Η Χριστιανική Ηθική και η Βιοηθική στην Εκπαίδευση: Είναι το γονιδιακό ντόπινγκ ήδη πραγματικότητα; (Μέρος 2ο)

2 Νοεμβρίου 2018

Είναι το γονιδιακό ντόπινγκ ήδη πραγματικότητα; (Μέρος 2ο)


Η εποχή του γονιδιακού ντόπινγκ έχει αρχίσει.

της Ζωής Τερζοπούλου

Η εποχή του γονιδιακού ντόπινγκ έχει αρχίσει

Η έρευνα σχετικά με το γονιδιακό ντόπινγκ, η οποία έχει πραγματοποιηθεί κυρίως σε ζωικά μοντέλα, αλλά όλο και πιο συχνά όπως η γονιδιακή θεραπεία σε ανθρώπους, έχει επιφέρει πολλές επιτυχίες. Έχει αναφερθεί ότι η ένεση ενός πλασμιδίου με ένα γονίδιο αγγειακού ενδοθηλιακού αυξητικού παράγοντα (VEGFA), στον μυ ασθενών με χρόνια κρίσιμη ισχαιμία άκρων οδήγησε σε βελτιωμένη περιφερειακή ροή ενώ σε αρουραίους έχει βρεθεί πως η εισαγωγή γονιδίου του ινσουλινο-εξαρτώμενου αυξητικού παράγοντα 1 (IGF-1), με ανασυνδυασμένο ιικό φορέα, οδηγεί σε αύξηση της μυϊκής μάζας, της δύναμης και της αντοχής.

Σε άλλες μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί, η γονιδιακή θεραπεία χρησιμοποιήθηκε για να αυξηθεί η παραγωγή της αυξητικής ορμόνης (GH). Χαρακτηριστικά η σωματολιμπερίνη, ένα μικρό πολυπεπτίδιο που παράγεται από τους υποθαλαμικούς νευρώνες και ρυθμίζει την παραγωγή της αυξητικής ορμόνης στην υπόφυση, είναι γνωστό ότι χει πολλαπλές αναβολικές και ανοσο-διεγερτικές επιδράσεις.

Όλα αυτά τα δεδομένα αποτελούν μια σημαντική αιτία ανησυχίας, για την άμεση απειλή της εξάπλωσης του γονιδιακού ντόπινγκ στα ανταγωνιστικά αθλήματα.

Στόχοι του Γονιδιακού Ντόπινγκ

Σε γενικές γραμμές οι στρατηγικές του γονιδιακού ντόπινγκ στοχεύουν, στη βελτίωση της μεταβολικής δραστηριότητας και στην ενίσχυση της λειτουργίας των ιστών. Υπάρχουν ορισμένες πρωτεΐνες όπως η ερυθροποιητίνη (EPO) και ο αυξητικός παράγοντας-1 που έχουν χρησιμοποιηθεί ως παράγοντες ντόπινγκ και είναι πιθανοί υποψήφιοι για τη χρήση τους πλέον σε γενετική μορφή.

Μεταφορά O2

Στους παράγοντες που ελέγχουν τη μεταφορά του οξυγόνου συμπεριλαμβάνονται, ο αριθμός των ερυθροκυττάρων στο αίμα, ο βαθμός αγγείωσης του ιστού και ο ρυθμός ροής του αίματος. Το οξυγόνο μεταφέρεται στο ανθρώπινο σώμα μέσω της αναπνοής και συνεπώς η βελτίωση της λειτουργίας των πνευμόνων είναι μια πιθανή στρατηγική για το γονιδιακό ντόπινγκ.

Τεχνικές μεταφοράς γονιδίων στους πνεύμονες έχουν αναπτυχθεί κυρίως για τη θεραπεία της κυστικής ίνωσης, μιας γενετικής ασθένειας που προκαλείται από μετάλλαξη του γονιδίου που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη γνωστή ως διαμεμβρανικός ρυθμιστής της κυστικής ίνωσης (CFTR). Γονίδια που εκφράζονται και βελτιώνουν την απόδοση οξυγόνου θα μπορούσαν να ενσωματωθούν και να επιτύχουν τα ανάλογα αποτελέσματα και στην κατώτερη αναπνευστική οδό, δηλαδή την τραχεία και τους βρόγχους, για να βελτιωθεί η ανταλλαγή αερίων. Εναλλακτικά η στόχευση του πνευμονικού μυ, θα μπορούσε να διευκολύνει την καλύτερη λειτουργία των πνευμόνων.

