Sådan fungerer Gene Doping

Michael Phelps delte rampelyset ved OL i Beijing med - en badedragt. Speedo LZR racer badedragt tager angiveligt 20 minutter at tage på, dækker svømmere fra bryst til læg og, mest vigtige, glatter hud, der normalt "klapper" i vandet. Det giver svømmere et mere gnidningsfrit glid. Åh, og det ser ud til at hjælpe dem med at slå verdensrekorder.

Dragten giver endnu et eksempel på atleter, der forsøger at vinde en gennemførelsestid, da kroppen selv havde nået sit højdepunkt. Om, som badehætter, vi kalder disse forsøg "fremskridt, "eller ligesom steroider, vi håner dem som "doping, "vi kan ikke undgå de kropslige forbedringer, der viser sig inden for sport.

Hvad ser vi næste gang? Nogle embedsmænd siger, at atleter vil manipulere med deres gener.

I gendoping , atleter ville ændre deres gener til at klare sig bedre inden for sport. Vi siger ville, fordi ingen har prøvet det endnu, så vidt vi ved, siger Dr. Theodore Friedmann, leder af Verdens antidopingagentur ( WADA ) gendopingpanel. "Det vil ske, " han siger, "men vi ved ikke hvornår."

Hvordan ville atleter gøre det? De kan tilføje gener til dem, de er født med, eller de kan pille ved, hvordan kroppen bruger de gener, de har.

Gendoping er en utilsigtet spin-off af genterapi hvori, læger tilføjer eller ændrer gener for at forhindre eller behandle sygdom. Gendoping ville anvende de samme teknikker til at forbedre en, der er rask. Linjen er uklar, men hvis de celler eller kropsfunktioner, der ændres, er normale til at starte med, det er doping [kilde:Friedmann].

Der findes to typer gendoping. I somatisk cellemodifikation , gener modificeres i en kropscelle, som en lunge eller muskelcelle. Ændringerne videregives ikke til børn. Dagens genterapi ændrer somatiske celler. Germline modifikation , imidlertid, ændrer gener i en fars sædceller, en mors æg eller et embryo [kilder:Hanna, Wells]. De genetiske ændringer manifesterer sig hos børn og muligvis hos deres børn. Indtil nu, den amerikanske regering har ikke finansieret forskning om modificering af menneskelige kønsceller, og andre regeringer har forbudt det, så vi vil tale om somatiske celler [kilder:Baruch, Hanna].

Læs videre for at finde ud af, hvordan fremtidige atleter kan ændre deres gener.

1. Jeg tager IGF-1 og Erythropoietin-generne, Vær venlig.
2. Gendopingrisici og -resultater
3. Love og etik omkring gendoping

Jeg tager IGF-1 og Erythropoietin-generne, Vær venlig.

Tilpasning af en persons gener til sport kunne, i starten, være lige så let som at vælge fra en menu. Forskere kender til 187 gener, der er knyttet til menneskelig fitness eller atletisme [kilde:Rankinen]. For eksempel, nogle genetiske variationer er knyttet til at køre 2, 000-meter særligt godt [kilde:Cam]. "Tweaking" kan betyde tilføjelse af kopier af et af disse næsten 200 gener eller forstærkning eller formindskelse af deres aktivitet hos atleten.

Forskere ved ikke, hvad mange af disse "sports" -gener gør. For sikkerheds skyld, en atlet kan justere et gen med en velforstået funktion. En potentiel kandidat kan være IGF-1-gen til insulinlignende vækstfaktor-1 , som reparerer og fylder muskler op. Genet til erythropoietin ( EPO ), som øger røde blodlegemer og derved øger ilt og udholdenhed i blodet, giver en anden mulighed. Atleter, især cyklister, har været kendt for at dope med syntetisk EPO [kilde:Wells].

