Genetické dopingové a kandidátske gény
Akýkoľvek fyziologický proces súvisiaci s výrobou energie a pohybom by sa mohol považovať za potenciálny cieľ genetického dopingu zameraný na dosiahnutie väčšieho športového výkonu.
Okrem toho je vyhliadka na genetické dopovanie v porovnaní s inými formami farmakologického dopingu ešte atraktívnejšia vzhľadom na skutočnosť, že pri súčasných antidopingových kontrolách pri používaní je prakticky nemožné dokázať, že došlo k genetickému dopingu.
Možné gény kandidátov na genetické dopovanie boli rozdelené do skupín na základe ich účinku vo vzťahu k procesom súvisiacim s fyzickým výkonom; niektoré však súvisia s viac ako jednou skupinou vzhľadom na komplexné biologické funkcie, do ktorých sú zapojené.
Gény týkajúce sa vytrvalosti (vytrvalosti)
Erytropoetín : Výkon v vytrvalostných športoch sa môže realizovať zvýšením transportu kyslíka do tkanív, napríklad zvýšením počtu červených krviniek (ktoré obsahujú hemoglobín, proteín, ktorý viaže a transportuje kyslík) do obehu. Počet červených krviniek produkovaných organizmom (erytropoéza) je jemne regulovaný erytropoetínom (EPO), glykoproteínom syntetizovaným obličkami a minimálne pečeňou.
Erytropoetín, ktorého produkcia je regulovaná koncentráciou kyslíka v krvi, interaguje so špecifickým receptorom (EPOR) prítomným v prekurzorových bunkách červených krviniek v kostnej dreni. Vysoká hladina cirkulujúceho EPO stimuluje tvorbu červených krviniek a vedie k zvýšeniu hematokritu (percento korpuskulárnych prvkov v krvi: červené krvinky, biele krvinky a krvné doštičky) a celkový hemoglobín. Konečným efektom je zvýšenie prenosu kyslíka do tkanív.
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 Mäntyranta je nositeľom zriedkavej mutácie v géne EPOR, ktorý ho robí aktívnym aj v prítomnosti nízkych hladín EPO, čím sa zvyšuje produkcia červených krviniek s následným zvýšením transportnej kapacity kyslíka. 25-50%.
Terapeutický potenciál EPO a všetky faktory, ktoré stimulujú produkciu EPO, súvisia s liečbou ťažkej anémie; možnosť použitia techník génovej terapie namiesto podávania rekombinantného peptidu, čím by sa indukovala spontánna syntéza EPO v tele, mala by pozitívne účinky tak z klinického, ako aj ekonomického hľadiska. Prvá klinická štúdia používala EPO génovú terapiu u pacientov s chronickou anémiou renálneho zlyhania s ex vivo prístupom, ktorý však priniesol obmedzené výsledky.
Ďalšou prekážkou, ktorú treba prekonať, sú mnohé vedľajšie účinky spojené s používaním EPO, ktoré predstavujú najväčšie riziká pri podávaní EPO u športovcov. Zvýšenie počtu červených krviniek znižuje tekutosť krvi, zvyšuje jej pevnú alebo korpuskulárnu časť (hematokrit). Toto zvýšenie viskozity spôsobuje zvýšenie krvného tlaku (hypertenzia) a uľahčuje tvorbu trombov, ktoré po vytvorení môžu okludovať krvné cievy (trombóza). Toto riziko sa výrazne zvyšuje v prípade dehydratácie, ako je tomu zvyčajne v prípade vytrvalostných pretekov. Medzi najzávažnejšie vedľajšie účinky tejto látky patria srdcové arytmie, náhla smrť a poškodenie mozgu (mozgová príhoda).
PPARD (peroxizómový proliferátor-aktivovaný receptorový delta ): štúdie na zvieracích modeloch preukázali existenciu inej rodiny génov schopných významne zvýšiť atletický výkon, PPARD (peroxizómový proliferátor-aktivovaný receptorový delta) a alfa ko-aktivátory a beta (PPARGC1A a PPARGC1B). Najmä expresia PPARD je schopná podporovať priechod svalových vlákien typu IIb k rýchlej kontrakcii (tiež nazývanej biela, "rýchly zášklb") k objektívom typu IIa (medziľahlý) a objektívu typu I (tiež nazývaný červená)., "pomalé škubanie"), čo je to, čo sa deje fyziologicky po konštantnom fyzickom cvičení. Vlákna IIb sa zvyčajne prijímajú počas krátkych cvičení, ktoré vyžadujú veľkú neuromuskulárnu námahu. Aktivujú sa len vtedy, keď je nábor pomalých vlákien maximálny. Svalové vlákna s pomalým zášklbom (červená, typ I alebo ST, z anglického "pomalého škubania") sa namiesto toho získavajú pri nízkej intenzite, ale s dlhotrvajúcimi svalovými činnosťami. Tenšie ako biele, červené vlákna si uchovávajú viac glykogénu a koncentrujú enzýmy spojené s aeróbnym metabolizmom. Mitochondrie sú početnejšie a väčšie, rovnako ako počet kapilár, ktoré vstrekujú jedno vlákno. Zmenšená veľkosť posledne menovaného uľahčuje difúziu kyslíka z krvi do mitochondrií v dôsledku menšej vzdialenosti medzi nimi. Je to práve bohatý obsah myoglobínu a mitochondrií, ktoré týmto vláknam dodávajú červenú farbu, z ktorej pochádza ich názov.
Štúdie na transgénnom myšom modeli ("maratónová myš"), ktoré nadmerne exprimujú PPARD, ukázali enormný nárast rezistencie voči fyzickej námahe, bez toho, že by došlo k zvýšeniu svalovej hmoty a schopnosti zaoberať sa aeróbnym cvičením.
Tiež bola identifikovaná syntetická zlúčenina (GW501516), ktorá bola schopná viazať sa na receptor PPARD a aktivovať ju; ako taký by teda mohol predstavovať možnú dopingovú látku aj u ľudí.
Gény súvisiace s angiogenézou : Potenciálnymi cieľmi genetického dopovania sú tiež gény patriace do rodín vaskulárneho endotelového rastového faktora (VEGF), tkanivového rastového faktora (TGF) a hepatocytového rastového faktora (HGF); expresia týchto génov v skutočnosti koreluje so zvýšením angiogenézy (tvorba nových krvných ciev).
Tvorba nových ciev znamená, že do srdca, svalov, pečene a mozgu dochádza k väčšej dodávke krvi, a teda kyslíka, s následným zvýšením schopnosti rezistencie voči fyzickému úsiliu.
Stimulácia angiogenézy je tiež užitočná v situáciách dlhodobej ischémie, ako napríklad u pacientov s ischémiou myokardu; klinické štúdie uskutočnené na týchto pacientoch s použitím in vivo intramuskulárnych alebo intrakoronárnych injekcií VEGF a FGF mali veľmi pozitívne výsledky. Existuje však niekoľko vedľajších účinkov a rizík spojených s génovou terapiou stimulujúcou angiogenézu, napríklad zvýšené riziko indukcie vývoja neoplastických ochorení a zhoršujúcej sa retinopatie a aterosklerózy.
