science >> Wetenschap >  >> Biologie

Hoe gendoping werkt

De virtuele Michael Phelps en de echte zwemmer Park Tae-Hwan in het zwempak dat mensen zoemde over lichaamsverbetering Toru Yamanaka/AFP/Getty Images

Michael Phelps deelde de schijnwerpers op de Olympische Spelen in Peking met - een zwempak. Het Speedo LZR racer-zwempak duurt naar verluidt 20 minuten om aan te trekken, bedekt zwemmers van borst tot kuit en, meest belangrijk, maakt de huid glad die normaal in het water "fladdert". Het geeft zwemmers een meer wrijvingsloos glijden. Oh, en het lijkt hen te helpen wereldrecords te breken.

Het pak biedt nog een ander voorbeeld van atleten die een voltooiingstijd proberen te winnen wanneer het lichaam zelf zijn hoogtepunt had bereikt. Of, zoals badmutsen, we noemen deze pogingen "vooruitgang, " of zoals steroïden, we bespotten ze als "doping, " we kunnen de lichamelijke verbeteringen die zich voordoen in de sport niet vermijden.

Wat zullen we hierna zien? Sommige functionarissen zeggen dat atleten met hun genen zullen knoeien.

In genetische doping , atleten zouden hun genen aanpassen om beter te presteren in de sport. We zeggen zou omdat nog niemand het heeft geprobeerd, zo ver we weten, zegt dr. Theodore Friedmann, Hoofd van de Wereld antidopingagentschap ( WADA ) gendopingpanel. "Het zal gebeuren, " hij zegt, "maar we weten niet wanneer."

Hoe zouden sporters het doen? Ze kunnen genen toevoegen aan degene waarmee ze zijn geboren, of ze kunnen sleutelen aan hoe het lichaam de genen gebruikt die ze hebben.

Gendoping is een onbedoelde spin-off van gentherapie waarin, artsen voegen of wijzigen genen om ziekte te voorkomen of te behandelen. Gendoping zou dezelfde technieken toepassen om iemand die gezond is te verbeteren. De lijn is vaag, maar als de cellen of lichaamsfuncties die worden gewijzigd normaal zijn om mee te beginnen, het is doping [bron:Friedmann].

Er bestaan ​​twee soorten genetische doping. In somatische celmodificatie , genen worden gemodificeerd in een lichaamscel, zoals een long- of spiercel. De wijzigingen worden niet doorgegeven aan kinderen. De huidige gentherapie verandert somatische cellen. Kiembaan modificatie , echter, verandert genen in het sperma van een vader, een moedereieren of een embryo [bronnen:Hanna, Wells]. De genetische veranderingen manifesteren zich bij kinderen en mogelijk bij hun kinderen. Tot dusver, de Amerikaanse overheid heeft geen onderzoek gefinancierd naar modificatie van de menselijke kiembaan, en andere regeringen hebben het verboden, dus we zullen het hebben over somatische cellen [bronnen:Baruch, Hanna].

Lees verder om erachter te komen hoe toekomstige atleten hun genen kunnen veranderen.

Inhoud
  1. Ik neem de IGF-1 en Erytropoëtine genen, Alsjeblieft.
  2. Risico's en resultaten van gendoping
  3. Wetten en ethiek rond gendoping

Ik neem de IGF-1 en Erytropoëtine genen, Alsjeblieft.

In de Navigenics-winkel in New York City, je kunt je aanmelden om je DNA te laten testen op verschillende ziekten. Het lijkt erop dat er geen aanvullende genen te koop zijn, Hoewel. Shaul Schwarz/Getty Images

Het tweaken van iemands genen voor sport kan, aanvankelijk, zo eenvoudig zijn als kiezen uit een menu. Wetenschappers kennen 187 genen die verband houden met menselijke fitheid of atletiek [bron:Rankinen]. Bijvoorbeeld, sommige genetische variaties zijn gekoppeld aan het runnen van de 2, 000 meter bijzonder goed [bron:Cam]. "Tweaken" kan betekenen dat er kopieën van een van deze bijna 200 genen worden toegevoegd of dat hun activiteit bij de atleet wordt versterkt of verminderd.

