Es wird befürchtet, dass Genmanipulation auch angewendet werden kann, um die sportliche Leistung zu verbessern; In diesem Sinne hat die Welt-Anti-Doping-Agentur (WADA) bereits Schritte unternommen, darunter Gendoping in die Liste der verbotenen Methoden und Substanzen.
Theoretisch können alle Proteine, die in unserem Körper vorhanden sind, durch Gentherapie moduliert werden.
Die im März 2002 von der WADA veranstaltete Konferenz zum Thema Gendoping [Pound R, WADA 2002] und der "European Labour Congress on Harmonization and Future Developments of the Anti-Doping Policy", der in Arnheim, Holland, im selben Jahr stattfand Jahr, gab Wissenschaftlern, Ärzten, Ärzten, Regierungen, Anti-Doping-Organisationen und der pharmazeutischen Industrie die Möglichkeit, jegliche Art von Informationen über Forschungsergebnisse und Nachweismethoden in Bezug auf diese neue Doping-Technik auszutauschen.
Seit dem 1. Januar 2003 hat das Internationale Olympische Komitee (IOC) Gendoping in die Liste der verbotenen Substanzklassen und -methoden aufgenommen [WADA, 2007]. Seit 2004 ist die WADA für die Veröffentlichung der jährlich aktualisierten internationalen Dopingliste verantwortlich. Die in dieser Liste enthaltene Gendopingmethode ist definiert als die nicht-therapeutische Verwendung von Zellen, Genen, genetischen Elementen oder die Modulation der Genexpression mit dem Ziel, die sportliche Leistung zu verbessern.
Dieser Artikel zielt darauf ab:
- zu klären, ob es im Sport überhaupt möglich ist, die zunehmenden Erkenntnisse aus der Gentherapie, einem neuen und zukunftsträchtigen Zweig der Schulmedizin, zu nutzen;
- Möglichkeiten aufzuzeigen, wie die Gentherapie zur Leistungssteigerung eingesetzt werden kann.
In diesem "Zeitalter der Genetik und Genomik" Es wird möglich sein, die Gene zu identifizieren, die die genetische Veranlagung einer Person für eine bestimmte Sportart bestimmen [Rankinen T. et al., 2004]. Die Erforschung von Genen in jungen Jahren kann der beste Weg sein, um einen großartigen Sportler ab einem Kind zu entwickeln und ein spezifisches persönliches Trainingsprogramm zu erstellen. Diese an Sportlern angewandte Studie kann auch verwendet werden, um spezifische Trainingsmethoden zu identifizieren mit dem Ziel, die genetische Prädisposition für diese Trainingsform zu erhöhen [Rankinen T et al., 2004].
Aber wird das Studium von Genen zu besseren Sportlern führen?
Marion Jones und Tim Montgomery waren beide 100-Meter-Geschwindigkeitsmeister, sie bekamen im Sommer 2003 ein Baby. Steffi Graf und Andre Agassi (beide Tennis-Weltmeisterschaft) haben auch Kinder Es gibt auch andere Faktoren, wie umweltbedingte und psychologische Faktoren, die die Möglichkeit bestimmen, ob sie Champions werden.
Gentherapie kann als Übertragung von Genmaterial in menschliche Zellen zur Behandlung oder Vorbeugung einer Krankheit oder Funktionsstörung definiert werden. Dieses Material wird durch DNA, RNA oder durch genetisch veränderte Zellen repräsentiert. Das Prinzip der Gentherapie basiert auf der Einführung eines therapeutischen Gens in die Zelle, um das fehlende Gen zu kompensieren oder das abnormale zu ersetzen. Im Allgemeinen wird DNA verwendet, die für das therapeutische Protein kodiert und beim Erreichen des Zellkerns aktiviert wird.
„Die meisten Sportler nehmen Drogen“ [De Francesco L, 2004].
Eine Umfrage des Drogenforschungszentrums ergab, dass weniger als 1 % der niederländischen Bevölkerung mindestens einmal Dopingmittel eingenommen hat, was insgesamt etwa 100.000 Menschen entspricht. 40 % dieser Menschen nehmen seit Jahren Doping und die meisten von ihnen machen Krafttraining oder Bodybuilding. Der Einsatz von Dopingmitteln im Spitzensport scheint höher zu sein als die für die Allgemeinbevölkerung angegebenen 1%, die genaue Zahl ist jedoch nicht bekannt.Der Anteil der bei Dopingkontrollen positiv getesteten Spitzensportler schwankte zwischen 1% 2,0 % in den letzten Jahren [DoCoNed, 2002].
