článok z diplomovej práce Dr. Boscariol Lorenzo
Nedávne pokroky v oblasti génovej terapie otvárajú nové a zaujímavé perspektívy liečby rôznych patológií; keďže prvé testy genetickej terapie sa uskutočňovali s proteínmi prísne súvisiacimi s dopingom (napr. erytropoetín a rastový hormón), spojenie medzi týmto a športom je evidentné.
Teoreticky môžu byť všetky hladiny proteínov prítomných v našom tele modulované prostredníctvom génovej terapie.
Konferencia o genetickom dopingu, ktorá sa konala v marci 2002 WADA [Libra R, WADA 2002], a "Európsky kongres práce o harmonizácii a budúcom vývoji v antidopingovej politike", ktorý sa uskutočnil Arnhem, Holandsko, v tom istom roku dali vedcom, lekárom, lekárom, vládam, antidopingovým organizáciám a farmaceutickým spoločnostiam možnosť výmeny informácií o výsledkoch výskumu a metódach skúmania tejto novej dopingovej techniky.,
Od 1. januára 2003 Medzinárodný olympijský výbor (IOC) zaradil genetické dopovanie do zoznamu zakázaných tried látok a metód [WADA, 2007]. Od roku 2004 WADA prevzala zodpovednosť za zverejnenie medzinárodného dopingového zoznamu, ktorý sa každoročne aktualizuje. Metóda genetického dopingu zahrnutá v tomto zozname je definovaná ako neterapeutické použitie buniek, génov, genetických prvkov alebo modulácie genetickej expresie s cieľom zlepšiť športový výkon.
Tento článok si kladie za cieľ:
- objasniť, či v športe je skutočne možné využiť stále sa zvyšujúce vedomosti vyplývajúce z génovej terapie, nového a sľubného odvetvia tradičnej medicíny;
- identifikovať možné spôsoby, akými možno génovú terapiu použiť na zvýšenie výkonu.
V minulosti našli vo svete športu aj tie drogy, ktoré boli ešte vo fáze experimentálneho výskumu; Z tohto dôvodu vyjadrili svoje obavy Svetová antidopingová agentúra (WADA) a Medzinárodný olympijský výbor (MOV).
"Športovci sa nenarodili všetci rovnakí" : toto je citát od Sira Rogera Bannistera, prvého muža, ktorý cestoval míľu za menej ako 4 minúty. Ľudia rôzneho etnického pôvodu môžu byť pred ostatnými, len si myslia, že západoafrickí pretekári, ktorí ovládajú preteky na krátke vzdialenosti, alebo atléti z východnej Afriky, ktorí vyhrajú maratón; Na druhej strane v plaveckých súťažiach dominujú belochov.
V tomto veku genetiky a genomiky bude možné identifikovať gény, ktoré určujú genetickú predispozíciu osoby pre špecifický šport [Rankinen T at al., 2004]. Štúdium génov v mladom veku môže byť najlepším spôsobom, ako vyvinúť veľkého športovca z dieťaťa a vytvoriť špecifický osobný tréningový program. Táto štúdia aplikovaná na športovcov môže byť tiež použitá na identifikáciu špecifických tréningových metód s cieľom zvýšiť genetickú predispozíciu pre tento typ tréningu [Rankinen T at al., 2004].
Bude však štúdium génov viesť k lepším športovcom? Marion Jones a Tim Montgomery boli obaja šampióni rýchlosti 100 metrov, v lete 2003 mali dieťa. Dokonca aj Steffi Graf a Andre Agassi (obaja číslo jedna v majstrovstvách sveta v tenise) majú deti. Tieto deti budú s najväčšou pravdepodobnosťou uprednostňované pred inými, ale existujú aj iné faktory, ako napríklad environmentálne a psychologické, ktoré určia, či sa stanú šampiónmi.