Wetenschappers weten niet wat veel van deze "sportgenen" doen. Voor de veiligheid, een atleet zou een gen kunnen tweaken met een goed begrepen functie. Een potentiële kandidaat zou kunnen zijn: IGF-1-gen voor insulineachtige groeifactor-1 , die spieren herstelt en opbouwt. Het gen voor erytropoëtine ( EPO ), die de rode bloedcellen stimuleert en daardoor de zuurstof en het uithoudingsvermogen in het bloed verhoogt, biedt een andere mogelijkheid. Atleten, vooral fietsers, het is bekend dat ze dopen met synthetische EPO [bron:Wells].

Dankzij gentherapie we hebben manieren om genen het lichaam in te sturen. Wetenschappers kunnen injecteren vectoren , die in dit geval gewoon gentransporters zijn, in spieren of bloed. Ze kunnen ook cellen verwijderen, hun genen aanpassen en de cellen vervolgens terugbrengen naar het lichaam, hoewel atleten de invasieve procedure misschien niet willen [bron:Wells].

Virussen dienen als populaire vectoren om een ​​gen in een cel te brengen. Als kleine injectiespuiten, ze injecteren van nature hun genetisch materiaal in onze cellen. Om ze opnieuw te ontwerpen voor het leveren van menselijke genen, wetenschappers "ruimen" de schadelijke delen van het virus op, steek een menselijk gen in het genetisch materiaal van het virus en injecteer het virus vervolgens in het lichaam. Een ander type vector is a plasmide , een ring van bacterieel DNA waaraan menselijke genen kunnen worden toegevoegd. Wanneer plasmiden in spieren worden geïnjecteerd en de spieren een elektrische schok of ultrasone behandeling krijgen, spiercellen nemen de plasmiden op.

Klinkt het makkelijk genoeg? Er is een addertje onder het gras:genen aan de juiste cellen leveren. Anders, een atleet die grotere spieren wil, kan uiteindelijk per ongeluk groei-eiwitten in zijn ogen laten verschijnen. Wetenschappers kunnen genen sturen door in spieren te injecteren, dus de genen komen alleen spiercellen binnen. Of ze kunnen een virus gebruiken dat alleen bepaalde lichaamsdelen infecteert. Ze kunnen de genen ook vrijelijk in cellen laten komen, maar ze alleen in bepaalde cellen activeren. Het is zelfs mogelijk om een ​​gen te manipuleren om alleen eiwitten te maken als de atleet 'het zegt' door een medicijn te nemen.

Zodra een gen in een cel is ingebouwd, de cel is getransduceerd . Transductie van een heel lichaamsdeel, als een spier, is moeilijk; gebruikelijk, slechts enkele cellen werken samen. Binnen cellen, het gen blijft ofwel in de kern, naast de chromosomen, of eigenlijk in een chromosoom schuiven. Als onderdeel van een chromosoom, het gen kan blijvende verandering veroorzaken:het wordt doorgegeven aan nieuwe lichaamscellen wanneer de getransduceerde cel zich deelt. Genen die niet in chromosomen worden geschoven, zullen sterven wanneer de cel sterft. Eenmaal getransformeerd, cellen zullen de nieuwe genetische instructies volgen en de gewenste eiwitten maken. De atleet, natuurlijk, hoopt dat de eiwitten de manier waarop zijn of haar lichaam werkt zullen veranderen op een manier die de prestaties verbetert.

Is onze genetisch gemodificeerde atleet klaar om verder te rennen, Spring hoger, meer gewicht tillen of naar het ziekenhuis gaan? Lees verder om erachter te komen.

