Doping af atleter kan blive sværere at skjule med ny detektionsmetode

Mens verden venter på de kommende olympiske lege, en ny metode til påvisning af dopingforbindelser i urinprøver kan udjævne spillereglerne for dem, der forsøger at holde atletik ren. I dag, videnskabsmænd rapporterer en tilgang, der bruger ionmobilitet-massespektrometri til at hjælpe reguleringsorganer med at opdage eksisterende dopingstoffer og fremtidige "designer"-forbindelser.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på forårsmødet i American Chemical Society (ACS).

Hvert år, World Anti-Doping Agency (WADA) offentliggør en liste over stoffer, inklusive steroider, at atleter er forbudt at bruge. Imidlertid, det kan være svært at skelne en atlets naturlige eller "endogene" steroider fra syntetiske "eksogene", der administreres for at øge præstationen.

Og tilsynsmyndigheder står over for en anden udfordring:"Så hurtigt som vi udvikler metoder til at lede efter præstationsfremmende lægemidler, hemmelige laboratorier udvikler nye stoffer, der giver atleter en konkurrencefordel, "siger Christopher Chouinard, Ph.d., projektets hovedforsker. Disse designerstoffer unddrager sig opdagelse, hvis testlaboratorier ikke ved, hvordan de skal lede efter deres specifikke kemiske strukturer.

Chouinards team på Florida Institute of Technology forsøger at overliste snydere med et assay, der kan skelne mellem endogene og eksogene steroider og også kan forudse strukturen af ​​nye forbindelser, der kan dukke op i atleters urinprøver.

I øjeblikket, testlaboratorier analyserer prøver ved hjælp af tandem massespektrometri (MS) og gas- eller væskekromatografi. Disse metoder opdeler molekyler i prøven og adskiller fragmenterne, giver spektre, der kan afsløre originalens identitet, intakte forbindelser. Men det kan være svært at differentiere molekyler med mindre strukturelle forskelle - herunder isomerer - der adskiller endogene steroider fra eksogene, såsom de syntetiske anabolske steroider atleter tager for at bygge muskler.

For at fremhæve disse forskelle, Chouinard parrer MS med ionmobilitet (IM) spektrometri, en adskillelsesteknik, han lærte som kandidatstuderende hos Richard Yost, Ph.d., ved University of Florida. Yosts team og andre fandt ud af, at forskellene mellem isomerer kunne gøres endnu mere tydelige, hvis molekylerne i en prøve blev ændret før IM-massespecialanalyse ved at reagere dem med andre forbindelser. Efter Chouinard oprettede sit eget laboratorium i 2018, han anvendte denne teknik ved at reagere steroidprøver med ozon eller acetone i nærværelse af ultraviolet lys-reaktioner, der allerede er veletablerede blandt forskere, der studerer lipidisomerer, men ny på antidopingarenaen.

Sidste år, Chouinards team rapporterede, at de med succes havde brugt disse reaktioner med IM-MS til at forbedre isomerseparation, identifikation og kvantificering for nogle få steroider i prøveopløsninger. Nu, forskerne rapporterer, at de har testet denne teknik i urin mod næsten halvdelen af ​​de forbudte steroider på WADAs liste og har vist, at den med held kan karakterisere og identificere disse forbindelser. De viste også, at metoden kan karakterisere og identificere forbudte glukokortikoider, såsom kortison, der forbedrer atletisk præstation ved at undertrykke betændelse fra skader. Detektionsgrænser er under et nanogram pr. Ml.

Udover at spore kendte dopemidler, holdet ønsker at være i stand til at finde nyoprettede ulovlige steroider, som endnu ikke er kendt af WADA. Med Florida Institute of Technology-samarbejdspartnere, herunder Roberto Peverati, Ph.d., de udvikler beregningsmodellering og maskinlæringsteknikker for at forsøge at forudsige strukturen, spektre og andre egenskaber ved disse molekyler. "Hvis vi kan udvikle metoder til at identificere eventuelle teoretiske steroider i fremtiden, vi kunne dramatisk reducere doping, fordi vi ville være i stand til at opdage disse nye arter med det samme, uden den forsinkelsestid, der har været forbundet med antidopingtests gennem de sidste 40 år, " siger Chouinard.

Selvom analyserne i sig selv er hurtige, enkelt og billigt, IM -instrumenter er dyre, med en pris på op til omkring en million dollars, Chouinard noter. Imidlertid, tilføjer han, med støtte fra antidoping-finansierende organisationer som Partnership for Clean Competition (PCC), flere laboratorier kan være villige til at betale regningen, så længe metoden giver en væsentlig fordel i detektion og afskrækkelse.