Génová terapia môže byť definovaná ako prenos genetického materiálu do ľudských buniek na liečenie alebo prevenciu ochorenia alebo dysfunkcie. Tento materiál je reprezentovaný DNA, RNA alebo geneticky zmenenými bunkami. Princíp génovej terapie je založený na zavedení terapeutického génu do bunky na kompenzáciu chýbajúceho génu alebo na nahradenie abnormálneho génu. Všeobecne sa používa DNA, ktorá kóduje terapeutický proteín a je aktivovaná, keď dosiahne jadro.
"Väčšina športovcov užíva drogy" [De Francesco L, 2004]. Prieskum agentúry Drug Research Center dospel k záveru, že menej ako 1% holandskej populácie si aspoň raz zobralo dopingové produkty, čo predstavuje približne 100 000 ľudí. 40% týchto ľudí už roky používa doping a väčšina z nich robí silový tréning alebo budovanie tela. Zdá sa, že používanie dopingových látok v elitnom športe je vyššie ako 1% indikované pre všeobecnú populáciu, ale presné číslo nie je známe. Podiel elitných atlétov, ktorí testujú pozitívne na dopingové kontroly, sa v posledných rokoch pohyboval medzi 1, 3% a 2, 0% [DoCoNed, 2002].
Definícia genetického dopingu formulovaná WADA ponecháva priestor na otázky: čo presne znamená neterapeutické? Môžu byť pacienti so svalovou dysfunkciou liečenou génovou terapiou prijatí do súťaží? Rovnaká úvaha sa vzťahuje na pacientov s rakovinou, ktorí boli liečení chemoterapiou a ktorí teraz dostávajú gén EPO kódujúci erytropoetín na urýchlenie obnovy funkcie kostnej drene.
Súčasný výskum génovej terapie sa tiež vykonáva s cieľom urýchliť proces hojenia rany alebo zmierniť svalovú bolesť po cvičení; takéto praktiky nemusia byť považované za "terapeutické" a ich vlastnosti zvyšujúce výkonnosť môžu byť spochybňované.
Z klinického hľadiska by bolo vhodnejšie lepšie vymedziť definíciu genetického dopingu, najmä vo svetle nesprávneho používania technológií prenosu génov.
WADA (časť M3 Svetového antidopingového kódexu (verzia 1 január 2007) odôvodnila zákaz genetického dopingu prostredníctvom nasledujúcich bodov: a) preukázané vedecké dôkazy, farmakologický účinok alebo skúsenosti, že látky alebo metódy zahrnuté do zoznamu majú schopnosť zvýšiť športový výkon; b) použitie látky alebo metódy spôsobuje skutočné alebo predpokladané riziko pre zdravie športovca. c) používanie dopingu porušuje ducha športu. Tento duch je opísaný v úvode kódexu s odkazom na sériu hodnôt, ako je etika, fair play, poctivosť, zdravie, zábava, radosť a rešpektovanie pravidiel.
Na rozdiel od terapií na somatických bunkách sú zmeny zárodočných línií trvalé a prenášajú sa aj na potomstvo. V tomto prípade, okrem možného rizika pre zdravie športovcov, existujú aj riziká pre tretie strany, ako sú potomstvo, rodičia alebo partneri.
V oblasti farmakogenetiky, ktorej vývoj závisí od spoločného úsilia vedy a farmaceutického priemyslu, je hlavným cieľom vyvinúť liek „šitý na mieru“ pre každého z nás. Ako je dobre známe, mnoho liekov má úplne iný účinok v závislosti od toho, kto ich užíva, čo je spôsobené tým, že ich vývoj je všeobecný a neberie do úvahy individuálne genetické vlastnosti. Ak by sa farmakogenetika rozšírila do sveta športu, samotná myšlienka konkurencie medzi zdanlivo rovnakými športovcami, ktorí sa pripravujú viac či menej porovnateľnými spôsobmi, by sa mohla stať zastaranou.
Klinické experimentálne údaje génovej terapie ukázali veľmi povzbudivé výsledky u pacientov s ťažkou kombinovanou imunodeficienciou [Hacein-Bey-Abina S et al., 2002] a hemofíliou B [Kay MA a kol. 2000]. Okrem toho angiogénna terapia prostredníctvom vektorov exprimujúcich rastový faktor vaskulárneho endotelu na liečenie koronárnych ochorení poskytla dobré výsledky v angíne [Losordo DW et al., 2002].