Die Definition von Gendoping durch die WADA lässt Raum für Fragen
- Was genau bedeutet nicht therapeutisch?
- Werden die gentherapeutisch behandelten Patienten mit muskulären Dysfunktionen zu den Wettbewerben zugelassen?
Die gleiche Überlegung gilt für Krebspatienten, die mit Chemotherapie behandelt wurden und jetzt das EPO-Gen erhalten, das für Erythropoietin kodiert, um die Wiederherstellung der Knochenmarkfunktion zu beschleunigen.
Aktuelle Gentherapieforschung wird auch betrieben, um den Heilungsprozess einer Wunde zu beschleunigen oder Muskelschmerzen nach dem Training zu lindern; solche Praktiken werden möglicherweise nicht von allen als "therapeutisch" angesehen und ihre leistungssteigernden Eigenschaften können in Frage gestellt werden.
Aus klinischer Sicht wäre eine genauere Definition von Gendoping angebrachter, insbesondere im Hinblick auf eine missbräuchliche Anwendung von Gentransfertechnologien.
WADA (Abschnitt M3 des Welt-Anti-Doping-Code (Fassung 1.1.2007) begründete das Gendopingverbot mit folgenden Punkten:
- wissenschaftlicher Nachweis, nachgewiesene pharmakologische Wirkung oder Erfahrung, dass die in der Liste aufgeführten Stoffe oder Methoden die sportliche Leistung steigern können;
- die Verwendung des Stoffes oder der Methode ein tatsächliches oder mutmaßliches Risiko für die Gesundheit des Sportlers darstellt.
- der Einsatz von Doping verstößt gegen den Geist des Sports Dieser Geist wird in der Einführung des Kodex mit Bezug auf eine Reihe von Werten wie Ethik, Fairplay, Ehrlichkeit, Gesundheit, Spaß, Glück und Einhaltung der Regeln beschrieben.
Es gibt viele Unsicherheiten bezüglich der langfristigen Auswirkungen von Genmodifikationen; Viele dieser Effekte werden möglicherweise auch nie entdeckt, weil sie entweder nicht gründlich untersucht wurden (aufgrund finanzieller Probleme) oder weil es schwierig ist, zuverlässige Stichproben für die Untersuchung der Nebenwirkungen völlig neuer Methoden oder Anwendungen zu definieren.
Anders als bei somatischen Zelltherapien sind die Veränderungen der Keimbahn dauerhaft und werden auch auf die Nachkommen übertragen. In diesem Fall bestehen neben der möglichen Gefährdung der Gesundheit von Sportlern auch Risiken gegenüber Dritten, wie zum Beispiel Nachkommen, Eltern oder Partner.
Auf dem Gebiet der Pharmakogenetik, deren Entwicklung von den gemeinsamen Anstrengungen von Wissenschaft und Pharmaindustrie abhängt, besteht das Hauptziel darin, für jeden von uns ein "maßgeschneidertes" Medikament zu entwickeln. Viele Medikamente haben bekanntlich eine ganz andere Abhängigkeit wer sie einnimmt, liegt daran, dass ihre Entwicklung generisch ist und individuelle genetische Merkmale nicht berücksichtigt. Sollte sich die Pharmakogenetik in der Welt des Sports verbreiten, könnte die Idee des Wettkampfs zwischen scheinbar gleichberechtigten Sportlern, die sich mehr oder weniger vergleichbar vorbereiten, obsolet werden.
Die experimentellen klinischen Daten der Gentherapie haben sehr ermutigende Ergebnisse bei Patienten mit schwerer kombinierter Immunschwäche [Hacein-Bey-Abina S et al., 2002] und Hämophilie B [Kay MA, et al. 2000]. Darüber hinaus hat die angiogenetische Therapie durch Vektoren, die den vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor exprimieren, zur Behandlung der koronaren Herzkrankheit gute Ergebnisse bei Angina pectoris gezeigt [Losordo DW et al., 2002].