Takket være genterapi, vi har måder at sende gener ind i kroppen. Forskere kan injicere vektorer , som kun er gentransportører i dette tilfælde, i muskler eller blod. De kan også fjerne celler, ændre deres gener og derefter returnere cellerne til kroppen, selvom atleter måske ikke vil have den invasive procedure [kilde:Wells].

Virus fungerer som populære vektorer til at skubbe et gen ind i en celle. Som små sprøjter, de injicerer naturligt deres genetiske materiale i vores celler. For at ombygge dem til at levere menneskelige gener, forskere "renser" de skadelige dele af virussen, indsætte et humant gen i virusets arvemateriale og derefter injicere virussen i kroppen. En anden type vektor er a plasmid , en ring af bakterielt DNA, i hvilket humane gener kan tilføjes. Når plasmider injiceres i musklerne, og musklerne får et elektrisk stød eller ultralydsbehandling, muskelceller optager plasmiderne.

Lyder det let nok? Der er en fangst:at levere gener til de rigtige celler. Ellers, en atlet, der ønsker større muskler, kan ende med at komme til at få vækstproteiner til at dukke op i øjnene ved et uheld. Forskere kan styre gener ved at injicere i muskler, så generne kommer kun ind i muskelceller. Eller de kan bruge en virus, der kun inficerer visse kropsdele. De kan også lade generne komme ind i cellerne liberalt, men få dem til kun at aktivere i visse celler. Det er endda muligt at konstruere et gen til kun at lave proteiner, når atleten "fortæller det" ved at tage et lægemiddel.

Når et gen er inkorporeret i en celle, cellen er transduceret . Transducer en hel kropsdel, som en muskel, er hårdt; som regel, kun nogle celler samarbejder. Inde i celler, genet vil enten blive i kernen, ved siden af ​​kromosomerne, eller faktisk skubbe ind i et kromosom. Som en del af et kromosom, genet kan forårsage varig forandring:Det videregives til nye kropslige celler, når den transducerede celle deler sig. Gener, der ikke skubber ind i kromosomer, dør, når cellen dør. Når det er transduceret, celler vil følge de nye genetiske instruktioner og lave de ønskede proteiner. Atleten, selvfølgelig, håber, at proteinerne vil ændre den måde, hans eller hendes krop fungerer på en måde, der øger ydeevnen.

Er vores genetisk modificerede atlet klar til at løbe længere, hoppe højere, løfte mere vægt eller gå til hospitalet? Læs videre for at finde ud af det.

Hverken HowStuffWorks eller forfatteren går ind for gendoping, men vi er forpligtet til at forklare det for dig. Bare prøv ikke det herhjemme, OKAY?

Gendopingrisici og -resultater

Det er svært at sige, hvad der ville ske med en atlet, der forsøgte gendoping. I en verden af ​​menneskelige eksperimenter, forskere har kun overført gener for at gøre syge raske, ikke raske mennesker bedre.

Bioetiker Thomas Murray spekulerede i, hvad der ville ske, hvis en atlet skulle bruge nutidens teknologi i en artikel til WADA's Play True magazine. Han skrev, at de fleste atleter ikke ville få et boost ud over placebo -effekten, mange ville blive skadet og et par stykker, meget usandsynligt, kan få et midlertidigt boost i ydeevnen. Men Murray hævdede, at det ikke ville være nok til at forstyrre konkurrencebalancen i olympiske sportsgrene. Det er fordi forskere har problemer med omhyggeligt at kontrollere resultaterne af genlevering:De kan ikke levere en stor effekt uden også at levere en stor risiko [kilde:Friedmann].

Overvej EPO -genet. Et lægemiddel kaldet Repoxygen leverer EPO -genet med nogle kontroller, så når ilt i blodet falder under det normale, kroppen danner nok røde blodlegemer til at genoprette normalt ilt. Genet slukker derefter [kilde:Binley]. Atleter, der søger en kant, vil sandsynligvis have bedre ilt end normalt i blodet. De kunne prøve at tilføje EPO -genet uden kontrol. Men hos raske aber, der modtog den behandling, blodet blev så tykt af røde blodlegemer, at forskere måtte bløde aberne for at forhindre hjertesvigt og slagtilfælde. Til sidst, aberne blev aflivet [kilde:Svensson].