Vrijwaring

Noch HowStuffWorks, noch de schrijver pleit voor genetische doping, maar we doen er alles aan om het u uit te leggen. Ga dit soort dingen niet thuis proberen, OKE?

Risico's en resultaten van gendoping

Atleten als Brittany Timko van het Canadese damesvoetbalteam raken genoeg gewond op het veld zonder zich zorgen te hoeven maken of genetische doping hen naar het ziekenhuis zal sturen, te. Liu Jin/AFP/Getty Images

Het is moeilijk te zeggen wat er zou gebeuren met een atleet die genetische doping heeft geprobeerd. In de wereld van menselijke experimenten, wetenschappers hebben alleen genen overgedragen om zieke mensen gezond te maken, niet gezonde mensen beter.

Bio-ethicus Thomas Murray speculeerde in een artikel voor WADA's Play True-magazine over wat er zou gebeuren als een atleet de technologie van vandaag zou gebruiken. Hij schreef dat de meeste atleten geen boost zouden krijgen buiten het placebo-effect, velen zouden worden geschaad en een paar, zeer onwaarschijnlijk, kan een tijdelijke prestatieverbetering krijgen. Maar Murray betoogde dat het niet genoeg zou zijn om het competitieve evenwicht in de Olympische sporten te verstoren. Dat komt omdat wetenschappers moeite hebben om de resultaten van genafgifte zorgvuldig te controleren:ze kunnen geen groot effect hebben zonder ook een groot risico te veroorzaken [bron:Friedmann].

Denk aan het EPO-gen. Een medicijn genaamd Repoxygen levert het EPO-gen met enkele controles, zodat wanneer de bloedzuurstof onder normaal zakt, het lichaam maakt voldoende rode bloedcellen aan om de normale zuurstof te herstellen. Het gen wordt dan uitgeschakeld [bron:Binley]. Atleten die op zoek zijn naar een voorsprong, zouden waarschijnlijk beter dan normale zuurstof in het bloed willen. Ze zouden kunnen proberen het EPO-gen toe te voegen zonder controles. Maar bij gezonde apen die die behandeling kregen, bloed werd zo dik met rode bloedcellen dat onderzoekers de apen moesten bloeden om hartfalen en beroertes te voorkomen. Eventueel, de apen werden geëuthanaseerd [bron:Svensson].

Er zijn andere risico's. Hier is een grote:kanker. Kanker kan optreden als een genetische modificatie per ongeluk een kankergen inschakelt of een kankeronderdrukkend gen uitschakelt. Een gebeurtenis als deze veroorzaakte leukemie bij vijf kinderen die gentherapie kregen voor ernstige gecombineerde immuundeficiëntie. Hun nieuwe genen werden op een slechte plaats op een chromosoom ingebracht en zetten kankergenen aan [bron:Staal].

De atleet kan ook een immuunreactie hebben. Zijn of haar lichaam kan het virus aanvallen dat wordt gebruikt om het gen af ​​te leveren, de virale of bacteriële genen zelf of het eiwit dat bedoeld is om de prestaties te verbeteren. De reactie kan mild zijn, als koorts. Maar het kan ook ernstig zijn. Gezonde apen stierven aan ernstige immuunreacties na "doping" met het EPO-gen. Het gen werd in hun spieren geïnjecteerd, die een ander EPO-eiwit aanmaakten dan het eiwit dat van nature in de lever wordt gemaakt. Hun systemen vielen beide EOB's aan, en hun lichaam stopte met het maken van rode bloedcellen [bron:Gao].

De werking van de genen kan problemen veroorzaken, te. Bijvoorbeeld, de genen voor menselijk groeihormoon en IGF-1 vertellen cellen dat ze zich moeten delen. Als ze in de verkeerde cellen terechtkomen, cellen kunnen ongecontroleerd delen en tumoren vormen [bron:Wells].