Το οξυγόνο μεταφέρεται στο ανθρώπινο σώμα μέσω της αναπνοής και συνεπώς η βελτίωση της λειτουργίας των πνευμόνων είναι μια πιθανή στρατηγική για το γονιδιακό ντόπινγκ.

Η ερυθροποιητίνη (ΕΡΟ) είναι μία γλυκοπρωτεΐνη που παράγεται κυρίως από τους νεφρούς, η οποία δρα σε ερυθροειδή προγονικά κύτταρα του μυελού των οστών για τη ρύθμιση της παραγωγής
ερυθροκυττάρων. Mέσω της διαδικασίας της ερυθροποίησης αυξάνει την αιμοσφαιρίνη και τον αιματοκρίτη και συνεπώς αυξάνει την παροχή οξυγόνου. Αυτό το είδος συστηματικής μεταφοράς πρωτεΐνης μπορεί πιθανότατα να επιτευχθεί με γονιδιακή θεραπεία. Μεταφορά και ενσωμάτωση γονιδίων της ΕΡΟ έχει αποδειχθεί σε διάφορες πειραματικές μελέτες, χρησιμοποιώντας μια ποικιλία φορέων.

Μεταβολισμός Γλυκόζης

Το γονιδιακό ντόπινγκ μπορεί να προσφέρει νέες προσεγγίσεις, όπως η τοπική έκφραση των πρωτεϊνών μέσα σε ένα όργανο-στόχο. Το ήπαρ παίζει σημαντικό ρόλο τόσο στην αποθήκευση της γλυκόζης (γλυκογένεση) όσο και στην παραγωγή γλυκόζης (γλυκονεογένεση) από μη υδατανθρακικά υποστρώματα άνθρακα, όπως το γαλακτικό, το οποίο μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό από το ένζυμο γαλακτική αφυδρογονάση, μέσω του κύκλου Cori.

Η τοπική μεταφορά και ενσωμάτωση γονιδίων στο ήπαρ, είναι δυνατόν να ενισχύσει είτε την αποθήκευση είτε την απελευθέρωση της γλυκόζης. Προς το παρόν δεν έχουν υπάρξει μελέτες γονιδιακής θεραπείας που έχουν ως στόχο να τροποποιήσουν το μεταβολισμό της γλυκόζης σε ακριβώς υγιή άτομα, αλλά σαφώς η θεραπεία των διαβητικών ασθενών είναι ένας πιθανός στόχος. Ενδεικτικά, η μακροχρόνια θεραπεία με το πεπτίδιο γλυκαγόνης-1(GLP-1) ή αναλόγου του μπορεί να βελτιώσει την ευαισθησία στην ινσουλίνη. Ωστόσο, η συνεχής χορήγηση απαιτείται λόγω της μικρής ημίσειας ζωής του.

Σε κάθε περιοχή του ανθρώπινου σώματος υποδεικνύεται μια προσέγγιση γονιδιακής θεραπείας (πράσινο χρώμα) και η αντίστοιχη δυναμική της (κόκκινο χρώμα).

Μυϊκή Ανάπτυξη

Το ήπαρ είναι επίσης το όργανο που εκκρίνει τον ινσουλινοειδή αυξητικό παράγοντα-1 (IGF-1), ο οποίος διεγείρεται από την αυξητική ορμόνη. Έχει πολλές επιδράσεις επί των σκελετικών ιστών, συμπεριλαμβανομένων της υπερτροφίας των σκελετικών μυών και την αποτροπή ατροφίας των μυών, ενώ επίσης δρα προστατευτικά για τα κύτταρα του χόνδρου.

