی (معمولاً یک ویروس) به سلول‌ها وارد می‌شود.
برای مثال بیایید EPO را در نظر بگیریم. اریتروپویتین - پروتئینی که تولید گلبول های قرمز خون را در مغز استخوان تحریک می کند و در نتیجه باعث افزایش سطح هموگلوبین در بدن و رساندن اکسیژن به بافت ها می شود - معمولاً از کلیه ها ترشح می شود.
تزریق EPO افزایش عملکرد بدنام بوده است که دوچرخه سواران برای چندین سال از آن سوء استفاده می کردند، به ویژه در دهه 90.
امروز، اگرچه موارد مثبت EPO هنوز گزارش می شود، کنار گذاشتن این عمل دشوارتر شده است، زیرا امروزه کنترل های ضد دوپینگ می توانند EPO خارجی را بسیار کارآمد تشخیص دهند.
با این حال، جایگزین ژن دوپینگ، که تولید EPO را از طریق درج مواد ژنتیکی جدید در یک ورزشکار افزایش می دهد، در نهایت مانند یک محصول طبیعی فیزیولوژی خود ورزشکار به نظر می رسد و نه مانند یک ماده ممنوعه..
اگرچه هنوز از ژن درمانی فقط برای بیماری های نادری استفاده می شود که درمان ندارند (مانند نقص شدید سیستم ایمنی ترکیبی، نابینایی، سرطان و بیماری های عصبی) دانشمندان اعتراف کرده اند که افرادی از دنیای ورزش به آنها مراجعه کرده و از آنها خواسته اند که از آنها استفاده کنند. این درمان ها به عنوان راهی برای افزایش عملکرد ورزشی آنهاست.
WADA و دوپینگ ژنی
آژانس جهانی مبارزه با دوپینگ (WADA) اولین کارگاه آموزشی را برای بحث درباره دوپینگ ژنی و تهدیدات آن در سال 2002 برگزار کرد، در حالی که این عمل در فهرست مواد و روش‌های غیرقانونی WADA در سال پس از آن ثبت شد.
از آن زمان WADA بخشی از منابع خود را برای امکان تشخیص دوپینگ ژنی (از جمله ایجاد چندین گروه و پانل متخصصان دوپینگ ژن) اختصاص داده است و در سال 2016 یک آزمایش معمول برای دوپینگ ژن EPO اجرا شد. در آزمایشگاه معتبر WADA در استرالیا، آزمایشگاه تست داروهای ورزشی استرالیا.
با این حال، روش‌های آزمایش برای دوپینگ ژنی می‌تواند پرزحمت باشد و به دانش گسترده‌ای از یک توالی DNA خاص برای آزمایش واقعی نیاز دارد.
روش پیشنهاد شده توسط ADOPE، از سوی دیگر، بر توالی یابی هدفمند تمرکز دارد و اصول سودمند روش های دیگر را به صورت بالقوه کارآمدتر و هدفمندتر ترکیب می کند.
روش آزمایش ADOPE
روش آزمایش ADOPE از طریق آزمایش های انجام شده بر روی خون گاو توسعه یافته است و ساختار آن در دو مرحله است: مرحله اول یک مرحله پیش غربالگری است که یک خون بالقوه دوپ شده با ژن را هدف قرار می دهد، در حالی که مرحله دوم توالی های ژنتیکی خاصی را هدف قرار می دهد. بررسی کنید که آیا DNA واقعاً دوپینگ ژنی شده است یا خیر.
جرد ماتنز، مدیر تمرینات انسانی تیم TU Delft که ADOPE را توسعه داده است، توضیح می دهد که در پیش نمایش، ما استفاده از به اصطلاح نانوذرات طلا با پوشش دکسترین را برای تشخیص دوپینگ ژنی توسعه می دهیم.
' اصل بر این واقعیت استوار است که نانوذرات طلا زمانی که نمونه حاوی DNA "دوپینگ" است، تغییر رنگ تدریجی قابل اندازه گیری را القا می کند.'
به منظور کار بر روی و آزمایش یک DNA دوپ شده با ژن - اما بدون نیاز به ژن دوپ کردن ورزشکاران یا حیوانات - تیم TU Delft به طور مصنوعی خون گاو را با چندین توالی DNA مکمل "میخ‌زده" کرد.
هدف از آزمایش‌های آنها هدف قرار دادن و یافتن توالی‌های "دوپ شده با ژن" بود که به خون اضافه کردند.
"ما از خون گاو به عنوان یک جایگزین خوب برای خون انسان استفاده می کنیم، زیرا این اصل به همین ترتیب عمل می کند."
'برای آزمایش خود، چندین نوع DNA را به این خون گاو در غلظت‌های مختلف اضافه می‌کنیم تا با توجه به آنچه قبلاً برای انسان مدل‌سازی کرده‌ایم، غلظت آن را در طول زمان تقلید کنیم.
'از آن نقطه به بعد روش تشخیص ما یکسان خواهد بود و DNA که به خون گاو اضافه کردیم باید با روش ما شناسایی شود.'
