Im Februar 2004, kurz vor den Olympischen Spielen in Athen, sagte WADA-Direktor Richard Pound der Zeitung The Times: „Ich glaube nicht, dass wir in Athen genetischem Doping ausgesetzt sein werden, und ich bezweifle es sehr bei den Olympischen Spielen 2008 in Peking… Aber 2012 wird es durchaus möglich sein.“
Wer wird bei den Olympischen Spielen der Zukunft antreten? In den kommenden Jahren - Athleten, die in der Kindheit nach genetischen Pässen ausgewählt wurden. Nach ein paar Olympiaden - Champions, optimiert mit Hilfe der Gentherapie. Gentechnisch veränderte Mutanten? Es ist wahrscheinlich, wenn auch nicht bald. Wenn Sie Ihrer Fantasie freien Lauf lassen und Ihre Gedanken weit in die Zukunft streuen, können Sie sich sogar Zentaurenrennen und Luftslalomwettbewerbe zwischen Teams von Vogelmenschen und Fledermausmenschen vorstellen
Nicht selbst behandeln! In unseren Artikeln sammeln wir die neuesten wissenschaftlichen Daten und die Meinungen maßgeblicher Gesundheitsexperten. Aber denken Sie daran: Nur ein Arzt kann eine Diagnose stellen und eine Behandlung verschreiben.
Der Welt-Anti-Doping-Verband stellt jährlich etwa eine Million Dollar für die Entwicklung von Methoden zum Nachweis von Gendoping bereit. Laut WADA ist Gendoping „die nicht-therapeutische Verwendung von Zellen, Genen, genetischen Elementen oder Modulatoren der Genexpression, die die Fähigkeit besitzen, die sportliche Leistung zu steigern“. Die Genexpression ist letztlich die Synthese der darin kodierten Proteine. Unter der Definition von "genetischen Elementen" sind beispielsweise modifizierte Gene geeignet, und "Expressionsmodulatoren" sind insbesondere verschiedene Arten von RNA, die Informationen aus der DNA übertragen oder die Proteinsynthese regulieren. Beginnen wir mit dem Einfachsten - mit Zellen.
Zellen, auf geht's
Werden beim Sport Stammzellen verwendet? Es ist durchaus möglich - für die beschleunigte Heilung von Verletzungen. Sie können zur Verbesserung der körperlichen Fitness eingesetzt werden – schließlich werben viele Medizinunternehmen mit zellularen Technologien als Mittel zur Genesung. Um gesunde Gene in den Körper zu bringen, können Sie bei vielen Erbkrankheiten diese in die eigenen Stammzellen des Patienten einbringen, und sie werden sich bereits an der richtigen Stelle verwurzeln. Gemessen an der Geschwindigkeit, mit der andere Errungenschaften der Medizin und Biologie als Doping eingeführt werden, werden solche teilweise modifizierten Athleten erscheinen, bevor zelluläre Technologien zur Behandlung von Patienten offiziell zugelassen werden.
Er ist die Nummer eins
Peptidische hämatopoetische Stimulanzien sind Technologien von gestern. Warum Erythropoietin in den Körper injizieren, wenn Sie es in Ihren eigenen gentechnisch veränderten Zellen synthetisieren können? Experimente an Affen im Jahr 1997 ergaben ein zu gutes Ergebnis: Aufgrund eines starken Anstiegs der Anzahl roter Blutkörperchen wurde das Blut von Pavianen so dick, dass ihre Herzen ohne ständige Plasmatropfen die Arbeit nicht bewältigen konnten. Und 2003 wurde das weltweit erste Strafverfahren wegen der Verwendung von Repoxigen im Sport eröffnet – einem Medikament, das auf einem in der Gentechnik beliebten adenoviralen Vektor basiert und das Erythropoetin-Gen trägt.
Gendoping wurde vom deutschen Experiment altrainer Thomas Springstein an Junioren unter 18 Jahren getestet (seine Mündel wurden mehr als einmal beim Doping erwischt). Ein Überschuss an Erythropoetin kann zu Blutgerinnseln und zur Bildung von Blutgerinnseln führen, doch der Hersteller zuckte mit den Schultern: Sie dachten an Anämiepatienten, nicht an Rekorde, und bezweifeln generell, dass ihr Medikament als Doping wirken wird. Aber Resauerstoff ist nur das erste Zeichen (oder der erste Pfannkuchen). Andere Gentherapien werden den Sport in den kommenden Jahren sicher erobern.