Nog riskanter, gendoping kan atleten blijvend beïnvloeden. Doktoren kunnen geen gen uit een cel wrikken, en chirurgen kunnen niet noodzakelijk getransformeerde cellen verwijderen. Ze kunnen proberen ongewenste effecten te behandelen, maar reddingspogingen zijn mislukt bij gentherapiepatiënten [bron:Raper]. In aanvulling, De langetermijneffecten van gendoping vormen een ander mysterie. Wat gebeurt er met atleten die op 20-jarige leeftijd genetische doping proberen? Wetenschappers weten het niet. Niemand heeft zo lang gentherapiepatiënten gevolgd.

Dus vandaag, gendoping is niet veilig. De atleet kan niets ervaren, of hij of zij zou koorts of zelfs een medisch noodgeval kunnen krijgen. Zouden atleten die genetische doping probeerden ook in de problemen komen? Ontdek het hierna.

Woord op straat

Percentage atleten aan twee universiteiten in Oregon die:

  • Denk dat genetische doping bedrog is:79 procent
  • Zou waarschijnlijk genetische doping gebruiken als het veilig was, maar illegaal:13 procent
  • Zou waarschijnlijk genetische doping gebruiken als het onveilig en illegaal was:6 procent

[Bron:geneforum]

Lees verder

Wetten en ethiek rond gendoping

Als genetische doping legaal en veilig was, zouden professionele atleten er allemaal zo uitzien? Peter Cade/Getty Images

Gendoping is in veel sporten tegen de regels. In 2003, WADA heeft gendoping op de verboden lijst gezet [bron:USADA]. Veel sportbesturen accepteren en gebruiken de lijst, waardoor genetische doping wordt verboden voor atleten die deelnemen aan de Olympische Spelen, Paralympische Spelen en vele andere evenementen [bron:WADA]. Echter, de lijst wordt niet gebruikt in Major League Baseball, de National Basketball Association of de National Football League [bron:Associated Press].

Wetenschappers en artsen die genen injecteren bij gezonde mensen, schenden professionele ethische codes. Universiteiten en ziekenhuizen kunnen medewerkers straffen voor het uitvoeren van een experiment op mensen dat niet is goedgekeurd door een ethische commissie. Als de atleet schade zou oplopen, de arts kan worden aangeklaagd wegens wanpraktijken en zijn of haar medische vergunning verliezen, zegt Maxwell Mehlman, een professor in de rechten aan de Case Western Reserve University School of Medicine.

Maar dat gezegd hebbende, de Verenigde Staten hebben geen wetten die genetische doping specifiek verbieden. Genen zijn geen gereguleerde stoffen, zoals heroïne of steroïden, dus totdat er wetten zijn gemaakt, competitieve atleten of gewone sporters zouden zichzelf waarschijnlijk genen kunnen injecteren zonder naar de rechtbank of gevangenis te gaan, zegt Mehlman.

wetten terzijde, gendoping roept ethische vragen op, zegt Thomas Murray, voorzitter van het Hastings Center, een non-profit bio-ethisch instituut in New York. Murray voert vier argumenten aan tegen het toestaan ​​van genetische doping.

Het eerste argument is het risico voor de individuele atleet, hoewel de procedures in de loop van de tijd veiliger en betrouwbaarder zullen worden, hij zegt. Ten tweede is er oneerlijkheid. "Sommige atleten krijgen er eerder toegang toe dan anderen, vooral in veilige en effectieve vormen, " zegt hij. Ten derde is er het risico voor andere atleten. Als genetische doping zou zijn toegestaan, en een atleet probeerde het, iedereen zou zich onder druk gezet voelen om het te proberen om niet te verliezen. Een versterking wapenwedloop zou volgen. "Alleen atleten die bereid zijn de grootste hoeveelheden genetische verbeteringen in de meest radicale combinaties te gebruiken, zouden een kans hebben om competitief te zijn. Het resultaat zou zeker een ramp voor de volksgezondheid zijn. En als iedereen het eenmaal had geprobeerd, niemand zou beter af zijn."

eindelijk, gendoping zou de sport veranderen, zegt Murray. "Sport wordt deels gevormd door hun regels, ", legt hij uit. "Wat als ik op de marathon van New York [City] zou komen met skeelers?... Of stel dat ik naar het hoogspringen zou komen met veren aan mijn schoenen... Of wat als we de werper zo dicht mogelijk bij de beslag zoals hij wil?"

