קשה יותר לגלות מאשר EPO, סימום גנים הוא חזית פחות מדווחת במאבק לרכיבה נקייה
ההיסטוריה של סימום ואנטי-סימום היא משהו כמו Wile E. Coyote רודף אחרי Road Runner: לא משנה כמה קרוב Wile E. ל-Road Runner, האחרון תמיד צעד אחד קדימה. זה נראה אפילו יותר במקרה של פינה חדשה ומוצלת של סימום שאולי נשמעת כמו תסריט מדע בדיוני, אבל למעשה קיימת כבר לפחות שני עשורים: סימום גנטי (או גנטי).
אבל למרות ההתפתחות המהירה של סימום גנים, מתודולוגיית בדיקה חדשה לסימום גנים עשויה להוות נקודת מפנה חשובה נגד השימוש בגנים למטרות שיפור ביצועים.
ADOPE (זיהוי מתקדם של שיפור ביצועים) הוצג באוניברסיטת סטירלינג, סקוטלנד, בתחילת ספטמבר, והיא אחת הבדיקות המעטות הידועות נגד סימום גנים.
השיטה פותחה על ידי קבוצת מדענים מהאוניברסיטה הטכנית של דלפט, הולנד, והיא תתחרה מול יותר מ-300 צוותים אחרים בתחרות המכונה המהנדסת גנטית של 2018; טקס הענקת הפרס יתקיים בבוסטון, MA, ב-28 באוקטובר.
דבר ראשון: מהו סימום גנים?
סימום גנים הוא 'שימוש לרעה' בריפוי גנטי למטרות שיפור ביצועים. ריפוי גנטי, לעומת זאת, הוא טכניקה המשתמשת בגנים ולא בתרופות או ניתוחים כדי לטפל או למנוע מחלות.
הטיפול מורכב בהעברת חומר גנטי חיצוני לתאי המטופל. החומר הגנטי - המכיל ביטוי ספציפי המפעיל את החלבונים המשמשים לטיפול במחלה - מוחדר לתאים באמצעות וקטור חיצוני (בדרך כלל וירוס).
בוא ניקח EPO, למשל. ה-Erythropoietin - החלבון הממריץ את ייצור תאי הדם האדומים במח העצם, וכתוצאה מכך מגביר את רמות ההמוגלובין בגוף ואת אספקת החמצן לרקמות - מופרש בדרך כלל על ידי הכליות.
זריקות EPO היו שיפור הביצועים הידוע לשמצה שבו התעללו רוכבי אופניים במשך כמה שנים, במיוחד בשנות ה-90.
היום, למרות שעדיין מדווחים על מקרים של חיוביות EPO, זה הפך להיות קשה יותר להתחמק מהתרגול הזה מכיוון שבקרות נגד סימום יכולות לזהות EPO חיצוני די ביעילות בימינו.
עם זאת, חלופת סימום הגנים, שמשפרת את ייצור EPO באמצעות החדרת חומר גנטי חדש לספורטאי, תיראה בסופו של דבר כמו תוצר טבעי של הפיזיולוגיה של הספורטאי עצמו ולא כמו חומר אסור.
למרות שטיפול גנטי עדיין משמש רק למחלות נדירות שאין להן מרפא (כמו כשל חיסוני משולב חמור, עיוורון, סרטן ומחלות ניווניות של עצבים), מדענים התוודו שאנשים מעולם הספורט פנו אליהם וביקשו מהם להשתמש טיפולים אלה כדרך לשפר את ביצועי הספורט שלהם.
WADA וסימום גנים
הסוכנות העולמית למלחמה בסמים (WADA) ארגנה את הסדנה הראשונה לדיון בסימום גנים ובאיומיו ב-2002, בעוד שהתרגול היה רשום ברשימת החומרים והשיטות הבלתי חוקיים של WADA בשנה שלאחר מכן.
מאז WADA מקדישה חלק ממשאביה כדי לאפשר זיהוי של סימום גנים (כולל יצירת מספר קבוצות ופאנלים של מומחים לסימום גנים), ובשנת 2016 יושמה בדיקה שגרתית לסימום גנים EPO במעבדה המוסמכת של WADA באוסטרליה, המעבדה לבדיקות סמים לספורט אוסטרלי.
עם זאת, מתודולוגיות הבדיקה של סימום גנים עשויות להיות מייגעות ודורשות ידע רחב של רצף DNA ספציפי לתרגול הבדיקה בפועל.
השיטה המוצעת על ידי ADOPE, לעומת זאת, מתמקדת ברצף ממוקד ומשלבת את העקרונות המועילים של השיטות האחרות בצורה שעלולה להיות יעילה וממוקדת יותר.
מתודולוגיית הבדיקה של ADOPE
מתודולוגיית הבדיקה של ADOPE פותחה באמצעות בדיקות שנערכו על דם בקר והיא בנויה בשני שלבים: הראשון הוא שלב בדיקה מקדים המכוון לדם פוטנציאלי מסומם בגנים, בעוד שהשני מכוון לרצפים גנטיים ספציפיים ודא אם ה-DNA באמת סומם בגנים או לא.
'במסך המקדים', מסביר ג'ארד מאטנס, מנהל פרקטיקות אנושיות של צוות TU Delft שפיתח את ADOPE, אנחנו מפתחים עוד יותר את השימוש בננו-חלקיקי זהב עם כיסוי דקסטרין לגילוי סימום גנים.
'העיקרון מבוסס על העובדה שננו-חלקיקי זהב גורמים לשינוי צבע הניתן לכימות הדרגתי של הדגימה כאשר היא מכילה את ה-DNA ה"מסם".'