Είναι ενδιαφέρον ότι, όταν το γονίδιο IGF-1 συνδυάστηκε με περιοχές γονιδίου α-ακτίνης, η έκφραση του IGF-1 σε ένα διαγονιδιακό ποντικό κατέληξε σε υπερτροφία των μυών και η αυξημένη έκφραση του IGF-1, παρατηρήθηκε μόνο στους μυς, χωρίς καμία αύξηση στις συστημικές συγκεντρώσεις του. Η πιθανότητα αύξησης της μυϊκής μάζας και της δύναμης, από τον IGF-1 αλλά και η επίδρασή του κατά την προπόνηση, διερευνήθηκε από τον Lee S. το 2006 (Lee S. et al., Viral expression of insulin-like growth factor-I enhances muscle hypertrophy in resistance-trained rats, 2006).

Πρόληψη του Πόνου

Η διαχείριση του πόνου είναι αναγκαία για την ώθηση του ανθρώπινου σώματος σε νέα επίπεδα απόδοσης. Μάλιστα, η πιθανότητα μείωσης της αντίληψης του πόνου, κατά τη διάρκεια της προσπάθειας στην άσκηση, μπορεί να επιτρέψει στους αθλητές να επιμείνουν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και να αποδώσουν καλύτερα. Αυτή τη στιγμή εξετάζονται διάφορες στρατηγικές γονιδιακής θεραπείας, για τη θεραπευτική αντιμετώπιση του πόνου.

Η διαχείριση του πόνου είναι αναγκαία για την ώθηση του ανθρώπινου σώματος σε νέα επίπεδα απόδοσης.

Η γονιδιακή θεραπεία υπόσχεται πολλά για όσους υποφέρουν από χρόνιο πόνο. Ωστόσο, ο πόνος που βιώνουν οι αθλητές είναι συχνά διαλείπων και περιορίζεται κυρίως σε περιόδους άσκησης. Αν η ανακούφιση από τον πόνο, πρόκειται να γίνει ένας στόχος για το γονιδιακό ντόπινγκ, η θεραπεία θα πρέπει να περιορίζει την ευπάθεια του ασθενή στον πόνο κατά τη διάρκεια μιας περιόδου υψηλής έντασης και όχι μόνο σε ένα σταθερό βασικό επίπεδο.

Γονιδιακο Ντόπινγκ με Ενδοκυτταρικά Μόρια

Στη γονιδιακή θεραπεία είναι απαραίτητο το γενετικό υλικό να απελευθερωθεί τελικά στον πυρήνα του κυττάρου, ώστε τα θεραπευτικά γονίδια να εκφραστούν από το μηχανισμό μεταγραφής του κυττάρου. Ανάλογα με το κωδικοποιημένο γονιδιακό προϊόν, αυτό είτε θα εκκρίνεται από το κύτταρο ή θα παραμένει ενδοκυτταρικά. Είναι πολύ πιθανό το γονίδιο το οποίο τελικά θα ενσωματωθεί, να κωδικοποιεί προϊόντα που να παραμένουν μέσα στα τροποποιημένα κύτταρα, παρέχοντας έτσι την ευκαιρία γονιδιακού ντόπινγκ που θα είναι εξαιρετικά δύσκολο να ανιχνευθεί, κάτι που δεν είναι εφικτό με τη μεταφορά των ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών οι οποίες δρουν έξω από το κύτταρο. Στα υποψήφια γονίδια που κωδικοποιούν ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες, περιλαμβάνονται παράγοντες μεταγραφής, ένζυμα και μόρια RNA.

Προβλήματα

Κύρια δυσκολία στην εφαρμογή της γονιδιακής μεταφοράς και στο γονιδιακό ντόπινγκ είναι να επιτευχθεί ένα μακράς διάρκειας αποτέλεσμα, όσο και ο έλεγχος των αλλαγών που επάγονται στο γονιδίωμα. Μια μακράς διάρκειας επίδραση μπορεί να πραγματοποιηθεί με πολλαπλές (επαναλαμβανόμενες) εφαρμογές του γονιδιακού ντόπινγκ ή με την ενσωμάτωση του διαγονιδίου στο χρωμόσωμα. Ωστόσο, θα πρέπει να τονιστεί ότι η ενσωμάτωση των φορέων μεταφοράς γονιδίου σχετίζεται με κίνδυνο ανεπιθύμητων παρενεργειών, συμπεριλαμβανομένης και της μεταλλαξιγένεσης. Η ενσωμάτωση του διαγονιδίου σε λάθος θέση μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων.

