Генный допинг

Генный допинг – это гипотетический способ нетерапевтического использования генной терапии спортсменами для улучшения их спортивных результатов в спортивных соревнованиях, которые запрещают такое применение ¹⁾ и по причинам, не связанным с лечением заболеваний. По состоянию на апрель 2015 года, нет никаких доказательств того, что генный допинг использовался для улучшения спортивных результатов в любых спортивных мероприятиях. Допинг генов будет включать перенос генов для увеличения или уменьшения экспрессии генов и биосинтеза определенного человеческого белка; это может быть сделано путем непосредственного введения генного носителя человеку или путем взятия клеток у человека, трансфекции клеток и введения клеток обратно в человека.

Историческое развитие интереса к генному допингу у спортсменов и опасения по поводу риска генного допинга и способов его обнаружения развивались параллельно с развитием области генной терапии, особенно с публикацией в 1998 году работы о сверхэкспрессии инсулиноподобного фактора роста-1 у трансгенной мыши, которая была намного сильнее обычной мыши даже в пожилом возрасте, а также после доклинических исследований, опубликованных в 2002 году по способу доставки эритропоэтина (ЭПО) с помощью генной терапии, и публикации в 2004 году информации о создании «марафонской мыши», обладающей гораздо большей выносливостью, чем обычная мышь. Марафонская мышь была создана путем доставки ей гена, экспрессирующего PPAR-гамма. С учеными, создавшими эти публикации, напрямую связывались спортсмены и тренеры, стремящиеся заполучить доступ к таким технологиям. Общественность узнала об этих исследованиях в 2006 году, во время суда над немецким тренером. Сами ученые, а также органы, в том числе Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА), Международный олимпийский комитет и Американская ассоциация развития науки, начали обсуждать риск допинга генов в 2001 году, а к 2003 году ВАДА добавила генный допинг к списку запрещенных допинговых практик, и вскоре после этого началось финансирование исследований по методам выявления генного допинга. Генетическое улучшение включает в себя манипулирование генами или передачу генов с целью физического улучшения работоспособности у спортсменов. Генетическое улучшение включает в себя допинг генов и может стать предметом злоупотребления у спортсменов, способствуя политической и этической полемике.

Мысли по поводу возможности генного допинга начались с генной терапии (медицинское использование генов для лечения заболеваний, которое впервые было клинически протестировано в 1990-х годах) ²⁾. Особый интерес спортивного сообщества вызвало создание в университетской лаборатории «могучей мыши» путем введения вируса, несущего ген, экспрессирующий инсулиноподобный фактор роста 1, мышам; такие мыши были сильнее прочих и оставались сильными даже в старости, причем им не требовалось выполнять для этого какие-либо упражнения. Ученые пытались найти способы лечения заболеваний мышц, но когда их работа была обнародована, в лабораторию стали поступать звонки от спортсменов, желавших также стать «могучими», и один тренер предложил использовать для опытов всю его команду. В 2007 году ученый, проводивший это исследование, заявил в The New York Times: «Должен признать, я был очень удивлен. Люди пытались меня соблазнить, говоря что-то вроде: «Это поможет продвинуть ваше исследование». Некоторые предлагали мне заплатить». Ученый также заявил «Таймс», что каждый раз, когда публикуется подобное исследование, ему звонят, и что, даже если подобное лечение станет доступным для использования у людей, что займет годы, оно может быть связано с серьезными рисками, включая смерть; однако, спортсмены не желают слушать эти аргументы и все равно хотят пройти такое лечение. ³⁾ В 1999 году исследования в области генной терапии были отложены из-за смерти Джесси Гелсингера, у которого случилась крупная воспалительная реакция на препарат во время клинического испытания. ⁴⁾ Это привело к тому, что регулирующие органы в США и Европе повысили требования безопасности в клинических испытаниях даже за пределы первоначальных ограничений, которые были введены в начале эры биотехнологий для борьбы с рисками, связанными с рекомбинантной ДНК. В июне 2001 года Теодор Фридман, один из пионеров генной терапии, и Иоганн Олав Косс, олимпийский чемпион в конькобежном спорте, опубликовали статью, которая стала первым публичным предупреждением о генном допинге. Также в июне 2001 года рабочая группа по генной терапии, созванная Медицинской комиссией Международного олимпийского комитета, отметила: «Мы знаем, что существует вероятность злоупотребления лекарственными средствами для генной терапии, и мы начнем устанавливать процедуры и современные методы тестирования для выявления спортсменов, которые могут злоупотреблять такой технологией». ⁵⁾ В 2002 году было опубликовано исследование о доклиническом средстве генной терапии под названием «Repoxygen», которое доставляло ген, кодирующий эритропоэтин (ЭПО), в качестве потенциального средства лечения анемии. Ученые из этой группы также получали звонки от спортсменов и тренеров. [4] В том же году Всемирное антидопинговое агентство провело свою первую встречу, чтобы обсудить риск генного допинга, и в Президентском совете по биоэтике США генный допинг обсуждался в контексте концепции улучшения человека. В 2003 году область генной терапии сделала одновременно шаг вперед и шаг назад; было одобрено первое лекарственное средство для генной терапии – гендицин, который был одобрен в Китае для лечения некоторых видов рака, но у детей во Франции, которые, по-видимому, эффективно лечились генной терапией при тяжелом комбинированном иммунодефиците, развилась лейкемия. В 2003 году разгорелся публичный скандал BALCO, в ходе которого химики, тренеры и спортсмены сговорились, чтобы избежать допинг-контроля с новыми и не обнаруживаемыми допинговыми веществами. В 2003 году Всемирное допинговое агентство добавило генный допинг в список запрещенных методов допинга. Также в 2003 году этой проблеме был посвящен симпозиум, созванный Американской ассоциацией развития науки. ⁶⁾ Исследования, опубликованные в 2004 году, показали, что мыши, получавшие генную терапию, кодирующую белок PPAR гамма, имели примерно вдвое большую выносливость, чем необработанные препаратом мыши. Этих мышей назвали «марафонские мыши»; ученые также получали звонки от спортсменов и тренеров. Также в 2004 году Всемирное антидопинговое агентство начало финансировать исследования по выявлению генного допинга и сформировало постоянную группу экспертов по рискам и финансированию. В 2006 году интерес спортсменов к генному допингу получил широкое освещение в СМИ благодаря его упоминанию во время судебного разбирательства по делу немецкого тренера, который был обвинен и признан виновным в предоставлении своим спортсменам препаратов для повышения работоспособности без их ведома; электронное письмо, в котором тренер пытался получить Repoxygen, было зачитано в открытом судебном заседании прокурором. Это было первое публичное сообщение о том, что спортсмены были заинтересованы в генном допинге. В 2011 году был одобрен второй препарат генной терапии; Неоваскулген, поставляющий ген, кодирующий VEGF, в России для лечения заболеваний периферических артерий. ⁷⁾ В 2012 году Glybera, препарат для лечения редкого наследственного заболевания, стал первым средством, одобренным для клинического применения в Европе или США. ⁸⁾ По мере развития области генной терапии, риск того, что генный допинг станет реальностью, увеличивается.