Der er andre risici. Her er en stor:kræft. Kræft kan ske, hvis en genetisk modifikation ved et uheld tænder et kræftgen eller slukker et kræftundertrykkende gen. En begivenhed som denne forårsagede leukæmi hos fem børn, der modtog genterapi for alvorlig kombineret immundefekt. Deres nye gener indsat et dårligt sted på et kromosom og tændt kræftgener [kilde:Staal].

Atleten kunne også have en immunreaktion. Hans eller hendes krop kan angribe den virus, der bruges til at levere genet, selve virale eller bakterielle gener eller selve proteinet, der skal øge ydeevnen. Reaktionen kan være mild, som feber. Men det kan også være alvorligt. Sunde aber døde af alvorlige immunreaktioner efter "doping" med EPO -genet. Genet blev injiceret i deres muskler, som lavede et andet EPO -protein end det naturligt fremstillede i leveren. Deres systemer angreb begge EPO'er, og deres kroppe stoppede med at lave røde blodlegemer [kilde:Gao].

Genernes virkning kan forårsage problemer, også. For eksempel, generne for humant væksthormon og IGF-1 fortæller cellerne at dele sig. Hvis de kommer ind i de forkerte celler, celler kan dele sig ukontrollabelt og danne tumorer [kilde:Wells].

Endnu mere risikofyldt, gendoping kan permanent påvirke atleter. Læger kan ikke lirke et gen ud af en celle, og kirurger kan ikke nødvendigvis afskære transformerede celler. De kan prøve at behandle uønskede virkninger, men redningsindsatsen har mislykkedes hos genterapipatienter [kilde:Raper]. Ud over, gendopings langsigtede virkninger udgør et andet mysterium. Hvad sker der med atleter, der prøver gendoping i en alder af 20 år, når de bliver gamle? Forskere ved det ikke. Ingen har fulgt genterapipatienter så længe.

Så i dag, gendoping er ikke sikkert. Atleten kan ikke opleve noget, eller han eller hun kunne opleve feber eller endda en medicinsk nødsituation. Ville atleter, der prøvede gendoping, også komme i problemer? Find ud af det næste.

Procentdel af atleter på to universiteter i Oregon, der:

• Tror gendoping er snyd:79 procent
• Vil sandsynligvis bruge gendoping, hvis det var sikkert, men ulovligt:​​13 procent
• Ville sandsynligvis bruge gendoping, hvis det var usikkert og ulovligt:​​6 procent

[Kilde:geneforum]

Love og etik omkring gendoping

Gendoping er imod reglerne i mange sportsgrene. I 2003, WADA satte gendoping på sin forbudte liste [kilde:USADA]. Mange sportsstyrende organer accepterer og bruger listen, derved forbyder gendoping for atleter, der deltager i OL, Paralympics og mange andre begivenheder [kilde:WADA]. Imidlertid, listen bruges ikke i Major League Baseball, National Basketball Association eller National Football League [kilde:Associated Press].

Forskere og læger, der injicerer gener i raske mennesker, overtræder faglige etiske koder. Universiteter og hospitaler kan straffe medarbejdere for at udføre et menneskeligt eksperiment, der ikke er godkendt af et etisk udvalg. Hvis atleten kom til skade, lægen kan blive sagsøgt for fejl og miste sin medicinske licens, siger Maxwell Mehlman, en juraprofessor ved Case Western Reserve University School of Medicine.

Men når det er sagt, USA har ingen love, der specifikt forbyder gendoping. Gener er ikke kontrollerede stoffer, som heroin eller steroider, så indtil love er lavet, konkurrencedygtige atleter eller bare almindelige gymgoers kunne sandsynligvis injicere sig selv med gener uden at gå i retten eller fængsel, siger Mehlman.

