두려움은 유전자 조작이 스포츠 경기력을 향상시키기 위해 적용될 수도 있다는 것입니다. 이러한 의미에서 세계반도핑기구(WADA)는 금지된 방법 및 물질 목록에 유전자 도핑을 포함하는 조치를 이미 취했습니다.
이론적으로 우리 몸에 존재하는 모든 수준의 단백질은 유전자 치료를 통해 조절될 수 있습니다.
2002년 3월 WADA에서 개최한 유전자 도핑에 관한 회의[Pound R, WADA 2002]와 같은 기간에 네덜란드 Arnhem에서 열린 "반도핑 정책의 조화와 미래 발전에 관한 유럽 노동 회의" 올해, 과학자, 의사, 의사, 정부, 반도핑 단체 및 제약 업계가 이 새로운 도핑 기술에 관한 연구 및 탐지 방법의 결과에 대한 모든 유형의 정보를 교환할 수 있는 가능성을 부여했습니다.
2003년 1월 1일부터 국제 올림픽 위원회(IOC)는 금지 약물 종류 및 방법 목록에 유전자 도핑을 포함시켰습니다[WADA, 2007]. 2004년부터 WADA는 매년 업데이트되는 국제 도핑 목록을 게시하는 책임을 맡고 있습니다. 이 목록에 포함된 유전자 도핑 방법은 운동 능력 향상을 목적으로 세포, 유전자, 유전 요소 또는 유전자 발현을 조절하는 비치료적 사용으로 정의됩니다.
이 문서의 목표는 다음과 같습니다.
- 스포츠에서 전통 의학의 새롭고 유망한 분야인 유전자 치료에서 파생된 증가하는 지식을 실제로 사용하는 것이 가능한지 여부를 명확히 하기 위해;
- 성능을 향상시키기 위해 유전자 요법을 사용할 수 있는 가능한 방법을 식별합니다.
이 "유전학과 유전체학의 시대, 특정 스포츠에 대한 개인의 유전적 소인을 결정하는 유전자를 식별하는 것이 가능할 것입니다. [Rankinen T et al., 2004]. 어린 나이에 유전자를 연구하는 것은 어릴 때부터 훌륭한 운동선수를 키우고 구체적인 개인 훈련 프로그램을 만드는 가장 좋은 방법이 될 수 있습니다. 운동선수에게 적용되는 이 연구는 또한 그러한 유형의 훈련에 대한 유전적 소인을 증가시키기 위한 목적으로 특정 훈련 방법을 식별하는 데 사용할 수 있습니다[Rankinen T et al., 2004].
그러나 유전자를 연구하면 더 나은 운동 선수가 될 수 있습니까?
Marion Jones와 Tim Montgomery는 모두 100m 속도 챔피언이었고 2003년 여름에 아기를 낳았습니다. Steffi Graf와 Andre Agassi(둘 다 세계 테니스 선수권 대회)에게도 자녀가 있습니다. 이 아이들은 다른 아이들에 비해 가장 좋아할 것입니다. 환경 및 심리적 요인과 같은 다른 요인이 챔피언이 될 가능성을 결정합니다.
유전자 치료는 질병이나 기능 장애의 치료 또는 예방을 위해 유전자 물질을 인간 세포로 전달하는 것으로 정의할 수 있습니다. 이 물질은 DNA, RNA 또는 유전적으로 변형된 세포로 표시됩니다. 유전자 치료의 원리는 치료 유전자를 세포에 도입하여 누락된 유전자를 보충하거나 비정상적인 유전자를 대체하는 것입니다. 일반적으로 치료 단백질을 암호화하고 핵에 도달하면 활성화되는 DNA가 사용됩니다.
"대부분의 운동선수는 약물을 복용합니다"[De Francesco L, 2004].
약물 연구 센터(Drug Research Center)의 조사에 따르면 네덜란드 인구의 1% 미만이 도핑 제품을 한 번 이상 복용한 적이 있으며 총 약 100,000명이 있습니다. 이 사람들의 40%는 수년 동안 도핑을 사용해 왔으며 대부분은 근력 운동이나 보디 빌딩을 합니다. 엘리트 스포츠에서 도핑 물질 사용은 일반 인구에 대해 표시된 1%보다 높은 것으로 보이지만 정확한 수치는 알려져 있지 않습니다. 최근 몇 년 동안 2.0% [DoCoNed, 2002].