Als deze uitzonderingen waren toegestaan, de betekenis van elke sport zou veranderen, zegt Murray. De New York City Marathon zou een roller derby worden. Het hoogspringen zou een wedstrijd worden om de grootste veren te vinden. De honkbal werper zou naast de catcher staan, en het beslag zou stoten. "Alle dingen die we leuk vinden aan honkbal - de afwisseling, de kunst van het dubbelspel, de grote vangsten -- zouden verdwijnen, ' zegt Murray.

Atleten en publiek moeten beslissen wat ze waarderen in sport en of het toestaan ​​van genetische doping deze aspecten zou oplossen, zegt Murray. "Dat zal ons helpen beslissen waar we de grens moeten trekken."

Blijf lezen om te ontdekken welke andere gekke toepassingen mensen hebben bedacht voor hun genen, zoals het genezen van kaalheid.

Natuurlijke "Cheaters" en speciale bezorging?

Eero Mantyranta, een Finse langlaufer die twee gouden medailles won op de Olympische Spelen van 1964, werd geboren met een mutatie in het erytropoëtine-receptorgen waardoor zijn bloed aanzienlijk meer zuurstof kan vervoeren dan de gemiddelde persoon [bron:McCrory]. Toen en nu, hij overtrad geen enkele regel.

De scheepvaart kan een genetische dopingoperatie in gevaar brengen. Op grond van de Federal Food and Drugs Act, het is illegaal om een ​​medicijn over staatsgrenzen te verzenden dat niet is goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) voor menselijk gebruik. Als een genproduct niet is goedgekeurd voor mensen, verzending is een misdrijf, en de vervoerder kan worden beboet en gevangengezet, zegt Mehlman.

Lees verder

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe kun je zien of atleten hun genen veranderen?
  • Kan gentherapie kaalheid genezen?
  • Hoe designerkinderen zullen werken
  • Hoe DNA werkt
  • Hoe prestatieverhogende medicijnen werken
  • Waarom kan een getrainde atleet een marathon lopen, maar een bankaardappel kan geen halve mijl rennen?
  • Hoe het Speedo LZR-badpak werkt [podcast]
  • Hoe de eerste Olympische Spelen werkten