Wenn der Transfer von Genen, die Gewebewachstumsfaktoren kodieren, verwendet würde [Huard J, Li Y, Peng HR, Fu FH, 2003], könnte theoretisch die Behandlung der verschiedenen mit der sportlichen Praxis verbundenen Schäden wie Bänderriss oder Muskelriss resultieren bei besserer Regeneration. Diese Ansätze werden nun an Tiermodellen evaluiert, aber auch klinische Studien am Menschen werden in den kommenden Jahren sicherlich aktiviert.
1964 machte der nordfinnische Skifahrer Eero Mäntyranta die Bemühungen seiner Gegner nutzlos, indem er bei den Spielen in Innsbruck, Österreich, zwei olympische Goldmedaillen gewann. Nach einigen Jahren wurde gezeigt, dass Mantyranta eine seltene Mutation im Gen für den Erythropoietin-Rezeptor trägt, die durch die Beeinträchtigung der normalen Rückkopplungssteuerung der Anzahl der roten Blutkörperchen eine Polyzythämie mit einer daraus resultierenden Zunahme von 25-50% der Sauerstofftransportkapazität. Die Erhöhung der Sauerstoffzufuhr zum Gewebe bedeutet eine Erhöhung der Ermüdungsresistenz. Mäntyranta hatte, was sich jeder Sportler wünscht: EPO: Sportler der Zukunft können möglicherweise ein Gen in den Körper einbringen, das die Wirkung der bei Mäntyranta natürlich vorkommenden Genmutation nachahmt und der Leistung förderlich ist.
Der insulinähnliche Wachstumsfaktor (IGF-1) wird sowohl von der Leber als auch vom Muskel produziert und seine Konzentration hängt von der des menschlichen Wachstumshormons (hGH) ab.
Training, so Sweeney, stimuliert Muskelvorläuferzellen, die „Satelliten“ genannt werden, um „empfänglicher für IGF-I“ zu sein.
[Lee S. Barton ER, Sweeney HL, Farrar RP, 2004]. Die Anwendung dieser Behandlung bei Sportlern würde bedeuten, die Brachialmuskulatur des Tennisspielers, die Wade des Läufers oder den Bizeps des Boxers zu stärken. Eine solche Therapie gilt als relativ sicherer als EPO, da die Wirkung nur auf den Zielmuskel beschränkt ist. Es ist wahrscheinlich, dass dieser Ansatz bereits in den nächsten Jahren auch auf die Menschen angewendet wird.
Eine Isoform des insulinähnlichen Wachstumsfaktors-1 (IGF-1), der mechanische Wachstumsfaktor (MGF), wird durch mechanische Reize, wie z.B. Muskeltraining Dieses Protein spielt neben der Stimulierung des Muskelwachstums eine wichtige Rolle bei der Reparatur von verletztem Muskelgewebe (wie es zum Beispiel nach einem intensiven Training oder Wettkampf geschieht).
MGF wird im Muskelgewebe produziert und zirkuliert nicht im Blut.
VEGF stellt den Wachstumsfaktor des vaskulären Endothels dar und kann verwendet werden, um das Wachstum neuer Blutgefäße zu fördern Dieser Code für VEGF kann das Wachstum neuer Blutgefäße fördern, indem er eine größere Sauerstoffversorgung des Gewebes ermöglicht.
Gentherapieexperimente wurden bisher für Erkrankungen wie kardiale Ischämie [Barton-Davis ER et al., 1998; Losordo DW et al., 2002; Tio RA et al., 2005] oder die periphere arterielle Insuffizienz [Baumgartner I et al., 1998; Rajagopalan S et al., 2003].
Würden diese Behandlungen auch bei Sportlern angewendet, wäre das Ergebnis eine Erhöhung des Sauerstoff- und Nährstoffgehalts des Gewebes, vor allem aber die Möglichkeit, die Erschöpfung sowohl der Herz- als auch der Skelettmuskulatur hinauszuzögern.
Da VEGF bereits in vielen klinischen Studien eingesetzt wird, wäre Gendoping bereits möglich.