Δυσκολίες στην εφαρμογή του γονιδιακού ντόπινγκ.

Ένα άλλο πρόβλημα, από την πλευρά των αθλητικών οργανώσεων, είναι η δυσκολία στην ανίχνευση του γονιδιακού ντόπινγκ. Μέχρι στιγμής, οι προσπάθειες να τυποποιηθεί ένα πεδίο δοκιμών που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση του γονιδιακού ντόπινγκ έχουν αποτύχει. Αξίζει όμως να τονιστεί, ότι αρκετές εντατικές μελέτες εκτελούνται πάνω σε έναν αριθμό υποσχόμενων στρατηγικών.

Ανίχνευση του Γονιδιακού Ντόπινγκ

Το 1910 αρχίζουν οι πρώτες δοκιμές για τον εργαστηριακό έλεγχο του ντόπινγκ, για την ανίχνευση δηλαδή φαρμακευτικών ουσιών στα διάφορα βιολογικά υγρά. Η αρχή έγινε για αλκαλοειδή στο σίελο αγωνιστικών αλόγων και σκύλων. Άλλα φάρμακα που χρησιμοποιούνταν ευρέως για να βελτιώσουν τις αθλητικές επιδόσεις ήταν η καφεΐνη, η ηρωίνη και η κοκαΐνη, μέχρι που η τελευταία έγινε διαθέσιμη μόνο με ιατρική συνταγή.

Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Αντι-Ντόπινγκ (WADA), χρηματοδοτεί πολλές μελέτες, που αποσκοπούν στην ανάπτυξη τεχνικών για την ανίχνευση γονιδιακού ντόπινγκ.

Η ανίχνευση του γονιδιακού ντόπινγκ είναι δύσκολη, επειδή πρωτεΐνες που εκφράζονται μπορεί να είναι ταυτόσημες ως προς την ενδογενή μορφή της ίδιας πρωτεΐνης. Παρ ‘όλα αυτά ο Παγκόσμιος Οργανισμός Αντι-Ντόπινγκ (WADA), είναι ελπιδοφόρος και χρηματοδοτεί πολλές μελέτες, που αποσκοπούν στην ανάπτυξη τεχνικών για την ανίχνευση γονιδιακού ντόπινγκ. Ένα από τα πρώτα βήμα στη διαδικασία αυτή περιλαμβάνει τον προσδιορισμό των τύπων του γενετικού στόχου, που είναι πιο πιθανό να βοηθήσει τους αθλητές να βελτιώσουν την απόδοσή τους.

Η ανίχνευση επηρεάζεται από τον τρόπο που εκφράζεται το ενσωματωμένο γονίδιο

Στις περιπτώσεις που το ενσωματωμένο γονίδιο κωδικοποιεί πρωτεΐνες που εκκρίνονται, είναι πολύ πιθανόν να ανιχνευτούν σε βιολογικά δείγματα και μάλιστα σε ορισμένες περιπτώσεις να διακριθούν από τα ενδογενή μόρια, λόγω διαφορών που παρουσιάζουν στη γλυκοζυλίωση, όπως έχει αποδειχθεί για την ανασυνδυασμένη και ενδογενή EPO, μετά από ανίχνευση του ισοηλεκτρικού της προφίλ, σε υπερδιηθημένα ούρα.

Η ανίχνευση επηρεάζεται από τον τρόπο που εκφράζεται το ενσωματωμένο γονίδιο.