WADA의 유전자 도핑 정의는 질문의 여지를 남깁니다.
- 비치료적이란 정확히 무엇을 의미합니까?
- 유전자 요법으로 치료받은 근육 기능 장애 환자도 대회에 참가할 수 있나요?
화학 요법으로 치료를 받고 현재 골수 기능 회복을 가속화하기 위해 에리트로포이에틴을 코딩하는 EPO 유전자를 받은 암 환자에게도 동일한 고려 사항이 적용됩니다.
현재 유전자 치료 연구는 상처의 치유 과정을 가속화하거나 운동 후 근육통을 완화하기 위해 수행되고 있습니다. 그러한 관행은 모두가 "치료적"으로 간주하지 않을 수 있으며 성능 향상 속성에 의문을 제기할 수 있습니다.
임상적 관점에서, 특히 유전자 전달 기술의 부적절한 사용에 비추어 유전자 도핑의 정의를 더 잘 지정하는 것이 더 적절할 것입니다.
WADA(섹션 M3 세계 반도핑 코드 (2007년 1월 1일 버전)은 다음과 같은 점을 통해 유전자 도핑 금지를 정당화했습니다.
- 목록에 포함된 물질 또는 방법이 스포츠 경기력을 증가시키는 능력이 있다는 과학적 증거, 입증된 약리학적 효과 또는 경험;
- 물질 또는 방법의 사용이 선수의 건강에 실제 또는 추정되는 위험을 초래합니다.
- 도핑 사용은 스포츠 정신에 위배됩니다.이 정신은 윤리, 페어 플레이, 정직, 건강, 재미, 행복 및 규칙 준수와 같은 일련의 가치와 관련하여 강령 도입부에 설명되어 있습니다.
유전자 변형의 장기적인 영향에 대해서는 많은 불확실성이 있습니다. 이러한 효과 중 상당수는 완전히 연구되지 않았거나(재정 문제로 인해) 완전히 새로운 방법이나 응용 프로그램의 부작용을 연구하기 위한 신뢰할 수 있는 샘플을 정의하기 어렵기 때문에 결코 발견되지 않을 수 있습니다.
체세포 요법과 달리 생식선의 변경은 영구적이며 자손에게도 전달됩니다. 이 경우 선수의 건강에 대한 위험 가능성 외에도 후손, 부모 또는 파트너와 같은 제3자에 대한 위험도 있습니다.
과학과 제약산업의 결합으로 발전이 좌우되는 약리유전학 분야의 주요 목표는 우리 각자에게 "맞춤형" 의약품을 개발하는 것입니다. 누가 그들을 데려가는가는 그들의 발달이 일반적이고 개별 유전 적 특성을 고려하지 않기 때문입니다. 약물유전학이 스포츠 세계에 퍼진다면 겉보기에 평등해 보이는 운동선수들이 어느 정도 비슷한 방식으로 자신을 준비하는 경쟁이라는 개념 자체가 무용지물이 될 수 있습니다.
유전자 치료의 실험적 임상 데이터는 중증 복합 면역결핍[Hacein-Bey-Abina S et al., 2002] 및 혈우병 B[Kay MA, et al. 2000]. 또한 관상 동맥 심장 질환 치료를 위한 혈관 내피 성장 인자를 발현하는 벡터를 통한 혈관 신생 요법은 협심증에 좋은 결과를 제공했습니다[Losordo DW et al., 2002].
조직 성장 인자를 코딩하는 유전자의 전달이 사용된다면[Huard J, Li Y, Peng HR, Fu FH, 2003], 인대 파열 또는 근육 파열과 같은 스포츠 연습과 관련된 다양한 손상의 치료는 이론적으로 결과를 초래할 수 있습니다. 더 나은 재생에서. 이러한 접근법은 현재 동물 모델에서 평가되고 있지만 인간에 대한 임상 시험도 분명히 앞으로 활성화될 것입니다.