Das Normale Differenzierung der Muskel-Skelett-Masse Es ist von grundlegender Bedeutung für die korrekte Funktion des Organismus; diese Funktion wird durch die Wirkung von Myostatin ermöglicht, einem Protein, das für das Wachstum und die Differenzierung der Skelettmuskulatur verantwortlich ist.
Es wirkt als negativer Regulator und hemmt die Proliferation von Satellitenzellen in Muskelfasern.
Experimentell wird Myostatin verwendet in vivo zur Hemmung der Muskelentwicklung in verschiedenen Säugetiermodellen.
Myostatin ist sowohl auf der muskuloskeletalen als auch auf der kardialen Ebene sowohl mit einem autokrinen als auch mit einem parakrinen Mechanismus aktiv.Seine physiologische Rolle ist noch nicht vollständig verstanden, obwohl die Verwendung von Myostatin-Inhibitoren wie Follistatin eine dramatische und weit verbreitete Zunahme der Muskelmasse verursacht [Lee SJ, McPherron AC, 2001]. Solche Inhibitoren können den regenerativen Zustand bei Patienten mit schwere Erkrankungen wie Duchenne-Muskeldystrophie [Bogdanovich S et al., 2002)].
Myostatin gehört zur TGF-beta-Superfamilie und wurde zuerst von der Gruppe von Se-Jin Lee [McPherron et al., 1997] entdeckt. Im Jahr 2005 wies Se-Jin Lee von der Johns Hopkins University darauf hin, dass Mäuse, denen das Myostatin-Gen entzogen wurde (Knock-out-Mäuse), eine hypertrophe Muskulatur entwickeln.
Diese Supermäuse waren in der Lage, mit schweren Gewichten, die an ihren Schwänzen befestigt waren, Treppen zu steigen. Im selben Jahr zeigten drei weitere Forschungsgruppen, dass der allgemein als "Doppelmuskel" bezeichnete Rinder-Phänotyp auf eine Mutation im Myostatin kodierenden Gen zurückzuführen ist [Grobet et al., 1997; Kambaduret al., 1997; McPherron & Lee, 1997].
Eine Mutation des homozygoten Typs mstn - / - wurde kürzlich bei einem deutschen Kind entdeckt, das außergewöhnliche Muskelmasse entwickelt hat. Die Mutation wurde als die Wirkung der Hemmung der Myostatin-Expression beim Menschen bezeichnet. Das Kind entwickelte bei der Geburt eine gute Muskulatur, aber mit dem Heranwachsen erhöhte sich auch der Aufbau von Muskelmasse und im Alter von 4 Jahren konnte er bereits Gewichte von 3 Kilo heben; er ist der Sohn eines ehemaligen Profisportlers und seine Großeltern waren bekannt als sehr starke Männer.
Genetische Analysen von Mutter und Kind ergaben eine Mutation im Myostatin-Gen, die zu einer fehlenden Produktion des Proteins führte [Shuelke M et al., 2004].
Sowohl bei den Experimenten der Se-Jin Lee-Gruppe an der Maus als auch beim Kind war der Muskel sowohl im Querschnitt (Hypertrophie) als auch in der Zahl der Myofibrillen (Hyperplasie) gewachsen [McPherron et al ., 1997].
Schmerz ist eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung, die mit tatsächlicher oder potenzieller Gewebeschädigung verbunden ist und als solche beschrieben wird [iasp]. Die Emotion Schmerz kann aufgrund ihrer Unannehmlichkeit nicht ignoriert werden und verleitet den Versuchspersonen dazu, die dafür verantwortlichen (schädlichen) Reize zu meiden; dieser Aspekt konfiguriert die Schutzfunktion des Schmerzes.
Im Sport könnte die Verwendung starker schmerzlindernder Medikamente dazu führen, dass Sportler über die normale Schmerzgrenze hinaus trainieren und an Wettkämpfen teilnehmen.
Dies kann für den Sportler erhebliche gesundheitliche Risiken mit sich bringen, da sich die Verletzung erheblich verschlimmern und zu einer bleibenden Verletzung auswachsen kann.Die Einnahme dieser Medikamente kann den Sportler auch in eine psychophysische Abhängigkeit von ihnen führen.