כדי לעבוד על 'דנ א מסומם בגנים' ולבדוק אותו - אך ללא צורך לסמם גנים ספורטאים או בעלי חיים - צוות TU Delft 'הדביק' באופן מלאכותי דם בקר עם מספר רצפי DNA משלימים.
מטרת הבדיקות שלהם הייתה למקד ולמצוא את הרצפים 'מסוממים בגנים' שהם הוסיפו לדם.
'אנו משתמשים בדם בקר כתחליף טוב לדם אנושי מכיוון שהעיקרון פועל באותו אופן', מסביר Mattens.
'לבדיקה שלנו, אנו מוסיפים מספר סוגי DNA לדם בקר זה בריכוזים שונים כדי לחקות את התפתחות הריכוז לאורך זמן בהתאם למה שדגמנו בעבר עבור בני אדם.
'משלב זה ואילך שיטת הזיהוי שלנו תהיה זהה ויש לזהות את ה-DNA שהוספנו לדם הבקר בשיטה שלנו.'
לאחר שהדם הפוטנציאלי המסומם בגנים זוהה עקב שינוי צבעו, השלב השני של הבדיקה מגיע לאחר מכן, המכוון לרצפים הספציפיים שנוספו לדם.
'כדי לאמת את ההקרנה הראשונית הזו,' ממשיך Mattens, 'אנו משתמשים בחלבון CRISPR-Cas וחדשני ייחודי מבחינה טכנית – Transposase.
'ניתן לראות בזה ננו-מכונה שמסוגלת לזהות באופן ספציפי את ההבדלים הספציפיים הקיימים בדנ א של סימום גנים.'
ה-CRISPR, או CRISPR-Cas9 (או עריכת גנים), היא טכניקה שונה ומתקדמת יותר המאפשרת לגנטיקאים שמשתמשים בשתי מולקולות – אנזים שנקרא Cas9 וחתיכת RNA – על מנת לייצר שינוי (מוטציה) לתוך ה-DNA.
טכניקה זו נאסרה גם על ידי WADA מתחילת 2018 כטכניקת סימום גנים מתקדמת יותר, אך במקרה של ADOPE משתמשים בטכניקת CRISPR-CAS כדי למצוא את ה-DNA המותאם במקום לשנות אותו.
הספציפיות של ADOPE
מודל הבדיקה שפותח על ידי ADOPE תוכנן ופותח במיוחד כדי לזהות את הגן המאפשר ייצור של EPO בגוף האדם, אך מכיוון שהמתודולוגיה היא רב-תכליתית, החוקרים של TU Delft טוענים שזה יכול להיות 'מורחב לזהות כל סוג של סימום גנים.'
בהתבסס על המחזור שבמהלכו EPO יעיל בגוף, הזמן הסביר ביותר שבו ספורטאים יסתמו באמצעות הגן הספציפי הזה יהיה הרבה לפני התחרות - אך במקביל, גנים אחרים, המכוונים לחלבונים שונים ופיזיולוגיים שיפורים, עשוי להשפיע הרבה יותר מהר.
לכן ADOPE שואפת ליישם את מבחני האנטי-סם הקבועים לאורך כל לוח השנה של האימונים והמרוצים.
עם זאת, מכיוון שה-DNA המכונה 'DNA ללא תאים' שמיועד על ידי הבדיקות צפוי להיות דל מאוד בשתן (אם כי קיים גם כאן), לעת עתה ADOPE פועלת רק על דגימות דם וזיהוי שלה החלון עדיין מוגבל.
'בהתבסס על ניסוי ניסיוני עם פרימטים לא אנושיים על ידי Ni וחב' ב-2011,' אומר Mattens, 'אנו מצפים שחלון הגילוי יהיה רק כמה שבועות.
'פיתוח נוסף של השיטה עשוי לגרום לאותה שיטה לעבוד גם עבור שתן בעתיד.'
ההבדל בין ADOPE לגישות אחרות
'רוב הגישות [של בדיקות סימום גנים אחרות] מסתמכות על תגובות מבוססות PCR [תגובת שרשרת פולימראז: טכניקה המייצרת עותקים של אזור DNA ספציפי במבחנה], שיש להן חסרונות רבים,' מוסיפים Mattens.
'תגובות אלו הן מייגעות יחסית ודורשות ידע מוקדם מקיף על רצף ה-DNA. יתרה מזאת, שימוש בטכנולוגיות אלו לבדיקות נגד סמים, מה שהופך את ההסתברות להתחמקות מגילוי גבוה משמעותית.'
לחילופין, כמה שיטות בדיקה אחרות מתמקדות בכל רצף הגנום; כלומר, כל החומר הגנטי הקיים בתא או באורגניזם.
אבל החיסרון של גישה זו הוא שיש לקחת בחשבון את כל רצף הגנום, שהוא גוזל זמן, לא יעיל ויכול להיראות גם כפלישה לפרטיות של ספורטאים.
'הגישה שלנו,' אומר Mattens, 'מתמקדת ברצף ממוקד, המשלב עקרונות מועילים משתי הגישות באופן משלים.
'היא משתמשת בעקרון הספציפיות של PCR, אולם היא דורשת רק אתר יעד אחד על הטרנסגן (אך דורשת מספר אתרים לחיפוש), מה שהופך את ההסתברות להתחמקות מזיהוי נמוכה משמעותית.
'[ADOPE] משתמשת בעקרון הרצף של רצף הגנום המלא, אולם בצורה יעילה וממוקדת יותר, ומפחיתה באופן דרמטי את כמות הנתונים.
'כתוצאה מכך אנו מאמינים שרצף ממוקד הוא גישה הרבה יותר טובה והעתיד של גילוי סימום גנים.'