Eiweiß! Mehr Eiweiß
Mäuse, in deren Muskeln Wissenschaftler der Universitäten Pennsylvania und Harvard unter der Leitung von Professor Lee Sweeney eine zusätzliche Kopie des Gens für den insulinähnlichen Wachstumsfaktor I (IGF-1) einführten, erhöhten die Muskelmasse um 15-30 % schneller als sonst - und das bei sitzender Lebensweise. Bei erwachsenen Mäusen wuchsen die mit dem IGF-1-Genom punktierten Muskeln nicht, aber die Muskeln blieben in jeder Hinsicht „jung“. Transgene Mäuse, die aus Eiern wuchsen, in die das gleiche Gen in den Zellkern eingeführt wurde, synthetisierten sein Protein in allen Muskelzellen. Die Muskeln solcher Mäuse waren 20-50% stärker als normal und wurden auch mit zunehmendem Alter nicht schwächer. Klinische Versuche mit dieser Technik zur Behandlung von Myotoner Dystrophie werden in zehn Jahren beginnen. Anwendung im Sport - evtl. früher.
Das Protein Myostatin hemmt das Muskelwachstum bereits im Embryonalstadium. Bei Sportlern verhindert es ein übermäßiges Wachstum und eine übermäßige Teilung von Muskelzellen und löst den Prozess der teilweisen Muskelatrophie nach Beendigung der erhöhten Belastung aus. Bei transgenen Mäusen, aus deren Genom das Myostatin-Gen deletiert wurde, nehmen die Zahl der Muskelfasern und die Muskelmasse zu. Solche Mäuse zeigen dreimal bessere "sportliche" Leistungen als normale.
Um das Myostatin-Gen zu entfernen oder zu korrumpieren, müssen Sie mit der Arbeit im Ei-Stadium beginnen. Ja, und stellen Sie sich vor, was wachsen wird, wenn die Muskeln ohne Bremsen wachsen. Doch Viehzüchter freuen sich auf den Start der Produktion von Myostatin-Hemmern: Bei einem ausgewachsenen Tier kann diese Bremse teilweise blockiert sein, was die Milchbildung stört.
Am naheliegendsten ist es, Antikörper gegen das entsprechende Protein in den Körper einzubringen. Klinische Studien mit einem dieser Medikamente, basierend auf Antikörpern gegen Myostatin, zur Behandlung von Duchenne-Muskeldystrophie (einer Erbkrankheit, die etwa einen von 5.000 Jungen betrifft, bei denen die Muskeln verkümmern und die nicht länger als 20 Jahre leben) liegen vor auch geplant - sie haben vielleicht schon begonnen.. Vielleicht werden sie bereits im großen Sport eingesetzt. Richtig, Antikörper können allergische Reaktionen hervorrufen, und die Antikörper selbst oder die Folgen ihrer Verwendung sind leicht zu erkennen.
Ein Verfahren zur Einführung eines absichtlich beschädigten Myostatin-Gens in Zellen wurde auch an Tieren getestet. Sein Protein blockiert die entsprechenden Rezeptoren auf Zellmembranen und macht sie für normale Moleküle unzugänglich. Bei gesunden Mäusen bewirkt dies eine Muskelhypertrophie und deren beschleunigte und hochwertige, narbenfreie Heilung nach Verletzungen – warum geht es Sportlern schlechter?
Die neuste und vielversprechendste Methode, die Proteinsynthese zu blockieren, ist die mit Hilfe von si-RNA (" si" - kurz interferierend, kurz interferierend; über den Nobelpreis für ihre Entdeckung lesen Sie in "PM" Nr. 12 '2006). Darauf basierende Präparate (z. B. in liposomaler Form, mit denen Sie ein empfindliches Produkt an seinen Bestimmungsort bringen können) werden für alle der Wissenschaft bekannten Krankheiten entwickelt, die mit einer übermäßigen Produktion von Proteinen verbunden sind. Als Dopingmittel werden solche Medikamente unverzichtbar sein: Ihre Wirkung ist vorübergehend, reversibel und nicht nachweisbar.
