من الصعب اكتشافها من المكتب الأوروبي للبراءات ، فإن المنشطات الجينية هي واجهة أقل تم الإبلاغ عنها في الكفاح من أجل ركوب الدراجات النظيف
تاريخ تعاطي المنشطات ومكافحة المنشطات هو شيء مثل Wile E. Coyote الذي يطارد Road Runner: بغض النظر عن مدى قرب Wile E. من Road Runner ، فإن الأخير دائمًا يتقدم بخطوة واحدة. يبدو أن هذا هو الحال بشكل أكبر بالنسبة لزاوية جديدة غامضة من المنشطات التي قد تبدو وكأنها نص خيال علمي ، ولكنها في الواقع كانت موجودة منذ ما لا يقل عن عقدين من الزمن: المنشطات الجينية (أو الجينية).
ولكن على الرغم من التطور السريع للمنشطات الجينية ، قد تمثل منهجية اختبار جديدة للمنشطات الجينية نقطة تحول مهمة ضد استخدام الجينات لأغراض تحسين الأداء.
تم تقديمADOPE (الاكتشاف المتقدم لتحسين الأداء) في جامعة ستيرلنغ ، اسكتلندا ، في أوائل سبتمبر ، وهو أحد الاختبارات القليلة جدًا المعروفة ضد المنشطات الجينية.
تم تطوير هذه الطريقة من قبل مجموعة من العلماء من جامعة ديلفت التقنية بهولندا ، وستتنافس مع أكثر من 300 فريق آخر في مسابقة 2018 Genetically Engineered Machine ؛ سيقام حفل توزيع الجوائز في بوسطن ، ماساتشوستس ، في 28 أكتوبر.
أول الأشياء أولاً: ما هو المنشطات الجينية؟
المنشطات الجينية هي "إساءة استخدام" العلاج الجيني لأغراض تحسين الأداء. من ناحية أخرى ، فإن العلاج الجيني هو تقنية تستخدم الجينات بدلاً من الأدوية أو العمليات الجراحية لعلاج الأمراض أو الوقاية منها.
العلاج يتكون من إيصال مادة وراثية خارجية إلى خلايا المريض. يتم إدخال المادة الجينية - التي تحتوي على تعبير محدد ينشط البروتينات المستخدمة لعلاج المرض - في الخلايا باستخدام ناقل خارجي (عادة فيروس).
لنأخذ المكتب الأوروبي للبراءات ، على سبيل المثال. ال إرثروبويتين - البروتين الذي يحفز إنتاج خلايا الدم الحمراء في نخاع العظام ، وبالتالي يزيد من مستويات الهيموجلوبين في الجسم وتوصيل الأكسجين إلى الأنسجة - تفرزه الكلى عادة.
كانت حقن EPO هي تحسين الأداء السيئ السمعة الذي أساء إليه راكبو الدراجات لعدة سنوات ، لا سيما في التسعينيات.
اليوم ، على الرغم من أنه لا يزال يتم الإبلاغ عن حالات إيجابية EPO ، فقد أصبح من الصعب التخلص من هذه الممارسة حيث يمكن لعناصر التحكم في مكافحة المنشطات اكتشاف EPO الخارجي بكفاءة عالية في الوقت الحاضر.
ومع ذلك ، فإن بديل المنشطات الجينية ، الذي يعزز إنتاج EPO من خلال إدخال مادة وراثية جديدة في الرياضي ، سيبدو في النهاية كمنتج طبيعي لوظائف الأعضاء الخاصة بالرياضي وليس مادة محظورة.
على الرغم من أن العلاج الجيني لا يزال يستخدم فقط للأمراض النادرة التي ليس لها علاج (مثل نقص المناعة الشديد والعمى والسرطان والأمراض التنكسية العصبية) فقد اعترف العلماء أن الناس من عالم الرياضة قد اقتربوا منهم وطلبوا منهم استخدامها هذه العلاجات كوسيلة لتحسين أدائهم الرياضي.
WADA والمنشطات الجينية
نظمت الوكالة العالمية لمكافحة المنشطات (WADA) ورشة العمل الأولى لمناقشة المنشطات الجينية وتهديداتها في عام 2002 ، بينما تم إدراج هذه الممارسة في قائمة WADA للمواد والطرق غير القانونية في العام التالي.
