Gendoping – det perfekte bedrag ...?

Tekst: Per Wiik Johansen, overlege, dr.med.,
medisinsk sjef, Antidoping Norge

Endogene stoffer oppviser i betydelig grad fysiologisk variasjon (døgnvariasjon etc.) samt variasjon i forhold til fysisk aktivitet, stress og sykdom, som bidrar til å vanskeliggjøre tolkningen av analysefunn. Dette setter store krav til laboratorienes analysevirksomhet, og det er svært ressurs­krevende å ­utvikle og opprettholde en ­adekvat analysevirksomhet/-teknikk i tråd med dagens krav.

Hva er gendoping?
Gendoping er en måte å øke prestasjons­evnen på ved å overstyre sitt genetiske potensial ved tilførsel av gener og gene­tiske elementer som har en ønsket og forhåpentligvis forbigående effekt. Grunn­laget for bruk av gendoping innen idretten vil være avhengig av fremskrittet innen genterapi, da de samme genoverføringsteknikker, krav til sikkerhet og bivirkningsproblematikk vil komme til an­vendelse. Genterapi er et nytt og spennende ­terapeutisk konsept som gir håp om ­helbredelse av en rekke arvelige, maligne og infektiøse sykdommer, og kan defineres som målrettet terapi på molekylært plan der ­overføring av genetisk materiale til humane somatiske celler gjøres for å behandle eller forebygge sykdom. Man kan kort si at gen­doping er praktisk ­anvendelse av «genterapi» på unge, friske idrettsutøvere med det formål å øke deres idrettslige prestasjonsevne, mens medisinsk genterapi er beregnet på å kurere syke mennesker og dyr. Dette represen­terer en betydelig forskjell i anvendelse, og vil sannsynligvis reflekteres i opinionens oppfatning av gendoping som noe moralsk forkastelig. Utviklingen innen genterapi og gendoping vil derfor mest sannsynlig gå «hånd i hånd». Dessverre synes en slik utvikling nærmest umulig å stoppe. Gendoping har derfor vært anført på World Anti-Doping Agency (WADA's) dopingliste siden 2003, da man ønsket å være i ­forkant av utviklingen på dette feltet. WADA jobber målrettet på dette feltet på flere plan. WADA støtter forskning innen gen­doping med betydelige summer hvert år, arbeider internasjonalt på lov­givningssiden for å hindre spredning av gendoping, arrangerer regelmessige internasjonale konferanser om gendoping og infor­merer allmennheten om farene ved denne dopingteknologien.

Kandidatgener for gendoping og genoverføringsteknikker
Når man ser på dagens trender innen doping kan man angi noen aktuelle gener som ­kandidater for misbruk innen gen­doping, og det dreier seg om gener som allerede per i dag har vært benyttet innen genterapeutiske utprøvinger. Disse er EPO (erytropoietin)-genet for å øke antall røde blodceller ved å stimulere benmargen og derved øke aerob kapasitet og utholden­heten; VEGF (vascular endothelial growth factor)-genet som kan ­indusere dannelsen av nye blodkar og derved øke blodgjennomstrømmingen i ulike vev; vekst­hormon-, IGF-1 (insulin-like growth ­factor 1)- og MGF (mechano growth factor)-genene for å øke muskelmasse/-styrke; gener forenkefaliner/endorfiner (kroppens egne ­morfinstoffer) for å dempe smerte og ubehag, og til slutt genet for peroxisom proliferator aktivert reseptor δδ (PPAR δδ) for å mani­pulere muskelfibersammen­setningen og ­derved påvirke hurtighet og utholdenhet. Bruk av gendoping vil gjøre regelmessige injeksjoner av proteiner i dopingøyemed unødvendig, da overføring av ønsket gen gjør at produksjonen av de ønskede stoffene skjer i organismen. Utfordringen blir å kontrollere genaktivi­teten og derved produksjonen av ønskede stoffer på en sikker måte, slik at bivirk­ninger unngås i størst mulig grad. Mange eksperter tror at gendoping først vil prøves på dyr i f.eks. veddeløpssammenheng, for å undersøke genoverførings­teknikker, ­gendoser, styring av geneks­presjon, ­prestasjonsfremmende effekter og bivirkninger av slik behandling. Deretter kan ­steget tas over til mennesker. Det er lite ­sannsynlig at gendoping allerede er tatt i bruk blant idrettsutøvere, men det kan selvfølgelig heller ikke utelukkes.

