Terwijl de wereld wacht op de komende Olympische spelen, een nieuwe methode voor het detecteren van dopingverbindingen in urinemonsters zou het speelveld kunnen effenen voor degenen die atletiek schoon willen houden. Vandaag, wetenschappers rapporteren een benadering met behulp van ionenmobiliteit-massaspectrometrie om regelgevende instanties te helpen bestaande doteerstoffen en toekomstige "designer" -verbindingen te detecteren.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de voorjaarsbijeenkomst van de American Chemical Society (ACS).

Elk jaar, het World Anti-Doping Agency (WADA) publiceert een lijst van stoffen, inclusief steroïden, die atleten niet mogen gebruiken. Echter, het kan moeilijk zijn om de natuurlijke of "endogene" steroïden van een atleet te onderscheiden van synthetische "exogene" steroïden die worden toegediend om de prestaties te verbeteren.

En regelgevende instanties staan ​​voor een andere uitdaging:"Zo snel als we methoden ontwikkelen om te zoeken naar prestatieverhogende geneesmiddelen, clandestiene laboratoria ontwikkelen nieuwe stoffen die atleten een concurrentievoordeel geven, " zegt Christopher Chouinard, doctoraat, hoofdonderzoeker van het project. Die designerdrugs ontwijken detectie als testlaboratoria niet weten hoe ze naar hun specifieke chemische structuren moeten zoeken.

Het team van Chouinard van het Florida Institute of Technology probeert valsspelers te slim af te zijn met een test die endogene en exogene steroïden kan onderscheiden en kan ook anticiperen op de structuur van nieuwe verbindingen die kunnen voorkomen in urinemonsters van atleten.

Momenteel, testlaboratoria analyseren monsters met behulp van tandem-massaspectrometrie (MS) en gas- of vloeistofchromatografie. Deze benaderingen breken moleculen in het monster af en scheiden de fragmenten, spectra opleveren die de identiteit van het origineel kunnen onthullen, intacte verbindingen. Maar het kan moeilijk zijn om moleculen te onderscheiden met kleine structurele verschillen - waaronder isomeren - die endogene steroïden van exogene steroïden onderscheiden, zoals de synthetische anabole steroïden die atleten gebruiken om spieren op te bouwen.

Om die verschillen te accentueren, Chouinard koppelt MS met ion mobility (IM) spectrometrie, een scheidingstechniek die hij leerde als afgestudeerde student bij Richard Yost, doctoraat, aan de Universiteit van Florida. Het team van Yost en anderen ontdekten dat de verschillen tussen isomeren nog duidelijker zouden kunnen worden gemaakt als de moleculen in een monster voorafgaand aan de IM-massaspec-analyse werden gemodificeerd door ze te laten reageren met andere verbindingen. Nadat Chouinard in 2018 zijn eigen lab had opgezet, hij paste deze techniek toe door steroïdemonsters te laten reageren met ozon of aceton in de aanwezigheid van ultraviolet licht - reacties die al goed ingeburgerd waren bij onderzoekers die lipide-isomeren bestuderen, maar nieuw in de antidopingarena.

Vorig jaar, Het team van Chouinard meldde dat ze deze reacties met IM-MS met succes hadden gebruikt om de isomerenscheiding te verbeteren. identificatie en kwantificering van enkele steroïden in monsteroplossingen. Nutsvoorzieningen, de onderzoekers melden dat ze deze techniek in urine hebben getest tegen bijna de helft van de verboden steroïden op de WADA-lijst en hebben aangetoond dat het deze verbindingen met succes kan karakteriseren en identificeren. Ze toonden ook aan dat de methode verboden glucocorticoïden kan karakteriseren en identificeren, zoals cortison, die de atletische prestaties verbeteren door ontstekingen door blessures te onderdrukken. De detectielimieten zijn lager dan één nanogram per ml.

Naast het opsporen van bekende doteerstoffen, het team wil nieuw gemaakte illegale steroïden kunnen vinden die nog niet bekend zijn bij het WADA. Met medewerkers van het Florida Institute of Technology, waaronder Roberto Peverati, doctoraat, ze ontwikkelen computationele modellering en machine learning-technieken om te proberen de structuur te voorspellen, spectra en andere kenmerken van deze moleculen. "Als we methoden kunnen ontwikkelen om in de toekomst theoretische steroïden te identificeren, we zouden doping drastisch kunnen verminderen omdat we deze nieuwe soorten onmiddellijk zouden kunnen detecteren, zonder de vertragingstijd die de afgelopen 40 jaar is geassocieerd met dopingtests, ' Zegt Choinard.

Hoewel de tests zelf snel zijn, eenvoudig en goedkoop, IM-instrumenten zijn duur, met een prijs die kan oplopen tot ongeveer een miljoen dollar, Chouinard merkt op. Echter, hij voegt toe, met de steun van antidopingfinancieringsorganisaties zoals het Partnership for Clean Competition (PCC), meer laboratoria zijn misschien bereid die rekening te betalen, zolang de methode een aanzienlijk voordeel biedt bij detectie en afschrikking.