Αν τα γονίδια τελικά εκφράζουν πρωτεΐνες ή μόρια RNA που παραμένουν στο εσωτερικό των γενετικά τροποποιημένων κυττάρων, τότε η ανίχνευση θα είναι δυνατή μόνο με άμεση δειγματοληψία του προσβεβλημένου ιστού. Χωρίς την ακριβή γνώση του σημείου του ανθρώπινου σώματος που αποτέλεσε τον στόχο του γονιδιακού ντόπινγκ, χρειάζονται περισσότερες δειγματοληψίες (βιοψίες) για την ανίχνευση, κάτι το οποίο πρακτικά είναι ανέφικτο λόγω εναντίωσης της αθλητικής κοινότητας και τον αρμόδιων αρχών. Υπάρχουν και άλλες δυνατότητες για την ανίχνευση του γονιδιακού ντόπινγκ, όπως η αξιολόγηση της ανοσολογικής απόκρισης λόγω του φορέα μεταφοράς ή η παρακολούθηση του μεταβολικού προφίλ σε βιολογικά δείγματα, αλλά αυτές θα παρέχουν μόνο μια έμμεση ένδειξη του γονιδιακού ντόπινγκ και όχι πειστικές αποδείξεις.

Η ανίχνευση θα μπορούσε να είναι ακόμα πιο πολύπλοκη εάν το «ξένο» γονίδιο εκφράζεται από ένα ελεγχόμενο σύστημα μεταγραφής, που σημαίνει ότι η έκφραση του μπορεί είτε να ενεργοποιείται (switched «on») είτε να απενεργοποιείται (switched «off»). Ένας τρόπος με τον οποίο θα μπορούσε αυτή η μετάβαση να ρυθμιστεί, είναι μέσω της χρήσης άλλων χημικών μορίων, όπως ενός αντιβιοτικού, ένας συνδυασμός δηλαδή χημικής ρύθμισης και ενδογενούς ζήτησης ή απόκρισης στις απαιτήσεις της εκγύμνασης και των επιδόσεων.

Η περίπτωση της γονιδιακής θεραπείας «Repoxygen™»

Χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτού είναι το Repoxygen™ που αναπτύχθηκε από την Oxford Biomedica το 2002. Πρόκειται για το εμπορικό όνομα ενός τύπου γονιδιακής θεραπείας που αναπτύχθηκε σε προκλινικό στάδιο, ως πιθανή θεραπεία για την αναιμία, μέσω ενίσχυσης παραγωγής της ερυθροποιητίνης (EPO). Αυτή η τεχνική εγκαταλείφθηκε το 2003. Πρόκειται για τη χρήση ενός ιικού φορέα, ο οποίος είχε την ικανότητα να εκφράζει την ανθρώπινη EPO, υπό τον έλεγχο ενός υποκινητή που ενεργοποιείται από παράγοντες μεταγραφής HIF και ως εκ τούτου η παραγωγή της ΕΡΟ είναι αυτο-ρυθμιζόμενη και επάγεται μόνο ( όταν απαιτείται) κάτω από συνθήκες υποξίας. Αυτό το προϊόν παρέχονταν με ενδομυϊκή ένεση και αξιολογήθηκε σε πειραματικά μοντέλα.

Το πρόγραμμα έγινε διαβόητο, όταν κατά τη διάρκεια της ποινικής δίκης του Thomas Springstein, ενός πρώην προπονητή στίβου γερμανών αθλητών, έγινε γνωστό ότι τους χορηγούσε απαγορευμένες ουσίες εν αγνοία τους. Ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου με το οποίο ο Springstein επιχείρησε να αποκτήσει το Repoxygen, διαβάστηκε από τον εισαγγελέα και οδήγησε σε μια αναταραχή από τα μέσα ενημέρωσης.