Genoverføringsteknikkene er i hovedsak basert på virale vektorer der virus DNA benyttes som transportmolekyler for ønskede genetiske elementer (for eks­empel EPO-genet) inn i humane celler. Til dette formålet blir virus genteknologisk behandlet for å ­fjerne deres sykdoms­fremkallende evne, men samtidig beholde deres evne til å trenge inn i (transfektere) selekterte målceller. Til tross for en slik behandling vil det likevel være en viss ­risiko for virusindusert sykdom. Dette ­sikkerhetsaspektet må vurderes svært nøye, og risikoen for slike alvorlige komplikasjoner ved behandlingen må reduseres til et akseptabelt minimum ved bruk av virale ­vektorer, eller fjernes helt ved at andre ­vektorer benyttes. Det er nylig ­publisert ­artikler som omhandler nye ikke-virale genoverføringsteknikker, og dette kan være med på å øke sikkerheten ved slik behandling. Studier viser at skjelettmuskulatur peker seg ut som et viktig ­målorgan for genoverføring da det finnes i stor mengde og representerer et relativt stabilt vev med lite celledeling, ­hvilket er fordelaktig.

Grunn til bekymring?
Det er fire hovedgrunner til bekymring når det gjelder bruk av gendoping, og disse er: 1. potensiale til betydelig prestasjonsøkende effekt, 2. inadekvate analyse- og deteksjonsteknikker for påvisning av ­gendoping, 3. ­betydelig helsemessig ­risiko, og 4. vilje til anvendelse av slike ­teknikker blant idretts­utøvere. Fremskritt innen genterapi vil gi økt etterspørsel etter slike teknikker for bruk innen doping og ­forskere innen genterapi­feltet forteller at det allerede er etterspørsel etter deres kunnskaper til bruk innen doping. Dette viser, ikke overraskende, at det alltid finnes utøvere som med fare for betydelige helsemessige konsekvenser er villige til å ­benytte eksperimentelle metoder for å bedre prestasjonsnivået.

Effekter og helsemessig risiko
Studier gjort på mus viser betydelige ­effekter på muskelmasse/-styrke (15-30 prosent økning) ved å benytte virus for overføring av gener for ulike vekstfaktorer (IGF-1, MGF). Tilsvarende studier er gjort for overføring av EPO-genet til mus og aper. Det er vanskelig å ekstrapolere slike data fra dyr til menne­sker, men resultatene viser at det er et stort potensial for betydelige prestasjonsfor­bedrende effekter av slik genetiskmani­pulering.

Helsemessige risikomomenter ved bruk av gendoping er mange og til dels alvor­lige. Risikoen er knyttet både til vektoren og til transgenet (dvs. det genet man ønsker å overføre). Det knytter seg helse­risiko til selve vektoren på grunn av fare for kontaminering med kjemikalier fra selve produksjonspro­sessen. Bruk av virale ­vektorer kan dessuten medføre fare for replikasjon (nydannelse) av kompetente (dvs. sykdomsfremkallende) virus, og dette er et alvorlig sikkerhets­problem. Dette vil i hovedsak ramme pasienten selv, men man kan ikke utelukke smittefare. Det er i dag ingen metode for å predikere ­virulens og sykdomsfremkallende evne av rekombinante virale vektorer, så her kan man stå overfor store sikkerhetsmessige ­problemer og utfordringer. Utskillelse («shedding») via urin, spytt, avføring etc. kan over­føre vektorelementer ut i naturen. Konse­kvensene av dette aner vi heller ikke fore­løpig, men faren for dette vil øke hvis gen­doping får fotfeste og genetisk over­føring ­derved i større grad gjøres under mindre ­kontrollerte betingelser med ­mangelfull ­kvalitetssikring.

Risikomomenter knyttet til selve transgenet vil være avhengig av hvilket gen det gjelder. Det vil være viktig å kunne kon­trollere gen­ekspresjonen slik at man ikke overdoserer genuttrykket. Ved EPO-genet kan dette føre til økt risiko for slag og ­hjerteinfarkt på grunn av økt hematokrit, spesielt i forbindelse med hard og lang­varig fysisk aktivitet og dehydrering, og til f.eks. tumorutvikling ved bruk av vekst­faktorgener (IGF-1, VEGF etc.). En slik kontroll av genaktivitet er fremdeles langt fra utviklet, og dette gjør bruk av disse ­teknikkene til en betydelig helsemessig risiko per i dag.