Fleisch
Muskelfasern werden in mehrere Typen unterteilt. Langsame, aber h altbare Typ-I-Fasern benötigen eine gute Versorgung mit Sauerstoff und Glukose und enth alten viele der zellulären Kraftwerke, die Mitochondrien. Schnelle Typ-II-Fasern ermüden schnell, aber in Spitzenzeiten können sie unter anaeroben Bedingungen arbeiten und erh alten „explosive“Energie aus Glykogen (viele Sprinter atmen vor dem Start tief ein und atmen zehn Sekunden später aus, wenn sie hundert Meter laufen). In jedem Muskel gibt es Fasern beider Typen: In den Muskeln des Körpers, die hauptsächlich statische Belastungen ausführen, gibt es mehr "langsame" Fasern, in den Gliedmaßen - "schnelle", an dynamische Belastungen angepasste. Die Neigung zu Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes ist mit einer Abnahme der Typ-I-Fasern in den Muskeln verbunden, und Wissenschaftler von zwei kalifornischen und einer Seouler Universität haben unter der Leitung von Ronald Evans eine Marathonmaus entwickelt, um einen Weg zur Bekämpfung von Fettleibigkeit zu finden.
Es ist seit langem bekannt, dass Fasern unterschiedlicher Art unter dem Einfluss von Training ineinander übergehen. Aber die biochemischen Mechanismen dieses Phänomens wurden erst vor kurzem entdeckt. Insbesondere das PPARd-Protein, einer der Zellmembranrezeptoren, der die mitochondriale Teilung stimuliert, spielt bei dieser Transformation eine wichtige Rolle. Die Option „Delta“wurde gewählt, weil andere Formen desselben Proteins viel weniger effektiv sind: a – 10-mal und g – 50-mal.
Um zu testen, wie sich PPARd auf den Stoffwechsel auswirkt, führten Wissenschaftler sein leicht verändertes Gen in Mausembryos ein, das mit dem Promotor (dem Abschnitt des Gens, der sein Ablesen steuert) von menschlichem Aktin verbunden ist, einem Protein, das zusammen mit Myosin liefert Muskelkontraktion. Ohne diese könnte das Gen nicht im Muskel, sondern in jedem anderen Gewebe arbeiten, und die Produktion von Mäusen mit erhöhter Intelligenz oder Wolfsappetit stand diesmal nicht auf den Plänen der Forscher. Das in den Muskeln synthetisierte Protein verhinderte, nachdem es das Fettgewebe erreicht hatte, dessen Wachstum und beschleunigte die Fettverbrennung: Nach drei Monaten mit der „Atkins-Diät“(35 % Fett gegenüber den üblichen 4 %) nahmen transgene Mäuse dreimal weniger zu als normale. Und ihre Muskeln haben sich so verändert, dass es mit bloßem Auge sichtbar war (leider nur auf dem Schnitt). Aufgrund der Konzentrationserhöhung von Myoglobin, einem dem Hämoglobin ähnlichen Protein, das Muskelzellen mit Sauerstoff versorgt, waren die transgenen Muskeln deutlich röter als die gleichen Muskeln bei normalen Mäusen. Sie hatten viel mehr Typ-I-Fasern als gewöhnlich. Die Konzentration von Enzymen, die für die Glukoseoxidation und die ATP-Synthese erforderlich sind, stieg ebenfalls an. Infolgedessen konnten schlanke und muskulöse transgene Mäuse ohne Training mit derselben Genetik 2/3 (für eine Stunde) länger und fast zweimal (pro Kilometer) weiter laufen als normale. Und dies ist nur eines von Hunderten von Genen, die in der Hoffnung untersucht werden, Behandlungen für Erbkrankheiten zu entwickeln, die verwendet werden könnten, um gentechnisch veränderte Athleten zu schaffen.
Es ist unmöglich, zusätzliche Gene in den Muskeln aus einer Blutprobe und anderen schonenden Analysemethoden nachzuweisen. Dazu müssen Sie eine Biopsie durchführen und die DNA in den erh altenen Proben analysieren, und die WADA hat einen solchen Fanatismus noch nicht erreicht - das Herausschneiden von Gewebesäulen aus den olympischen Muskeln, auch wenn sie dünn sind. Und selbst wenn es darum geht, soll er versuchen, etwas zu beweisen. Viele der in der Gentherapie verwendeten Viren sind im menschlichen Körper vorhanden. Und ungewöhnliche Gene - das bin ich, Bürger von Sportrichtern, erblich.
