基因兴奋剂:基因治疗成作弊手段 DNA中植入的邪恶之花

刘岁晗

2016年08月04日09:56  来源:中国科技网-科技日报
 
原标题:基因兴奋剂:基因治疗成作弊手段 DNA中植入的邪恶之花

  [导读] 基因兴奋剂通过改变运动员的DNA使他们在赛场上有更佳表现,它是这只“老鼠”的最新变种。人们对它的认识,还要从半个世纪前开始说起。

  基因兴奋剂: DNA中植入的邪恶之花

  文·本报记者 刘岁晗

  马钱子碱,又名“士的宁”,是一种极毒白色晶体碱,曾用于中枢神经兴奋剂。1904年美国圣路易斯奥运会马拉松比赛,有运动员依靠它获得金牌,但由于副作用失去了再次参赛的可能。图为装有士的宁的瓶子上写着“毒药”。

  图片来源:chm.bris.ac.uk

  兴奋剂这只狡猾的“老鼠”与反兴奋剂“猫”之间的竞逐游戏,自上演一刻起就从未消停。如今,出征巴西里约奥运会的选手又将面临新的反兴奋剂测试项目考验——基因兴奋剂检测。

  据美国化学学会旗下周刊《化学与工程新闻》8月1日报道,国际奥委会医务主任理查德·巴吉特表示,基因兴奋剂检测目标在于找到运动员是否通过基因治疗的手段达到成绩的提高。相关样本或许不会在比赛期间进行检测,而是保存起来,在以后的回溯检测中将基因兴奋剂检测应用进去。看来,即便是得了金牌的选手,也要担惊受怕一阵了。

  基因兴奋剂通过改变运动员的DNA使他们在赛场上有更佳表现,它是这只“老鼠”的最新变种。人们对它的认识,还要从半个世纪前开始说起。

  丧心病狂!当基因治疗成为一种作弊手段

  1964年奥地利因斯布鲁克冬奥会上,芬兰越野滑雪运动员埃罗·门蒂兰塔夺得两金一银的好成绩,在赛后的血液检查中他屡被怀疑使用违禁药物,因其血液中红细胞数比其他运动员多20%以上,但所有的检测又都显示正常,这在当时成了个谜。三十年后,科学家通过对门蒂兰塔家族200余人的调查发现,该家族一个与红细胞生成数有关的遗传基因发生了突变,使体内能制造出比正常人多25%—50%的红细胞。也就是说,门蒂兰塔从一出生,这些多出的红细胞就能帮助肌肉获得更多氧气,从而使他在比赛中“更高更快更强”,且耐力持久。

  近年来,随着基因治疗技术的发展,有些人开始动了邪念,能不能通过与基因治疗原理相同的手段,把普通运动员都改造成一个个“门蒂兰塔”?基因治疗,它的原理简单说来就是“缺啥补啥”,患者先天有某种基因缺陷、因此导致了疾病,那么就通过一些病毒载体把外源性的正常基因导入患者的受体细胞中,使外源基因制造的产物能够治愈疾病。然而,这种技术在竞技场上,却偏离了治病救人的初衷,变成了能使选手运动机能提高、获得好成绩的邪恶之花——基因兴奋剂。

  投机者想,传统服用兴奋剂的方式容易被检测出来,那么,就用和基因治疗一样的手段,给运动员体内导入能够产生兴奋剂类物质的外源基因,比如导入促红细胞生长素(erythropoietin,以下简称EPO)基因,这样即便没有服用EPO这个早就被世界反兴奋剂组织拉黑的激素药物,基因也能源源不断表达出红细胞,带来和服用激素同等的效果,还不易检测。这便是基因兴奋剂的作用原理。

  目前,还没有证据表明奥运赛场上有基因作弊的情况,但不乏有人跃跃欲试,想“青史留名”。比如十年前,德国田径教练斯普林·施泰因就在写给药商的信中提出想搞到一种叫做Repoxygen的EPO基因兴奋剂,结果信件被揭发,药物没搞到,被判入狱16个月。“我们感觉(基因兴奋剂)这些新技术极有可能得到应用,尽管这并不容易,但已经出现。”在7月27日闭幕的欧洲科学开放论坛上,瑞典卡罗琳医学院运动生理学家卡尔·桑德伯格如是说。

  万一玩脱了,遗患无穷

  国际奥委会在2003年1月1日就将基因兴奋剂列入违禁药物或方法的黑名单,之所以严令禁止,是因为外源性基因就像一头生猛的老虎,导入人体后难以被驯服,一旦“玩脱”就麻烦了。传统服用药物方法当出现副作用时,停药就可以了;而基因兴奋剂,则是“药不能停”,目的基因在体内表达蛋白水平和时间长短很可能得不到精准控制,后果很严重。比如EPO的失控持续表达会造成血红蛋白不断增高,体内的血越来越多,粘稠度增加,导致血栓、高血压及中风猝死等症状。

  “不怕不表达,就怕乱表达”,天津师范大学细胞生物学专业研究生单少杰也曾撰文谈到基因兴奋剂的外源基因活性控制问题。“万一想要的蛋白没被制造出来,反倒制造出了大量诱导细胞凋亡的蛋白,真可谓偷鸡不成蚀把米。”

  还有,单少杰指出,人体内的基因在功能上都是相互影响的,外源基因的导入也可能会促使主体基因发生突变,这亦是很多科幻文艺作品常见的桥段。可别相信电影里的情节,基因突变之后,各个都成了能力超群的大侠,“现有研究表明,生物体的大多数突变都是无意义甚至致命的,很少有能促进进化的。这也正是虽然基因突变经常有,而新物种不常有的原因。”很多突变诞生的新物种都因为不适宜生存而灭绝了。

  此外,外源性基因制造的蛋白,人体会不会有排除抗原的免疫应答反应?转运基因时的病毒载体,万一被外人感染上了怎么办?这都是基因兴奋剂的安全隐患。即便人们真的可以安全地使用基因兴奋剂,它也有违公平竞争的奥林匹克精神。

  新检测手段有望让猫追上老鼠

  原世界反兴奋剂组织实验室专家委员会委员吴侔天曾不无悲观地说,“作为反兴奋剂的猫一定是在老鼠后面跑的,不可能猫跑在老鼠的前面,老鼠追猫。”而这一次,基因兴奋剂的检测技术有望未雨绸缪,在基因兴奋剂本身还没在奥运会上出现时,就超前使用。

  比如针对EPO基因,澳大利亚国家计量院的研究员安娜·鲍缇娜就发现,人体内源性的能够编码EPO的基因含有四个内含子(内含子是一段在基因转录后,从信使RNA中被剪切掉的序列,也即它是在进化过程中丧失功能的基因部分),而在基因治疗中人工嵌入的EPO DNA序列则没有内含子,这就可以用来识别出哪些运动员是打了基因兴奋剂的。这种技术已经相对成熟,在本届奥运会上,针对EPO的基因检测就将有针对性地展开。

  竞技体育只要与荣誉和金钱挂钩,就会源源不断有运动员、教练员和科学家不惜铤而走险,走上禁药研制和服用的不归路。兴奋剂与反兴奋剂老鼠和猫的斗争也会随着科技发展越来越激烈。投身体育事业的工作者们,请对基因兴奋剂说不。当你服下了这朵邪恶之花,或许以为自己走上了一条“捷径”,殊不知前方等待着的,只会是一条“绝路”。

(责编:魏艳、赵竹青)

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