Meer geweldige links

  • Wereld antidopingagentschap
  • Antidopingbureau van de Verenigde Staten

bronnen

  • Geassocieerde pers. "WADA-chef dringt er bij met drugs besmette sporten op aan op te ruimen." Internationale Herald Tribune. 10 augustus 2008. (11/11/2008) http://www.iht.com/articles/ap/2008/08/10/sports/AS-OLY-WADA-Doping.php
  • Baruch, Susanna et al. "Human Germline Genetic Modification:problemen en opties voor beleidsmakers." Washington, DC:Genetica en Public Policy Center. Mei 2005. (11/11/2008) http://www.dnapolicy.org/images/reportpdfs/HumanGermlineGeneticMod.pdf
  • Binley, Katie et al. "Langdurige omkering van chronische bloedarmoede met behulp van een hypoxie-gereguleerde erytropoëtine-gentherapie." Bloed. Vol. 100. Nr. 7. 1 oktober 2002.
  • camera, FS et al. "Associatie tussen het ACE I / D-genpolymorfisme en fysieke prestaties in een homogeen niet-elitecohort." Canadian Journal of Applied Physiology. Vol. 30. Nr. 1. Februari 2005.
  • dilleman, Lisa. "Als zwemrecords vallen, High-tech pak wordt kritisch bekeken." The Los Angeles Times. 27 maart 2008. (11/11/2008) http://articles.latimes.com/2008/mar/27/sports/sp-swim27
  • Friedmann, Theodorus. Persoonlijk interview. Uitgevoerd 29-10-2008.
  • Gao, Guangping et al. "Erytropoëtine-gentherapie leidt tot auto-immuunbloedarmoede bij makaken." Bloed. Vol. 103. Nr. 9. 1 mei 2004.
  • Geneforum. "Resultaten van Oregon College Atleet Gene Doping Survey." 2005. (11/11/2008) http://www.geneforum.org/node/489.
  • Grady, Denise. "Een laboratorium kweekt een machtige muis, Met een verscheidenheid aan implicaties." The New York Times. 1 mei 1997. (11/11/2008) http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9807E0DA1131F932A35 756C0A961958260&sec=&spon=&pagewanted=all
  • Hanna, Kathi. "Germline genoverdracht." Maart 2006. (11/11/2008) http://www.genome.gov/10004764
  • McCrory, P. "Super Atleten of Gene Cheats?" British Journal of Sports Medicine. Vol. 37. Nr. 3. Juni 2003.
  • Mehlman, Maxwell. Persoonlijk interview. Uitgevoerd 11/11/2008.
  • Murray, Thomas. "Gene Doping en Olympische Sport." Speel het tijdschrift True. nr. 1. 2005. 23-10-2008 http://www.wada-ama.org/rtecontent/document/Play_True_01_2005_en.pdf
  • Murray, Thomas. Persoonlijk interview. Uitgevoerd op 7-11-2008.
  • Rankinen, Tuomo et al. "De menselijke genenkaart voor prestatie- en gezondheidsgerelateerde fitnessfenotypes." Geneeskunde en wetenschap in sport en beweging. Vol. 38. nr. 11. november 2006.
  • verkrachter, Steven et al. "Fataal systemisch inflammatoir responssyndroom bij een patiënt met ornithinetranscarbamylasedeficiëntie na adenovirale genoverdracht." Moleculaire genetica en metabolisme. Vol. 80. Nr. 1. September 2003.
  • staal, FJT et al. "Sola dosis facit venenum. Leukemie in gentherapieproeven:een kwestie van vectoren, inserts en dosering?" Leukemie. Vol. 22. No. 10. Oktober 2008.
  • Svensson, Erik et al. "Langdurige expressie van erytropoëtine bij knaagdieren en niet-menselijke primaten na intramusculaire injectie van een replicatie-defectieve adenovirale vector." Menselijke gentherapie. Vol. 8. Nee. 15. 10 oktober 1997.
  • Antidopingagentschap van de Verenigde Staten (USADA). "Gids voor verboden klassen van stoffen en verboden dopingmethoden." 2003. (11/20/2008) http://www.usantidoping.org/files/active/resources/press_releases/pressrelease_11_5_2002.pdf
  • Wellen, DJ "Gene Doping:de hype en de realiteit." Brits tijdschrift voor farmacologie. Vol. 154. Nr. 3. Juni 2008.
  • Wereldantidopingagentschap (WADA). Wereld antidopingcode:acceptatie van de code. 2008. (11/11/2008) http://www.wada-ama.org/en/dynamic.ch2?pageCategory.id=270

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat zijn de chemische zintuigen?
  2. Hoe telomeren werken
  3. Feiten over Prokaryotic
  4. Wat zijn de twee processen die ATP produceren?
  5. Kolonies tellen in de microbiologie
  6. Hoeveel chromosomen zijn er in cellen van het menselijk lichaam?
  7. Wat zijn de vier belangrijkste methoden voor het produceren van ATP?
  8. Cytoskeleton: definitie, structuur en functie (met diagram)
  9. Hoe lepra werkt

Wetenschap