Großartig
Die Anwendung der Populationsgenetik auf den Sport begann in den 1990er Jahren mit der Untersuchung der Ursachen einer offensichtlichen Tatsache: Seit vielen Jahren haben schwarze Läufer weiße auf allen Distanzen übertroffen. Gleichzeitig sind die besten Sprinter Athleten aus westafrikanischen Ländern oder deren Nachkommen, und die besten Langstreckenläufer werden in Kenia und Äthiopien geboren, hauptsächlich unter Vertretern der Stammesgruppe der Kalenjin.
Die Arbeit des Kanadiers Claude Bouchard zeigte, dass von allen untersuchten Athleten verschiedener Ethnien in den Muskeln von Westafrikanern der höchste Anteil an Muskelfasern vom Typ II vorliegt. Und die Geheimnisse der schwarzen Marathonläufer lüftete der Däne Bengt S altin. Das sind zunächst die Besonderheiten der nationalen Anatomie: Nur dünne Schienbeine (im Durchschnitt 400 g leichter als Europäer gleicher Größe) ermöglichen es den Kenianern, bei jedem Schritt 8 % der Energiekosten einzusparen. Und aufgrund der erblichen Eigenschaften des Stoffwechsels in ihren Muskeln werden Fettsäuren schneller oxidiert und Milchsäure langsamer angesammelt - solche Beine arbeiten effizienter und ermüden langsamer als Sportler mit anderen Modifikationen derselben Enzyme. Und schließlich gibt es bei den Kalenjins oft eine "gute" Mutation eines der Gene, die für die Produktion von Erythropoietin verantwortlich sind, und dementsprechend eine natürlich erhöhte Konzentration an roten Blutkörperchen.
Der finnische Skifahrer Mantiranta, der bei den Olympischen Winterspielen 1964 in Innsbruck zwei Goldmedaillen gewann, wurde mit einer Mutation im Erythropoetin-Gen geboren. Nur bei Kenianern beginnt Erythropoietin (sowie unter dem Einfluss von Resauerstoff) während Hypoxie zu synthetisieren, und nach Beendigung des Trainings sinkt die Anzahl der Erythrozyten auf ein akzeptables Niveau, und der finnische Meister war tatsächlich ein Invalide: Die Anzahl der Erythrozyten in seinem Blut war konstant 25-50 % höher als bei gesunden Menschen.
Experten zufolge sorgen im Individualsport „mein Team, mein Trainer und meine Familie“für maximal 1/3 der Trainingsergebnisse, und 70-85 % des Erfolgs sind auf Genpolymorphismus zurückzuführen. Änderungen in der Abfolge von Nukleotidbasen können die Eigenschaften des entsprechenden Proteins erheblich verändern und zu einer ganzen Kette von physiologischen, biochemischen und anatomischen Folgen führen. Die Idee, die Errungenschaften der Genomik und Proteomik zu nutzen, um vielversprechende Athleten auszuwählen, lag in der Luft.
Verbindungen zwischen Varianten aller Gene mit bekannten und sportrelevanten Funktionen und sportlichen Leistungen der Träger dieser Gene zu finden, ist eine schwierige Aufgabe, aber lösbar. Mit einer ausreichend großen Datenbank und einem kompetenten Verarbeitungsalgorithmus ist es möglich, genetische Profile für bestimmte Sportlergruppen zu erstellen, und Genanalyseverfahren werden jedes Jahr billiger. Es ist unmöglich, eine solche Selektion zu verbieten: Tatsächlich tun sie dies zumindest seit der Wiederbelebung der olympischen Bewegung unbewusst - nur haben Trainer im Gegensatz zu Bauern und Pferdezüchtern keine Champions gekreuzt, um Elite-Rassen von Sprintern, Schwergewichten und Athleten zu züchten.
Eugenik ist eine Theorie geblieben, und die Gentherapie macht bereits erste praktische Schritte – sowohl in der Medizin als auch im Sport. Gentechnisch veränderte Tiere sind keine Sensation mehr. Die Gesellschaft als Ganzes steht der Idee des Klonens und darüber hinaus der genetischen Veränderung von Menschen ablehnend gegenüber, aber wie wird sich die Moral ändern, wenn dies praktisch möglich wird?