Loven til side, gendoping rejser etiske spørgsmål, siger Thomas Murray, formand for Hastings Center, et nonprofit bioetisk institut i New York. Murray rejser fire argumenter mod at tillade gendoping.

Det første argument er risikoen for den enkelte atlet, selvom procedurerne med tiden bliver mere sikre og mere pålidelige, han siger. For det andet er uretfærdighed. "Nogle atleter får adgang til det før andre, især i sikre og effektive former, "siger han. For det tredje er risikoen for andre atleter. Hvis gendoping var tilladt, og en atlet prøvede det, alle ville føle sig presset til at prøve det for ikke at tabe. Et forbedringsvåbenkapløb ville følge. "Kun atleter, der er villige til at tage de største mængder genetiske forbedringer i de mest radikale kombinationer, ville have en chance for at være konkurrencedygtige. Resultatet ville med sikkerhed være en katastrofe for folkesundheden. Og når alle prøvede det, ingen ville have det bedre. "

Endelig gendoping ville ændre sport, Siger Murray. "Sport er delvist sammensat af deres regler, "forklarer han." Hvad hvis jeg dukkede op til New York [City] Marathon iført rulleskøjter? ... Eller antag, at jeg kom til højdehoppet iført fjedre på mine sko ... Eller hvad nu, hvis vi lod kanden stå så tæt på dej som han vil? "

Hvis disse undtagelser var tilladt, betydningen af ​​hver sport ville ændre sig, Siger Murray. New York City Marathon ville blive et roller derby. Højdehoppet ville blive en konkurrence om at finde de største fjedre. Baseballkanden ville stå ved siden af ​​fangeren, og dejen ville stryge. "Alle de ting, vi kan lide ved baseball - sorten, kunsten med dobbeltspillet, de store fangster - ville forsvinde, "Siger Murray.

Atleter og publikum bør beslutte, hvad de værdsætter i sport, og om tilladelse af gendoping ville opløse disse aspekter, Siger Murray. "Det vil hjælpe os med at beslutte, hvor vi skal trække grænsen."

Fortsæt med at læse for at lære, hvad andre skøre anvendelser folk har tænkt på for deres gener, som at helbrede skaldethed.

Eero Mantyranta, en finsk langrendsløber, der vandt to guldmedaljer ved OL i 1964, blev født med en mutation i erythropoietin -receptorgenet, der tillader hans blod at bære betydeligt mere ilt end den gennemsnitlige persons [kilde:McCrory]. Dengang og nu, han overtrådte ingen regler.

Forsendelse kan bringe en gendoping i fare. I henhold til Federal Food and Drugs Act, det er ulovligt at sende et stof på tværs af statslinjer, der ikke er godkendt af U.S. Food and Drug Administration (FDA) til human brug. Hvis et genprodukt ikke er godkendt til mennesker, forsendelse det er en forbrydelse, og forsendelsespartiet kan idømmes en bøde og fængsel, siger Mehlman.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Hvordan kan du se, om atleter ændrer deres gener?
• Kunne genterapi helbrede skaldethed?
• Hvordan designerbørn vil fungere
• Sådan fungerer DNA
• Sådan fungerer præstationsfremmende lægemidler
• Hvorfor kan en uddannet atlet løbe et maraton, men en sofa kartoffel kan ikke løbe en halv kilometer?
• Sådan fungerer Speedo LZR -badedragt [podcast]
• Sådan fungerede det første OL