Существует множество генов, представляющих интерес в качестве агентов для легирования генов. К ним относятся эритропоэтин, инсулиноподобный фактор роста 1, гормон роста человека, миостатин, сосудистый эндотелиальный фактор роста, фактор роста фибробластов, эндорфин, энкефалин и альфа-актинин-3. ⁹⁾ Риск генного допинга будет аналогичен риску генной терапии: иммунная реакция на нативный белок, приводящая к эквиваленту генетического заболевания, массивная воспалительная реакция, рак и смерть, и во всех случаях эти риски будут развиваться в короткий срок, в отличие от лечения серьезного заболевания.

Альфа-актинин-3 обнаружен только в скелетных мышцах у людей, и был идентифицирован в нескольких генетических исследованиях как имеющий различный полиморфизм у спортсменов мирового класса по сравнению с нормальными людьми. Одна форма, которая заставляет ген вырабатывать больше белка, обнаруживается у спринтеров и связана с увеличением силы; другая форма, которая заставляет ген производить меньше белка, обнаружена у выносливых атлетов. ¹⁰⁾ Генные легирующие средства могут быть разработаны либо с полиморфизмом, либо для выносливых атлетов, с некоторыми ДНК-конструкциями, которые вмешиваются в экспрессию, как небольшая вмешивающаяся РНК.

Миостатин – это белок, ответственный за ингибирование дифференцировки и роста мышц. Удаление гена миостатина или иное ограничение его экспрессии приводит к увеличению размера и силы мышц. Это было продемонстрировано на нокаутных мышах, у которых отсутствует ген миостатина. Этих мышей прозвали «мышами Шварценеггера». ¹¹⁾ Люди, рожденные с дефектными генами, также могут служить «нокаут-моделями». Немецкий мальчик с мутацией в обеих копиях гена миостатина родился с хорошо развитыми мышцами. Опережающий рост мышц продолжался после рождения, и мальчик мог поднимать вес 3 кг в возрасте 4 лет. В работе, опубликованной в 2009 году, ученые вводили фоллистатин с помощью генной терапии в квадрицепс приматов, отличных от человека, что приводило к локальному росту мышц, подобно мышам.

Эритропоэтин – это гликопротеин, который действует как гормон, контролирующий выработку эритроцитов. Спортсмены много лет вводили белок ЭПО в качестве вещества, повышающего работоспособность (допинг крови). Дополнительный ЭПО увеличивает производство эритроцитов в кровообращении, это увеличивает количество кислорода, доступного для мышц, повышая выносливость спортсмена. Недавние исследования показывают, что возможно ввести другой ген ЭПО в организм животных для эндогенного увеличения производства ЭПО. Гены ЭПО были успешно внедрены в мышей и обезьян, и было обнаружено, что они увеличивают гематокриты у этих животных на целых 80 процентов. ¹²⁾ Тем не менее, ЭПО эндогенного и трансгенного происхождения вызывали аутоиммунные реакции у некоторых животных в виде тяжелой анемии.