Βιοαισθητήρες Συγγένειας (ABBs)

Τέτοιες αλληλουχίες ή ακόμα και ιστο-ειδικοί υποκινητές, μπορούν επίσης να προσδιοριστούν με βιοαισθητήρες συγγένειας (ABBs). Τα διαγονίδια δεν θα περιέχουν ιντρονικές αλληλουχίες και έτσι μπορούν να διακριθούν από τις ενδογενείς αλληλουχίες, αφού το συμπληρωματικό DNA (cDNA) που παράγεται από το mRNA θα είναι διαφορετικό από την ενδογενή αλληλουχία. Η τεχνική των ABBs, βασίζεται στη χρήση ολιγονουκλεοτιδικών ανιχνευτών, ειδικών για την ενδογενή αλληλουχία και άλλους για το διαγονιδιακό cDNA, που χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν την παρουσία του διαγονιδίου. Ανιχνευτές μπορούν επίσης να σχεδιαστούν ώστε να στοχεύουν αλληλουχίες του προαγωγού που αναμένεται να χρησιμοποιηθεί στον φορέα μεταφοράς.

Μελλοντικές Προσεγγίσεις

Ο καθηγητής Geoffrey Goldspink από το University College του Λονδίνου στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Ένας από τους πολλούς ερευνητές που χρηματοδοτούνται από τον WADA να αναπτύξουν ένα τεστ για το γονιδιακό ντόπινγκ είναι ο καθηγητής Geoffrey Goldspink από το University College του Λονδίνου στο Ηνωμένο Βασίλειο. Ο Goldspink έχει δείξει ότι τα ποντίκια που ενέθηκαν με το γονίδιο του αυξητικού παράγοντα, έχουν 30% αύξηση της μυϊκή τους μάζας μέσα σε 3 εβδομάδες. Τα ευρήματα αυτά έχουν τεράστιες κλινικές δυνατότητες. Εν όψει όμως του κινδύνου αρνητικής χρήσης αυτών των δεδομένων, η ομάδα του Goldspink εργάζεται για να αναπτύξει ένα τεστ που μπορεί να διακρίνει την εισαγόμενη και την ενδογενή αυξητική ορμόνης και τον IGF-1.

Άλλες πιθανές προσεγγίσεις που ακολουθεί ο WADA, περιλαμβάνουν την τομογραφική ανίχνευση μορίων mRNA που σχηματίζονται σε ασυνήθιστους ιστούς μετά από τη γονιδιακή μεταφορά, αλλά και ανάλυση μικροσυστοιχιών, προκειμένου να εντοπιστούν αλλαγές στο προφίλ έκφρασης των γονιδίων.

Ο επιστημονικός διευθυντής της WADA, Olivier Rabin, έχει αναφέρει πως πλέον στόχος είναι η ανάπτυξη μιας νέας προσέγγισης ελέγχου, που θα μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε μορφή ντόπινγκ. Η δοκιμασία αυτή θα βασίζεται, στην διερεύνηση των επιπτώσεις μιας ουσίας ή ενός γονιδίου που εισάγεται στο σώμα, αντί να ψάχνει για την ίδια την ουσία ή το γονίδιο. Γι΄ αυτό το σκοπό, απαιτείται η εξέταση μεμονωμένων αθλητών, για τον εντοπισμό αλλαγών στις κανονικές συγκεντρώσεις πρωτεϊνών ή μορίων RNA. Αυτό σημαίνει στην πράξη, την ανάπτυξη μιας βάσης δεδομένων των αποτελεσμάτων των δοκιμών, για μεμονωμένους αθλητές, ώστε να εξεταστεί για κάθε άτομο ξεχωριστά τι είναι φυσιολογικό και τι όχι. Κάτι τέτοιο βέβαια, θέτει σοβαρά νομικά και ηθικά ζητήματα.

Συμπεράσματα

Προς το παρόν, σύμφωνα με την άποψη του Οργανισμού Αντι-Ντόπινγκ των ΗΠΑ (USADA), δεν είναι δυνατή η ανίχνευση του γονιδιακού ντόπινγκ με τη τρέχουσα τεχνολογία. Το γονιδιακό ντόπινγκ καθιστά δυνατή τη δημιουργία ενός ‘’super αθλητή’’ αλλά με αντίτιμο την παραβίαση των κανόνων της αθλητικής δεοντολογίας και την υπονόμευση των αρχών του ‘’ευ αγωνίζεσθαι’’ στον αθλητισμό, ενώ συνδέεται με υψηλό κίνδυνο για την υγεία των αθλητών.