Flere store links

• Verdens antidopingagentur
• USAs antidopingagentur

Kilder

• Associeret presse. "WADA -chefen opfordrer narkotikabehandlede sportsgrene til at rydde op." International Herald Tribune. 10. august kl. 2008. (11/11/2008) http://www.iht.com/articles/ap/2008/08/10/sports/AS-OLY-WADA-Doping.php
• Baruch, Susannah et al. "Human Germline Genetic Modification:Spørgsmål og muligheder for politikere." Washington, DC:Center for genetik og offentlig politik. Maj 2005. (11/11/2008) http://www.dnapolicy.org/images/reportpdfs/HumanGermlineGeneticMod.pdf
• Binley, Katie et al. "Langsigtet tilbageførsel af kronisk anæmi ved hjælp af en hypoxi-reguleret Erythropoietin genterapi." Blod. Vol. 100. Nr. 7. 1. oktober kl. 2002.
• Cam, F.S. et al. "Forening mellem ACE I/D-genpolymorfisme og fysisk ydeevne i en homogen ikke-elite kohorte." Canadian Journal of Applied Physiology. Vol. 30. Nr. 1. februar 2005.
• Dillman, Lisa. "Når svømmerekorder falder, High-Tech Suit står over for undersøgelse. "The Los Angeles Times. 27. marts, 2008. (11/11/2008) http://articles.latimes.com/2008/mar/27/sports/sp-swim27
• Friedmann, Theodore. Personligt interview. Udført 29/10/2008.
• Gao, Guangping et al. "Erythropoietin genterapi fører til autoimmun anæmi hos makaker." Blod. Vol. 103. Nr. 9. 1. maj, 2004.
• Geneforum. "Resultater fra Oregon College Athlete Gene Doping Survey." 2005. (11/11/2008) http://www.geneforum.org/node/489.
• Grady, Denise. "Et laboratorium opdrætter en mægtig mus, Med en række implikationer. "The New York Times. 1. maj, 1997. (11/11/2008) http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9807E0DA1131F932A35 756C0A961958260 &sec =&spon =&pagewanted =all
• Hanna, Kathi. "Germline genoverførsel." Marts 2006. (11/11/2008) http://www.genome.gov/10004764
• McCrory, P. "Superidrætsudøvere eller gensvindere?" British Journal of Sports Medicine. Vol. 37. Nr. 3. juni 2003.
• Mehlman, Maxwell. Personligt interview. Udført 11/11/2008.
• Murray, Thomas. "Gendoping og olympisk sport." Spil True magazine. Nr. 1. 2005. (10/23/2008) http://www.wada-ama.org/rtecontent/document/Play_True_01_2005_en.pdf
• Murray, Thomas. Personligt interview. Udført 11/7/2008.
• Rankinen, Tuomo et al. "Det menneskelige genkort for ydeevne og sundhedsrelaterede fitnessfenotyper." Medicin og videnskab inden for sport og motion. Vol. 38. Nr. 11. november 2006.
• Raper, Steven et al. "Fatal systemisk inflammatorisk responssyndrom i en ornithintranscarbamylase -mangelfuld patient efter adenoviral genoverførsel." Molekylær genetik og metabolisme. Vol. 80. Nr. 1. september 2003.
• Staal, F.J.T. et al. "Sola dosis facit venenum. Leukæmi i genterapiforsøg:et spørgsmål om vektorer, indsatser og dosering? "Leukæmi. bind. nr. nr. 10. oktober 2008.
• Svensson, Eric et al. "Langsigtet erythropoietin-ekspression i gnavere og ikke-humane primater efter intramuskulær injektion af en replikationsdefekt adenoviral vektor." Human Genterapi. Vol. 8. nr. 15. oktober 10, 1997.
• United States Anti-Doping Agency (USADA). "Vejledning til forbudte stofklasser og forbudte dopingmetoder." 2003. (11/20/2008) http://www.usantidoping.org/files/active/resources/press_releases/pressrelease_11_5_2002.pdf
• Wells, D.J. "Gendoping:hypen og virkeligheden." British Journal of Pharmacology. Vol. 154. Nr. 3. juni 2008.
• Verdens antidopingagentur (WADA). World Anti-Doping Code:Code Acceptance. 2008. (11/11/2008) http://www.wada-ama.org/en/dynamic.ch2?pageCategory.id=270