Инсулиноподобный фактор роста 1 представляет собой белок, участвующий в опосредовании гормона роста. Введение IGF-1 мышам привело к увеличению мышечного роста и более быстрой регенерации мышц и нервов. ¹³⁾ Устойчивое производство IGF-1 могло бы вызывать болезни сердца и рак.

Модуляция уровней белков, которые влияют на психологию, также являются потенциальными целями для легирования генов; например, восприятие боли зависит от эндорфинов и энкефалинов, реакция на стресс зависит от BDNF, а увеличение синтеза монаминов может улучшить настроение спортсменов. Препроэнкефалин вводили с помощью генной терапии с использованием вируса простого герпеса с дефицитом репликации, который воздействует на нервы, мышам. Результаты были столь хороши, что была оправдана первая фаза клинических испытаний у людей с терминальным раком с неконтролируемой болью. Принятие такого подхода для спортсменов было бы проблематичным, поскольку ослабление боли, вероятно, будет постоянным. VEGF был протестирован в клинических испытаниях для увеличения кровотока и считался потенциальным агентом для легирования генов; однако, длительное наблюдение за испытуемыми дало плохие результаты. То же самое относится и к фактору роста фибробластов. Глюкагоноподобный пептид-1 увеличивает количество глюкозы в печени и вводится с помощью генной терапии в печень мышей с моделями диабета, и было показано, что он увеличивает глюконеогенез у спортсменов, это связано с увеличением энергии и уменьшением накопления молочной кислоты.

Всемирное антидопинговое агентство (WADA) является основной регулирующей организацией, занимающейся проблемой выявления легирования генов. Организация исследует как прямые, так и косвенные методы тестирования. Непосредственное обнаружение использования генной терапии обычно требует обнаружения рекомбинантных белков или векторов вставки генов, в то время как большинство косвенных методов включает исследование спортсменов в попытке обнаружить телесные изменения или структурные различия между эндогенными и рекомбинантными белками. Косвенные методы по своей природе более субъективны, так как становится очень трудно определить, какие аномалии являются доказательством легирования генов, а какие просто естественными, хотя и необычными, биологическими свойствами. Например, у Ээро Мянтиранта, олимпийского лыжника, была мутация, которая заставляла его тело вырабатывать аномально большое количество эритроцитов. Было бы очень трудно определить, обусловлены ли уровни эритроцитов Мянтиранты врожденным генетическим преимуществом или искусственным.

Обзор 2016 года показал, что в литературе было выявлено около 120 полиморфизмов ДНК, связанных с некоторыми аспектами спортивных результатов, 77 – с выносливостью и 43 – с силой. 11 были воспроизведены в трех или более исследованиях, и шесть были идентифицированы в исследованиях ассоциации всего генома, но 29 не были воспроизведены ни в, по крайней мере, одном исследовании. 11 реплицированными маркерами были:

Выносливость

• ACE Alu I / D (rs4646994) (называется ACE I)
• ACTN3 577X
• PPARA rs4253778 G,
• PPARGC1A Gly482;

Маркеры силы

• ACE Alu I / D (rs4646994) (называется ACE D)
• ACTN3 Arg577
• AMPD1 Gln12
• HIF1A 582Ser
• MTHFR rs1801131 C
• NOS3 rs2070744 T
• PPARG 12Ala

Шестью маркерами GWAS были:

• CREM RS1531550 A,
• DMD rs939787 T
• GALNT13 rs10196189 G
• NFIA-AS1 rs1572312 C,
• RBFOX1 rs7191721 G
• TSHR rs7144481 C

Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА) запретило любые нетерапевтические формы генетических манипуляций для улучшения спортивных результатов. Существуют руководящие принципы, позволяющие определить, должна ли указанная технология запрещаться в спорте: при выполнении двух из трех условий технология запрещается в спорте (вредно для здоровья, повышения производительности и / или против «духа спорта») . ¹⁴⁾ Высокие риски, связанные с генной терапией, могут быть перевешены потенциалом спасения жизней людей с заболеваниями: согласно Алену Фишеру, который участвовал в клинических испытаниях генной терапии у детей с тяжелым комбинированным иммунодефицитом: «Только умирающие могут иметь разумные основания для использования генной терапии. Использование генной терапии для допинга является этически неприемлемым и научно глупым». Как видно из предыдущих случаев, включая стероид тетрагидрогестринон (ТГГ), спортсмены могут включить рискованные генетические технологии в свои тренировочные режимы. Основная точка зрения заключается в том, что генный допинг опасен и неэтичен, как и любое применение терапевтического вмешательства в нетерапевтических или стимулирующих целях, и что он ставит под угрозу этические основы медицины и дух спорта. Другие люди, которые поддерживают расширение человеческого потенциала в более широком смысле, или видят ложную дихотомию между «естественным» и «искусственным» или отрицание роли технологий в улучшении спортивных результатов, не выступают против или даже поддерживают генный допинг ¹⁵⁾.

:Tags