Ak sa použil prenos génov kódujúcich tkanivové rastové faktory [Huard J, Li Y, Peng HR, Fu FH, 2003], liečba rôznych poškodení spojených so športom, ako je roztrženie väziva alebo svalové trhliny by teoreticky mohlo viesť k lepšej regenerácii. Tieto prístupy sa v súčasnosti hodnotia na zvieracích modeloch, ale v nadchádzajúcich rokoch sa určite aktivujú aj klinické štúdie na ľuďoch.
V roku 1964, nórsky fínsky lyžiar Eero Mäntyranta urobil úsilie oponentov zbytočným tým, že vyhral dve olympijské zlaté medaily na hrách v rakúskom Innsbrucku. Po niekoľkých rokoch sa ukázalo, že Mantyranta je nositeľom zriedkavej mutácie v géne receptora erytropoetínu, ktorý, čo ohrozuje normálnu spätnú kontrolu počtu červených krviniek, určuje polycytémiu s následným 25-50% nárastom kapacita prepravy kyslíka. Zvýšenie množstva kyslíka do tkanív znamená zvýšenie odolnosti voči únave. Mäntyranta mal to, čo chce každý športovec: EPO. Športovci budúcnosti môžu byť schopní zaviesť do tela gén, ktorý je schopný napodobňovať účinok genetickej mutácie, ktorá sa prirodzene vyskytuje v Mäntyrante a prispieva k výkonu.
Inzulínový rastový faktor (IGF-1) je produkovaný tak v pečeni, ako aj vo svale a jeho koncentrácia závisí od koncentrácie ľudského rastového hormónu (hGH).
Tréning, navrhuje Sweeney, stimuluje svalové prekurzorové bunky, nazývané 'satelity', aby boli viac vnímavé k IGF-I
[Lee S. Barton ER, Sweeney HL, Farrar RP, 2004]. Uplatnenie tejto liečby na atlétov by znamenalo posilnenie brachiálnych svalov tenistu, teľa lezca alebo bicepsu boxera. Táto terapia je považovaná za relatívne bezpečnejšiu ako EPO, pretože účinok je lokalizovaný len na cieľový sval. Tento prístup bude pravdepodobne aplikovaný na ľudí už v najbližších rokoch.
Izoforma rastového faktora podobného inzulínu-1 (IGF-1), mechanického rastového faktora (FGM), je aktivovaná mechanickými stimulmi, ako je napr. svalové cvičenie. Tento proteín okrem stimulácie svalového rastu má dôležitú úlohu pri oprave poraneného svalového tkaniva (ako napríklad po intenzívnom tréningu alebo súťaži).
MGF sa produkuje vo svalovom tkanive a necirkuluje v krvi.
VEGF predstavuje rastový faktor vaskulárneho endotelu a môže sa použiť na uľahčenie rastu nových krvných ciev. Liečba VEGF bola vyvinutá na vyvolanie koronárneho bypassu u pacientov s ischemickou chorobou srdca alebo na pomoc starším ľuďom s periférnou arteropatiou. Gény kódujúce VEGF môžu podporovať rast nových krvných ciev umožňujúcich väčší prívod kyslíka do tkaniva.
Experimenty s génovou terapiou sa doteraz uskutočňovali na ochorenia, ako je srdcová ischémia [Barton-Davis ER a kol., 1998; Losordo DW a kol., 2002; Tio RA a kol., 2005], alebo periférnej arteriálnej insuficiencie
[Baumgartner I et al., 1998; Rajagopalan S a kol., 2003]. Ak by sa tieto liečby aplikovali aj na športovcov, viedlo by to k zvýšeniu obsahu kyslíka a živín do tkanív, ale predovšetkým k možnosti odloženia vyčerpania svalov, a to ako srdcového, tak kostrového.
Pretože VEGF sa už používa v mnohých klinických štúdiách, genetické dopingy by už boli možné!