Eine „Alternative zu legalen Schmerzmitteln könnte die Verwendung von schmerzstillenden Peptiden wie Endorphinen oder Enkephalinen sein. Präklinische Tierversuche haben gezeigt, dass die Gene, die für diese Peptide kodieren, einen Einfluss auf die Wahrnehmung von entzündlichen Schmerzen haben [Lin CR et al., 2002; Smith O , 1999].
Allerdings ist die Gentherapie zur Schmerzlinderung noch weit von ihrer klinischen Anwendung entfernt.
, Chemikalien, Viren usw.) und das kodierte Transgen.Die klinische Forschung war bisher relativ sicher [Kimmelman J, 2005]. Mehr als 3000 Patienten wurden behandelt und nur einer von ihnen starb an einer chronischen Lebererkrankung und einer Überdosierung von Vektoren [Raper SE et al., 2003]. Bei drei anderen Patienten, die wegen des Immunschwächesyndroms behandelt wurden, entwickelten sich leukämieähnliche Symptome [Hacein-Bey-Abina S et al., 2002] und einer von ihnen starb. Seitdem haben andere Forschungsgruppen ähnliche Patienten mit ähnlichen therapeutischen Ergebnissen ohne Nebenwirkungen behandelt [Cavazzana-Calvo M. Fischer A, 2004]. In diesem Fall zielt die Forschung darauf ab, Patienten mit Vektoren zu behandeln, die niemals zur Leistungssteigerung eingesetzt werden können.
Menschen, die versuchen, ihren EPO-Spiegel unnatürlich zu erhöhen, erhöhen auch die Wahrscheinlichkeit, einen Herzinfarkt oder akute Gehirnepisoden zu erleiden. Die Zunahme der roten Blutkörperchen bestimmt auch eine Zunahme der Blutdichte, die zu Blutgerinnseln führen kann, daher ist es nicht falsch zu glauben, dass die bei Patienten beobachteten Nebenwirkungen auch bei gesunden Sportlern auftreten können [Lage JM et al., 2002].
Bei einer genetischen Einführung von EPO wären das Ausmaß und die Dauer der Erythropoietin-Produktion weniger kontrollierbar, so dass der Hämatokrit fast unbegrenzt auf pathologische Werte ansteigen würde.
Es wird vermutet, dass die Behandlung mit IGF-1 zum Wachstum von hormonabhängigen Tumoren führen kann.
Es ist daher von entscheidender Bedeutung, dass die Verwendung von pharmakogenetisch ausgewählten Vektoren ein gut bekanntes und kontrolliertes Genexpressionsmodell hat.
Die genauen Methoden zum Nachweis von Gen-Doping stehen noch nicht fest, auch weil die DNA, die bei der Gentherapie übertragen wird, menschlichen Ursprungs ist und sich daher nicht von der von Sportlern unterscheidet, die sie verwenden.
Muskeltherapien beschränken sich auf die Injektionsstelle oder auf das Gewebe in unmittelbarer Nähe, daher werden die meisten Gentechnologien an den Muskeln durch die klassische Anti-Doping-Analyse von Urin- oder Blutproben nicht nachgewiesen werden können; eine Muskelbiopsie wäre notwendig, aber sie ist zu invasiv, um als normales Mittel der Dopingkontrolle gedacht zu werden.
Viele Formen des Gendopings erfordern keine direkte Einbringung von Genen in das gewünschte Organ; das EPO-Gen zum Beispiel kann in jeden Körperteil injiziert werden und lokal das Protein produzieren, das dann in den Kreislauf gelangt.Die Suche nach der EPO-Injektionsstelle ist wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen.
In den meisten Fällen führt jedoch genetisches Doping zur Einführung eines Gens, das eine exakte Kopie des endogenen ist und in der Lage ist, ein Protein zu erzeugen, das in seinen posttranslationalen Modifikationen vollständig mit dem endogenen identisch ist.
Eine aktuelle Veröffentlichung weist darauf hin, dass es möglich ist, aufgrund des unterschiedlichen Glykosylierungsmusters in verschiedenen Zelltypen einen Unterschied zwischen dem angeborenen Protein und dem Gentherapieprodukt zu erkennen, es bleibt abzuwarten, ob dies bei allen Arten von Gendoping der Fall ist [ Lasne F et al., 2004].