Det er også sett utvikling av autoimmun respons på EPO hos aper som har fått ­overført EPO-genet. Dette rammer både det endogent produserte EPO og EPO produsert av innsatt transgen, slik at apene fikk en alvorlig anemi. En til­svarende effekt hos ­mennesker vil kunne utgjøre et betydelig helsemessig problem ved bruk av gendoping. Andre mindre alvorlige bivirkninger ved slik behandling er influensaliknende symptomer. Det er foreløpig ikke sett overføring av vektor-DNA fra pasienter til deres barn eller til kjønnsceller. Det kan imidlertid ikke ute­lukkes slik inkorporering i kjønnsceller og derved overføring til neste generasjon. Dette vil også være en stor helsemessig utfordring.

Til forskjell fra å ta et legemiddel, så er effektene av genoverføring vanskeligere å reversere, og eventuelle bivirkninger kan ­derved bli langvarige. Dette kan gjøre de helsemessige konsekvensene av gen­doping betydelig mer dramatiske for ­utøvere som tør prøve seg.

Deteksjonsmetoder
Ingen tester er i dag tilgjengelige for sikker påvisning av gendoping. I tillegg til at ­transgenproduktet i utgangspunktet er ­identisk med det naturlige proteinet, så vil mange produkter fra innsatte gener, ­spesielt de muskelstimulerende, produ­seres lokalt i muskulaturen, og bare i liten grad vises i blod og urin, som f.eks. IGF-1.

Det er en viss mulighet for påvisning av fremmed genetisk materiale i blod og urin (bl.a. vektor-DNA), men denne muligheten eksisterer bare i kort tid etter genover­føring. Det pågår imidlertid lovende teststrategier for å måle vertens immun­respons på tilførte ­virale vektorer. Hvis dette lykkes vil tids­vinduet utvidesbetydelig.

Påvisning av selve genproduktet og ­biokjemisk karakterisering for å lete etter ­forskjeller fra det naturlig produserte ­proteinet er mulig. Glykosyleringsgraden av genproduktene (posttranslasjonell modi­fisering) kan være litt forskjellig og derved gjøre det mulig å skille naturlig ­produsert ­protein fra transgenprodusert. Dette er ­allerede vist ved innsatt EPO-gen hos aper. Kjennskap til dette er per i dag for dårlig, men det er håp om at påvisning av slike mikro­forskjeller mellom proteiner fra innsatte gener i ulike celletyper og naturlige proteiner kan være en vei å gå for å påvise gendoping.

En annen interessant metode er å samle såkalte blodprofiler av utøverne. På denne måten lager man en database med ­analyseresultater der man har de enkelte utøveres normalverdier over tid, f.eks. for hemoglobin og ulike hormoner og deres ­biomarkører (endokrin profil). Bruk av ­gendoping kan tenkes å endre disse (gen­ekspresjons) profilene, og avvik fra ­normal­området («baseline») kan indikere gen­doping. Dette blir en indirekte på­visnings­metode og hver utøver blir sin egen kontroll. Nye analysemetoder for gendoping (gen­omikk, proteomikk, metabolomikk etc.) er foreløpig ikke implementert i dopinglabora­torienes metoderegister. På dette feltet pågår imidlertid betydelig forskningsaktivitet for å implementere disse teknikkene så snart som mulig.

Konklusjon
Mye er fremdeles ukjent på dette feltet, men kunnskap hos flest mulig er imidlertid helt nødvendig som kanskje det fremste middel i kampen mot spredning av gen­doping. WADA jobber hardt for å øke kunnskapen om gen­doping i befolkningen, både ved å stimulere til økt forskning på dette feltet og ved å ­arrangere regelmessige informasjonsmøter. For WADA er hovedstrategien å hindre at gendoping erstatter bruk av anabole androgene ­steroider og EPO som dopingmetode. Hvor suksessfull strategien blir gjenstår ­imidlertid å se.

(Publisert i NFT, nr. 2/2009 side 22–23.)