Normálna diferenciácia pohybového aparátu má zásadný význam pre správnu funkčnosť organizmu; táto funkcia je možná vďaka pôsobeniu myostatínu, proteínu zodpovedného za rast a diferenciáciu kostrových svalov.
Pôsobí ako negatívny regulátor, ktorý inhibuje proliferáciu satelitných buniek vo svalových vláknach.
Experimentálne sa myostatín používa in vivo na inhibíciu vývoja svalov v rôznych cicavčích modeloch.
Myostatín je účinný ako s autokrinným, tak s parakrinným mechanizmom, a to tak v oblasti pohybového aparátu, ako aj v srdcových oblastiach. Jeho fyziologická úloha stále nie je úplne jasná, hoci použitie inhibítorov myostatínu, ako je napríklad follistatín, spôsobuje dramatický a rozšírený nárast svalovej hmoty [Lee SJ, McPherron AC, 2001]. Takéto inhibítory môžu zlepšiť regeneračný stav u pacientov trpiacich vážnymi ochoreniami, ako je Duchenneova svalová dystrofia [Bogdanovich S et al., 2002)].
Tieto supertopi dokázali vyšplhať po schodoch s ťažkými váhami pripojenými k chvostu. V tom istom roku tri ďalšie výskumné skupiny ukázali, že fenotyp bežne nazývaného "dvojväzbového" hovädzieho dobytka bol spôsobený mutáciou génu kódujúceho myostatín [Grobet et al., 1997; Kambadur a kol., 1997; McPherron & Lee, 1997].
Nedávno bola objavená homozygotná mutácia mstn - / - u nemeckého dieťaťa, ktoré vyvinulo mimoriadnu svalovú hmotu. Mutácia bola indikovaná ako účinok inhibície expresie myostatínu u ľudí. Dieťa vyvinulo svaly dobre pri narodení, ale ako on rástol staršie, rozvoj svalovej hmoty tiež zvýšil a vo veku 4 rokov už bol schopný zdvihnúť závažia 3 kg; je synom bývalého profesionálneho športovca a jeho starí rodičia boli známi ako muži mnohých osudov.
Genetická analýza matky a dieťaťa odhalila mutáciu génu myostatínu s výsledkom neúspešnej produkcie proteínu [Shuelke M et al., 2004].
Obidva v prípade experimentov uskutočňovaných na myši skupinou Se-Jin Lee, ako aj v prípade dieťaťa, sval rástol ako v priereze (hypertrofia), tak v počte myofibríl (hyperplázia) [McPherron et al., 1997].
Bolesť je nepríjemný zmyslový a emocionálny zážitok spojený so skutočným alebo potenciálnym poškodením tkaniva a opísaný v zmysle takéhoto poškodenia [iasp]. Kvôli svojej nepríjemnosti nemožno ignorovať emóciu bolesti a navodzuje subjekt, ktorý sa snaží vyhnúť (škodlivým) stimulom, ktoré sú zaň zodpovedné; tento aspekt konfiguruje ochrannú funkciu bolesti.
V športe by použitie silných liekov na zmiernenie bolesti mohlo viesť športovcov k tomu, aby trénovali a súťažili nad rámec normálneho prahu bolesti.
To môže spôsobiť značné riziká pre zdravie športovca, pretože lézia sa môže výrazne zhoršiť a stať sa trvalým zranením. Použitie týchto liekov môže tiež viesť športovca k psycho-fyzickej závislosti na nich.
Alternatívou k legálnym liekom proti bolesti by mohlo byť použitie analgetických peptidov, ako sú endorfíny alebo enkefalíny. Predklinický výskum na zvieratách ukázal, že gény, ktoré kódujú tieto peptidy, majú vplyv na vnímanie zápalovej bolesti [Lin CR et al., 2002; Smith O, 1999].
Génová terapia na zmiernenie bolesti je však stále ďaleko od klinickej aplikácie.
Druhá časť: riziká genetického dopingu "
Upravil : Lorenzo Boscariol