Behörden und Sportorganisationen, darunter das Internationale Olympische Komitee, haben Doping bereits in den 1960er Jahren verurteilt sportliche Leistung verbessern.
Die Gentherapie ist ausschließlich für die klinische Prüfung von Produkten der somatischen Gentherapie am Menschen zugelassen, wobei jegliche Art von Gentherapie der menschlichen Keimbahn als machbar grundsätzlich ausgeschlossen wird.
Das Verbot von Gendoping durch die Welt-Anti-Doping-Agentur (WADA) und internationale Sportverbände stellt eine starke Grundlage für dessen Beseitigung im Sport dar, wird aber auch davon abhängen, wie die verschiedenen Regelungen von den Sportlern aufgenommen werden.
Die meisten Sportler haben nicht genügend Wissen, um die möglichen negativen Auswirkungen von Gendoping vollständig zu verstehen. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, dass sie und ihr Begleitpersonal gut geschult sind, um den Einsatz zu verhindern.Die Athleten müssen sich auch der Risiken bewusst sein, die mit dem Einsatz von Gendoping in unkontrollierten Einrichtungen verbunden sind, ohne jedoch Kompromisse einzugehen das unendliche Potenzial der offiziellen Gentherapie zur Behandlung schwerwiegender Erkrankungen.
Die pharmazeutische Industrie ist sich der Möglichkeiten und Risiken des Einsatzes von Gendoping bewusst und möchte an der Entwicklung der Forschung zum Nachweis von Genprodukten in ihren Arzneimitteln mitarbeiten. Sie sollte vorzugsweise einen Kodex unterzeichnen, in dem sie sich verpflichtet, aus keinem Grund genetische Produkte für nicht-therapeutische Zwecke herzustellen oder zu verkaufen.
Befragt wurde eine begrenzte Zahl von Personen aus unterschiedlichen Disziplinen der Wissenschaft und des Sports, um sich „ein Bild vom Begriff und den möglichen Auswirkungen von Gendoping auf sie zu machen. Unter den Befragten befanden sich drei Sportärzte, ein Apotheker, vier Spitzensportler und fünf Wissenschaftler aus Wissenschaft und Pharmaindustrie; hier die Fragen:
- Kennen Sie den Begriff Gendoping?
- Was meinen Sie, was bedeutet dieser Begriff?
- Glauben Sie an eine Leistungssteigerung durch den Einsatz von Gendoping?
- Welche gesundheitlichen Risiken sind Ihrer Meinung nach mit dem Einsatz von Gendoping verbunden?
- Wird Gendoping bereits eingesetzt oder erst in Zukunft?
- Wird es leicht sein, Gendoping zu erkennen?
Aus den verschiedenen Reaktionen geht hervor, dass Menschen außerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft wenig über die Anwendung dieser Therapie wissen; eine allgemeine Befürchtung ist, dass die Gentherapie die Nachkommen beeinträchtigen oder Krebs verursachen könnte Andererseits bestehen alle darauf, dass Gendoping von Sportlern eingesetzt wird, sobald es verfügbar ist, und dass dies in den nächsten Jahren geschehen wird.
Fachleute im Umfeld von Spitzensportlern sind sehr besorgt über den möglichen Einsatz von Gendoping und empfehlen die Schulung ihrer Athleten und ihres medizinischen Betreuungspersonals, um die Entwicklung der präventiven Anti-Doping-Messforschung zu unterstützen.Diese Fachleute sind überzeugt, dass das Problem der Anwendung von Gendoping bei Sportlern in den nächsten Jahren auftreten wird und der Nachweis eher schwierig sein wird.
Die Sportwelt wird früher oder später mit dem Phänomen des Gendopings konfrontiert sein; die genaue Anzahl der Jahre, die dazu vergehen müssen, ist schwer abzuschätzen, aber es ist davon auszugehen, dass dies in Kürze, in den nächsten Jahren (Olympiade 2008 in Peking oder spätestens in den Folgejahren) geschehen wird.
Vom Radfahren über Gewichtheben, Schwimmen bis hin zu Fußball und Skifahren könnten alle Sportarten von der Genmanipulation profitieren: Wählen Sie einfach das Gen aus, das die gewünschte Leistung verbessert! [Bernardini B., 2006].
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