منذ ذلك الحين ، تخصص الوكالة العالمية لمكافحة المنشطات جزءًا من مواردها لتمكين اكتشاف المنشطات الجينية (بما في ذلك إنشاء عدة مجموعات وفرق من خبراء المنشطات الجينية) ، وفي عام 2016 ، تم تنفيذ اختبار روتيني للمنشطات الجينية لـ EPO في المختبر المعتمد من WADA في أستراليا ، المختبر الأسترالي لاختبار العقاقير الرياضية.
ومع ذلك ، يمكن أن تكون منهجيات اختبار المنشطات الجينية شاقة وتتطلب معرفة واسعة بتسلسل DNA معين لممارسة الاختبار الفعلية.
الطريقة التي اقترحتها ADOPE ، من ناحية أخرى ، تركز على التسلسل المستهدف وتجمع بين المبادئ المفيدة للطرق الأخرى بطريقة يحتمل أن تكون أكثر كفاءة واستهدافًا.
منهجية اختبار ADOPE
تم تطوير منهجية اختبار ADOPE من خلال الاختبارات التي أجريت على الدم البقري وهي منظمة على مرحلتين: الأولى هي مرحلة الفحص المسبق التي تستهدف دمًا محتملًا مخدرًا بالجينات ، بينما تستهدف الثانية تسلسلات جينية محددة تحقق مما إذا كان الحمض النووي قد تم تخديره جينيًا أم لا.
يوضح Jard Mattens ، مدير الممارسات البشرية في فريق TU Delft الذي طور ADOPE ، في الشاشة الأولية ، نطور استخدام ما يسمى بالجسيمات النانوية الذهبية المغطاة بالدكسترين للكشف عن المنشطات الجينية.
'يعتمد المبدأ على حقيقة أن جزيئات الذهب النانوية تؤدي إلى تغيير تدريجي للون قابل للقياس الكمي للعينة عندما تحتوي على الحمض النووي "المنشط".'
من أجل العمل على "الحمض النووي المشبع بالجينات" واختباره - ولكن دون الحاجة إلى استخدام الجينات بالفعل للرياضيين أو الحيوانات - قام فريق TU Delft "برفع" الدم البقري بشكل مصطنع مع العديد من تسلسلات الحمض النووي التكميلية.
كان الهدف من اختباراتهم هو استهداف والعثور على التسلسلات "المخدرة الجينية" التي أضافوها إلى الدم.
"نحن نستخدم دم البقر كبديل جيد لدم الإنسان لأن المبدأ يعمل بنفس الطريقة" ، يوضح ماتينز.
'بالنسبة للاختبار الذي أجريناه ، نضيف عدة أنواع من الحمض النووي لهذا الدم البقري بتركيزات مختلفة لتقليد تطور التركيز بمرور الوقت وفقًا لما قمنا بنمذجه سابقًا للبشر.
'من تلك النقطة ، ستكون طريقة الكشف الخاصة بنا هي نفسها ويجب الكشف عن الحمض النووي الذي أضفناه إلى دم الأبقار من خلال طريقتنا.'
حالما يتم التعرف على الدم المشبع بالجينات بسبب تغير لونه ، تتبع المرحلة الثانية من الاختبار ، وتستهدف التسلسلات المحددة التي تمت إضافتها إلى الدم.
"للتحقق من هذا الفحص الأولي ،" يستمر Mattens ، "نستخدم بروتين اندماج CRISPR-Cas - Transposase الفريد والمبتكر من الناحية الفنية.
'يمكن اعتبار هذا على أنه آلة نانوية قادرة على تحديد الاختلافات المحددة الموجودة في المنشطات الجينية للحمض النووي.'
CRISPR ، أو CRISPR-Cas9 (أو تحرير الجينات) ، هي تقنية مختلفة وأكثر تقدمًا تسمح لعلماء الوراثة باستخدام جزيئين - إنزيم يسمى Cas9 وقطعة من RNA - من أجل إحداث تغيير (طفرة) في الحمض النووي.
