如何在奥运期间受欢迎:成为基因兴奋剂专家H. Lee Sweeney

生理学家李·斯威尼(Lee Sweeney)曾被要求给整个大专足球队使用兴奋剂,但他日常工作是研究与年龄相关的肌肉衰退

现在是奥运年,这意味着李·斯威尼(Lee Sweeney)的电话响个不停。运动员们每天给他打三到四个电话寻求帮助,并给他提供金钱。他们很执着,几乎是恳求,但他总是拒绝。

毕竟,斯威尼不是一名运动教练;他是宾夕法尼亚大学医学院一位说话温和的生理学家,他正在开发可以阻止与年龄相关的肌肉衰退的治疗方法。但斯威尼承认,“当你的年龄更大时,让肌肉更健康的方法也会让年轻人更健康”,而运动员们知道这一点——这就是他们想成为他实验品的原因。

斯威尼的研究吸引运动员不仅因为他帮助肌肉更好地发挥功能,还因为他专注于基因治疗,这是一种将新的或经过修饰的基因插入患者细胞的医疗方法。虽然它尚未在临床上完全证明自身,但基因治疗直接修改DNA——因此,从理论上讲,治疗效果可以持续数月、数年甚至终生。其效果比传统药物或每日注射更微妙且一致。而且,由于医生可以将基因直接插入到需要它们的组织中,基因治疗的副作用应该比其他治疗方法少,并且在血液中无法检测到。


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哪个运动员不想要一种难以检测、持续时间长且副作用少的性能增强剂?这正是为什么将基因治疗用于增强目的的“基因兴奋剂”正成为世界反兴奋剂机构(WADA)的难题。该机构是独立的国际机构,负责监督体育兴奋剂。这个总部位于蒙特利尔的监督机构自2002年以来已就此主题举行了三次国际会议,重点讨论如何预防和检测这种行为。(到目前为止,他们在两者方面都没有取得太大进展。)根据WADA主席加里·瓦德勒(Gary Wadler)的说法,基因兴奋剂只是时间问题:运动员“阅读科学文献,他们知道什么是前沿的——这一点毫无疑问,”他说。

 

斯威尼的研究在运动员中很受欢迎已有十年之久。1998年,他和他的同事在《美国国家科学院院刊》上发表了一项研究,他们使用一种常见的病毒将胰岛素样生长因子1(IGF1)的基因插入到幼年和老年小鼠的肌肉细胞的DNA中。这样做使幼鼠的肌肉质量和力量增加了约15%,并逆转了老年小鼠与年龄相关的肌肉变化,使其比以前强壮了27%。

这些被称为“施瓦辛格小鼠”的动物,让斯威尼立刻成为科学界的明星。此后不久,他的电话开始响个不停。他最早收到的请求之一来自宾夕法尼亚州一所大专院校的一位足球教练,他想让斯威尼给他的整个球队使用兴奋剂。当然,他拒绝了。

斯威尼还在开发抑制肌肉生长抑制素功能的基因疗法,肌肉生长抑制素是一种调节生长的蛋白质,可以抵消IGF1的作用。肌肉生长抑制素的缺失不仅会增加肌肉,还会减少脂肪,因为肌肉生长抑制素在脂肪沉积中起作用。斯威尼正在使用病毒将肌肉生长抑制素的抑制剂插入到健康的狗以及患有某种形式的肌肉萎缩症的狗体内。由于肌肉萎缩症中的肌肉组织周转率很高,他将基因插入到肝脏中,在那里它被制成蛋白质并排泄到血液中,然后血液会传播到肌肉并对其进行修饰。

斯威尼专注于肌肉生长,但其他科学家最近开发了增强耐力的药物。上个月,加利福尼亚州拉霍亚市索尔克生物研究所的科学家们确定了两种新的耐力增强化合物。一种可以增加肌肉脂蛋白(称为PPARdelta)的活性,让小鼠在进行四周训练后可以跑得更长68%,更远70%。另一种激活了一种叫做AMPK的肌肉酶,这种酶通常在运动后产生。服用该药物的小鼠甚至不需要训练就可以提高耐力。与没有服用该药物的久坐小鼠相比,服用AMPK的小鼠跑得更长23%,更远44%。

促红细胞生成素(EPO)是一种可以提高红细胞计数从而提高血液氧气水平的激素,也可以提高耐力。它目前以注射激素的形式存在,尽管WADA有一种可以检测以这种形式给药的EPO的方法,但通过基因治疗输送的EPO可能无法被检测到。英国制药公司牛津生物医药公司目前正在开发这种疗法:它被称为Repoxygen,它将EPO基因输送到DNA中,当身体检测到血液氧气水平低时,该基因就会被激活。2006年,德国田径教练托马斯·斯普林斯泰因(Thomas Springstein)因试图向未成年女运动员提供类固醇而接受审判,还被发现他曾试图为其运动员购买Repoxygen,尽管该产品仍在开发中。

 

美国食品和药物管理局尚未批准任何基因疗法,但运动员似乎并不在意。“无论我告诉他们[基因疗法]有多危险和实验性,”斯威尼解释说,“这并不能让他们放慢脚步——他们只是不断地催促,说,‘我想成为实验品,我想成为你第一个尝试这种方法的人’。我只是客气地说,‘看,这是不可能的,我做不到。’”

问题仍然是,WADA究竟将如何检测到使用这种疗法的运动员的基因兴奋剂。该机构正在资助一个项目,以开发检测与肌肉生长抑制素相互作用的分子方法,原因是担心肌肉生长抑制素抑制剂可能很快成为一种流行的兴奋剂选择。此外,该机构还在研究开发一种试剂盒,该试剂盒可以检测血液中称为质粒的基因转移载体的痕迹,这将有助于他们抓住使用基于质粒的方法的基因兴奋剂者。

但是,由于某些疗法根本不会进入血液中——例如,它们可以直接注射到肌肉中——因此在某些情况下,这些测试将是徒劳的。“我个人认为,如果他们真的想要挑战,我可以向[WADA]证明,我可以给狗使用兴奋剂,并且除非他们进行组织活检,否则他们永远不会发现哪些狗被使用了兴奋剂,”斯威尼说。

然而,有可能以其他方式检测基因兴奋剂。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的基因治疗专家、WADA基因兴奋剂小组主席西奥多·弗里德曼(Theodore Friedmann)认为,有一天可以通过观察其对身体和特定组织的更广泛影响来检测基因兴奋剂。WADA目前正在开发一个所谓的“护照”计划,以基于运动员完全干净的前提,建立精英运动员的长期血液和尿液档案,他们的血液会随着时间的推移保持大致相同。如果他们不干净,他们血液中的各种参数将受到兴奋剂的影响,从而会随着时间的推移发生波动——从而被检测到。

弗里德曼指出,“希望能够识别出变化的特征,就像癌症的迹象一样。”美国反兴奋剂机构正在开发一个类似的试点项目,称为“相信项目”,该项目将对十几名志愿者运动员进行严格的血液和尿液测试,以建立一组基线档案。

事实是,如果运动员现在正在滥用基因疗法并且逃脱惩罚,他们可能从中并没有获得太多好处。斯威尼说,基因疗法目前还不是很有效,因为没有人找到一种方法可以使外来基因安全地通过人体挑剔的免疫系统。换句话说,它在基因发挥作用之前就破坏了它们;在某些情况下,身体对它们的反应会失控,导致患者生病,甚至死亡。

但是,如果斯威尼说了算,科学家们将很快克服这些障碍。“一旦有人真正可以提供有一定机会起作用的基因治疗方法,就会有人在门口排队,”他说。

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