هنگامی که خون بالقوه دوپ شده با ژن به دلیل تغییر رنگ آن شناسایی شد، مرحله دوم آزمایش دنبال می شود و توالی های خاصی را که به خون اضافه شده است هدف قرار می دهد.
برای تأیید این غربالگری اولیه، ماتنز ادامه می دهد، ما از یک پروتئین ترکیبی CRISPR-Cas - Transposase از نظر فنی منحصر به فرد و خلاقانه استفاده می کنیم.
'این را می توان به عنوان یک نانوماشین در نظر گرفت که قادر است به طور خاص تفاوت های خاص موجود در ژن دوپینگ DNA را تشخیص دهد.'
CRISPR یا CRISPR-Cas9 (یا ویرایش ژن)، یک تکنیک متفاوت و پیشرفته‌تر است که به ژنتیک‌ها اجازه می‌دهد از دو مولکول - یک آنزیم به نام Cas9 و یک قطعه RNA - برای ایجاد تغییر استفاده کنند. جهش) به DNA.
این تکنیک نیز از ابتدای سال ۲۰۱۸ توسط WADA به عنوان یک تکنیک پیشرفته‌تر دوپینگ ژنی ممنوع شد، اما در مورد ADOPE از تکنیک CRISPR-CAS برای یافتن DNA اصلاح شده به جای اصلاح آن استفاده می‌شود.
ویژگی ADOPE
مدل آزمایش توسعه یافته توسط ADOPE به طور خاص برای شناسایی ژنی که تولید EPO را در بدن انسان امکان پذیر می کند، طراحی و توسعه یافته است، اما از آنجایی که روش بسیار متنوع است، محققان TU Delft ادعا می کنند که می تواند برای شناسایی هر نوع دوپینگ ژنی گسترش یافته است.'
بر اساس چرخه ای که در طی آن EPO در بدن مؤثر است، محتمل ترین زمانی که ورزشکاران با استفاده از این ژن خاص دوپینگ می کنند، قبل از مسابقه است - اما در عین حال، ژن های دیگر، پروتئین های مختلف و فیزیولوژیکی را هدف قرار می دهند. پیشرفت‌ها، ممکن است تأثیر بسیار سریع‌تری داشته باشند.
به همین دلیل است که ADOPE قصد دارد آزمایشات ضد دوپینگ منظم را در کل تقویم تمرین و مسابقه اجرا کند.
با این حال، از آنجایی که انتظار می رود به اصطلاح "DNA بدون سلول" هدف آزمایش ها ادرار بسیار کمی داشته باشد (اگرچه در اینجا نیز وجود دارد)، در حال حاضر ADOPE فقط روی نمونه های خون و تشخیص آن کار می کند. پنجره هنوز محدود است.
"بر اساس آزمایش تجربی با پستانداران غیر انسانی توسط Ni و همکاران در سال 2011، "ماتنز می گوید، "ما انتظار داریم که پنجره تشخیص تنها چند هفته باشد.
'توسعه بیشتر روش ممکن است باعث شود که همین روش در آینده برای ادرار نیز کار کند.'
تفاوت بین ADOPE و سایر رویکردها
«بیشتر رویکردهای [دیگر آزمایش‌های دوپینگ ژنی] بر واکنش‌های مبتنی بر PCR [واکنش زنجیره‌ای پلیمراز: تکنیکی که کپی‌هایی از یک ناحیه DNA خاص را در شرایط آزمایشگاهی می‌سازد] متکی هستند، که دارای اشکالات زیادی است.
' این واکنش ها نسبتاً پر زحمت هستند و به دانش قبلی گسترده ای از توالی DNA نیاز دارند. علاوه بر این، استفاده از این فناوری‌های تست ضد دوپینگ، احتمال فرار از تشخیص را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.'
متناوبا، برخی از روش‌های آزمایشی دیگر بر روی کل توالی ژنوم تمرکز دارند. یعنی کل ماده ژنتیکی موجود در یک سلول یا ارگانیسم.
اما نقطه ضعف این رویکرد این است که کل توالی ژنوم باید در نظر گرفته شود، که وقت گیر، ناکارآمد است و همچنین می تواند به عنوان تجاوز به حریم خصوصی ورزشکاران تلقی شود.
ماتنز می‌گوید «رویکرد ما بر توالی‌یابی هدفمند تمرکز دارد، که اصول سودمند هر دو رویکرد را به شیوه‌ای مکمل ترکیب می‌کند».
'از اصل اختصاصی بودن PCR استفاده می کند، با این حال تنها به یک محل هدف روی ژن نیاز دارد (اما به چندین سایت برای جستجو نیاز دارد)، که احتمال فرار از تشخیص را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
'[ADOPE] از اصل توالی یابی توالی یابی کل ژنوم استفاده می کند، اما به شیوه ای کارآمدتر و هدفمندتر، به طور چشمگیری مقدار داده را کاهش می دهد.
"در نتیجه ما معتقدیم توالی یابی هدفمند رویکردی بسیار بهتر و آینده تشخیص دوپینگ ژنی است."