تم حظر هذه التقنية أيضًا من قبل WADA منذ بداية عام 2018 كأحد تقنيات المنشطات الجينية الأكثر تقدمًا ، ولكن في حالة ADOPE ، يتم استخدام تقنية CRISPR-CAS للعثور على الحمض النووي المعدل بدلاً من تعديله.
خصوصية ADOPE
نموذج الاختبار الذي طورته ADOPE تم تصميمه وتطويره خصيصًا لاكتشاف الجين الذي يمكّن من إنتاج EPO في جسم الإنسان ، ولكن نظرًا لأن المنهجية متعددة الاستخدامات ، يزعم باحثو TU Delft أنها يمكن أن تكون كذلك امتدت للكشف عن أي نوع من المنشطات الجينية.'
استنادًا إلى الدورة التي يكون خلالها EPO فعالًا في الجسم ، فإن الوقت الأكثر احتمالية عندما يتعاطى الرياضيون المنشطات باستخدام هذا الجين المحدد سيكون قبل المنافسة بوقت طويل - ولكن في نفس الوقت ، الجينات الأخرى ، التي تستهدف البروتينات المختلفة والفسيولوجية التحسينات ، قد يكون لها تأثير أسرع بكثير.
لهذا السبب تهدف ADOPE إلى تنفيذ اختبارات مكافحة المنشطات المنتظمة عبر تقويم التدريب والسباق بأكمله.
ومع ذلك ، نظرًا لأن ما يسمى بـ "الحمض النووي الخالي من الخلايا" الذي تستهدفه الاختبارات من المتوقع أن يكون منخفضًا جدًا في البول (على الرغم من وجوده هنا أيضًا) ، في الوقت الحالي ، يعمل ADOPE فقط على عينات الدم واكتشافها النافذة لا تزال محدودة.
"استنادًا إلى اختبار تجريبي مع الرئيسيات غير البشرية بواسطة Ni et al في عام 2011 ،" يقول Mattens ، "نتوقع أن تكون فترة الاكتشاف بضعة أسابيع فقط.
"مزيد من التطوير للطريقة قد يجعل نفس الطريقة تعمل مع البول أيضًا في المستقبل."
الفرق بين ADOPE والنهج الأخرى
تعتمد معظم مناهج [اختبارات المنشطات الجينية الأخرى] على التفاعلات القائمة على تفاعل البوليميراز المتسلسل [تفاعل البوليميراز المتسلسل: تقنية تصنع نسخًا من منطقة DNA معينة في المختبر] ، والتي لها العديد من العيوب ، يضيف ماتينز.
'هذه التفاعلات شاقة نسبيًا وتتطلب معرفة سابقة واسعة بتسلسل الحمض النووي. علاوة على ذلك ، فإن استخدام تقنيات اختبار مكافحة المنشطات هذه ، يجعل احتمال التهرب من الكشف أعلى بشكل ملحوظ. '
بدلاً من ذلك ، تركز بعض ممارسات الاختبار الأخرى على تسلسل الجينوم بأكمله ؛ أي ، المادة الوراثية الكاملة الموجودة في الخلية أو الكائن الحي.
لكن الجانب السلبي لهذا النهج هو أنه يجب أخذ تسلسل الجينوم بأكمله في الاعتبار ، وهو أمر مضيعة للوقت وغير فعال ويمكن اعتباره أيضًا انتهاكًا لخصوصية الرياضيين.
يقول ماتينز: يركز نهجنا على التسلسل المستهدف ، والذي يجمع بين المبادئ المفيدة من كلا النهجين بطريقة تكميلية.
'يستخدم مبدأ خصوصية تفاعل البوليميراز المتسلسل ، لكنه يتطلب موقعًا مستهدفًا واحدًا فقط على الجين المحول (ولكنه يتطلب مواقع متعددة للبحث) ، مما يجعل احتمالية التهرب من الاكتشاف أقل بكثير.
'[ADOPE] يستخدم مبدأ التسلسل لتسلسل الجينوم الكامل ، ولكن بطريقة أكثر كفاءة واستهدافًا ، مما يقلل بشكل كبير من كمية البيانات.
'نتيجة لذلك ، نعتقد أن التسلسل المستهدف هو نهج أفضل بكثير ومستقبل اكتشاف المنشطات الجينية.'
