Geny jakie mogłyby zostać wykorzystane do transgenezy człowieka to m.in. geny kodujące hormony peptydowe (hormon wzrostu, erytropoetyna), a także czynniki wzrostu (VEGF, IGF1). Terapia tego typu mogłaby zostać przeprowadzona u sportowca w celu zwiększenia wydolności oraz siły jego organizmu. Doping genowy może być niebezpieczny dla zdrowia i życia człowieka. Istnieje hipoteza, że możliwe będzie również stosowanie terapii wykorzystującej siRNA w celu zahamowania transkrypcji genu kodującego miostatynę, co spowodowałoby znaczy rozrost mięśni sportowca. Wszystkie opisane powyżej metody i środki dopingujące są umieszczone na Liście Substancji i Metod Zabronionych światowej Agencji Antydopingowej. O problemie dopingu genowego rozmawialiśmy z dr Pawłem Kaliszewskim z Zakładu Badań Antydopingowych Instytutu Sportu.

Biotechnologia.pl: Jakie istnieją do tej pory znane rodzaje dopingu?

Dr Paweł Kaliszewski: Istnieją zarówno metody dopingujące np. transfuzja krwi czy doping genowy jak i różnorodne substancje farmakologiczne, które mogą wpłynąć na wynik sportowy. Wszystkie niedozwolone metody i związki znajdują się na Liście Zabronionej Światowej Agencji Antydopingowej.

Jakie istnieją rodzaje terapii genowych?

Terapie genowe można podzielić na terapie wykonywane in vivo oraz ex vivo. W terapiach in vivo materiał genetyczny podaje się bezpośrednio do organizmu człowieka w celu osiągnięcia pożądanego efektu. Natomiast terapie ex vivo polegają na pobraniu komórek z organizmu ludzkiego, a następnie ich modyfikacji genetycznej w probówce i wprowadzeniu zmienionych komórek z powrotem do organizmu.

Na czym polegają techniki wprowadzania egzogennego DNA do organizmu człowieka?

Do wprowadzania obcego DNA do organizmu człowieka mogą służyć liposomy. Są to kuliste sfery o ściankach zbudowanych z podwójnych błon lipidowych, które chronią przed degradacją zawarte wewnątrz DNA  i umożliwiają efektywny transport tego DNA do wnętrza komórek. Liposomy są jednak wektorami mało ukierunkowanymi, modyfikują one genetycznie przeważnie przypadkowe komórki. W celu transgenezy stosuje się także wektory wirusowe, które są znacznie bardziej specyficzne niż liposomy. Istnieją również metody fizyko-chemiczne, które opierają się np. na wprowadzeniu DNA poprzez iniekcję, a następnie zastosowanie pola elektrycznego do odwracalnego uszkodzenia błony komórkowej (tzw. elektroporacja) w celu dokonania transfekcji komórek.

Jakie skutki modyfikacji genetycznych mogłyby być pożądane u sportowców?

Podstawowymi skutkami takich modyfikacji byłoby zwiększenie siły mięśni oraz szybsze leczenie urazów. Inne zmiany zachodzące w organizmie po przeprowadzeniu terapii genowej mogłyby powodować m.in.: zwiększenie produkcji czerwonych krwinek, tym samym zwiększenie dostarczania tlenu do mięśni oraz poprawienie metabolizmu i zwiększenie produkcji energii.

Czy możliwe jest wykrycie zastosowania dopingu genowego?

Jest to możliwe ze względu na to, że rozwijane są metody jego wykrywania. Jednym z przykładów jest wykrywanie dopingu genowego z użyciem genu kodującego erytropoetynę. Badania prowadzone na makakach pokazują, że erytropoetyna produkowana przez mięśnie, na skutek przeprowadzonej uprzednio terapii genowej, różni się wzorem glikozylacji od tej produkowanej naturalnie przez nerki. Okazało się, że standardowy test antydopingowy, który opiera się na szacowaniu relatywnych stężeń poszczególnych glikoform erytropoetyny, zaklasyfikowałby erytropoetynę produkowaną przez mięśnie jako doping. Ponadto, w najbliższej przyszłości spodziewane jest zaakceptowanie przez światową agencję antydopingową bardzo obiecującej i uniwersalnej metody opartej na łańcuchowej reakcji polimerazy, która jak pokazują badania pozwala na wykrycie zastosowania terapii genowej do pięciu miesięcy od podania.

Czy odnotowano przypadek stosowania dopingu genowego?

Do tej pory nie odnotowano przypadku stosowania terapii genowej w celach dopingowych u żadnego sportowca. Nie można jednak wykluczyć stosowania modyfikacji genetycznych tego typu. Należy rozwijać metody wykrywania takiego dopingu, aby zniechęcić sportowców do stosowania tak niebezpiecznej metody, jaką jest doping genowy. Próbki pobrane przez sportowców mogą być przechowywane nawet do 8 lat, więc nawet, jeśli ktoś zastosował taką metodę to może to zostać wykryte w przyszłości.

Która forma dopingu może mieć gorszy wpływ na organizm sportowca? Tradycyjna czy genowa?

Trzeba pamiętać, że obie formy mogą być bardzo niebezpieczne dla życia i zdrowia. Myślę jednak, że zdecydowanie groźniejsze byłoby zastosowanie terapii genowej, ponieważ jest to metoda eksperymentalna, niesprawdzona i skutki jej zastosowania są nieprzewidywalne. Na przykład podanie samego wirusa może spowodować ostrą reakcję immunologiczną i doprowadzić do śmierci. Ponadto opisanych jest wiele przypadków wywołania chorób nowotworowych przez zastosowanie tych terapii. Sadzę, że nikt, kto jest świadomy ryzyka, jakie niesie za sobą zastosowanie dopingu genowego, nie sięgnąłby po tego rodzaju wspomaganie. 

Jak według Pana będzie wyglądała przyszłość stosowanych metod dopingowych oraz przyszłość badań nad ich wykryciem?

W przyszłości sportowcy będą zapewne sięgać po coraz to bardziej wyrafinowane metody dopingowe. Przykładem takich metod jest nie tylko doping genowy, ale także stosowanie eksperymentalnych leków takich jak GW501516, AOD-9604 czy zmodyfikowanych hormonów peptydowych. Laboratoria antydopingowe muszą jak najszybciej reagować na stosowanie nowych metod i substancji w sporcie opracowując skuteczne metody ich wykrywania. Dzięki temu będą w stanie skutecznie zniechęcać sportowców do stosowania tych groźnych dla życia i zdrowia metod i substancji.     

Bardzo dziękujemy za rozmowę

Justyna Barys/ Klaudia Majewska

Wywiad przeprowadzony został podczas Międzyuczelnianego Sympozjum Biotechnologicznego "Symbioza" im. Prof. Krzysztofa W. Szewczyka, które odbyło się w Warszawie w dniach 19-21 kwietnia.