1964년, 핀란드 북부의 스키 선수 Eero Mäntyranta는 오스트리아 인스부르크에서 열린 올림픽에서 2개의 올림픽 금메달을 획득함으로써 상대편의 노력을 무용지물로 만들었습니다. 몇 년 후, Mantyranta는 적혈구 수에 대한 정상적인 피드백 제어를 손상시킴으로써 적혈구 생성 인자 수용체에 대한 유전자에 희귀 돌연변이를 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 산소 수송 능력. 조직으로 가는 산소의 양이 증가한다는 것은 피로에 대한 저항이 증가한다는 것을 의미합니다. Mäntyranta는 모든 운동 선수가 원하는 EPO를 가지고 있었습니다. 미래의 운동 선수는 Mäntyranta에서 자연적으로 발생하고 경기력에 도움이 되는 유전자 돌연변이의 효과를 모방하는 유전자를 신체에 도입할 수 있습니다.
인슐린 유사 성장 인자(IGF-1)는 간과 근육 모두에서 생성되며 그 농도는 인간 성장 호르몬(hGH)의 농도에 따라 다릅니다.
Sweeney는 훈련이 "위성"이라고 하는 근육 전구체 세포를 자극하여 IGF-I를 더 잘 수용할 수 있다고 제안합니다.
[Lee S. Barton ER, Sweeney HL, Farrar RP, 2004]. 운동선수에게 이 치료법을 적용하는 것은 테니스 선수의 상완 근육, 주자의 종아리 또는 권투 선수의 이두근을 강화하는 것을 의미합니다. 이러한 치료는 효과가 표적 근육에만 국한되기 때문에 EPO보다 상대적으로 안전한 것으로 생각됩니다. 이 접근 방식은 빠르면 앞으로 몇 년 동안 사람들에게도 적용될 것입니다.
기계적 성장 인자(MGF)인 인슐린 유사 성장 인자-1(IGF-1)의 이소형은 예를 들어, 기계적 자극에 의해 활성화됩니다. 근육 운동 이 단백질은 근육 성장을 자극하는 것 외에도 손상된 근육 조직을 복구하는 데 중요한 역할을 합니다(예: 집중 훈련 또는 경쟁 후 발생).
MGF는 근육 조직에서 생성되며 혈액에서 순환하지 않습니다.
VEGF는 혈관내피세포의 성장인자로서 새로운 혈관의 성장을 촉진하는 역할을 하는 것으로 허혈성심장질환 환자에게 관상동맥우회술을 시행하거나 말초동맥질환이 있는 고령자에게 도움을 주기 위해 개발된 치료법입니다. VEGF에 대한 코드는 조직에 더 많은 산소 공급을 허용함으로써 새로운 혈관의 성장을 촉진할 수 있습니다.
지금까지 심장허혈[Barton-Davis ER et al., 1998; Losordo DW et al., 2002; Tio RA et al., 2005]이나 말초동맥부전[Baumgartner I et al., 1998; Rajagopalan S et al., 2003].
이러한 치료법을 운동선수에게도 적용하면 조직의 산소 및 영양 함량이 증가하지만 무엇보다도 심장 및 골격근의 고갈을 연기할 가능성이 있습니다.
VEGF는 이미 많은 임상 시험에서 사용되고 있기 때문에 유전자 도핑은 이미 가능합니다.
정상 근골격계의 분화 이것은 유기체의 올바른 기능을 위해 근본적으로 중요하며, 이 기능은 골격근의 성장과 분화를 담당하는 단백질인 미오스타틴의 작용 덕분에 가능합니다.
그것은 근육 섬유에서 위성 세포의 증식을 억제하는 음성 조절기 역할을 합니다.
실험적으로 미오스타틴이 사용됩니다. 생체 내 다른 포유류 모델에서 근육 발달을 억제합니다.
미오스타틴은 근골격 및 심장 수준 모두에서 자가분비 및 측분비 기전으로 활성입니다. 폴리스타틴과 같은 미오스타틴 억제제의 사용은 근육량의 극적이고 광범위한 증가를 유발하지만 생리학적 역할은 아직 완전히 이해되지 않았습니다.[Lee SJ, McPherron AC, 2001] 이러한 억제제는 다음으로 고통받는 환자의 재생 상태를 개선할 수 있습니다. Duchenne 근이영양증과 같은 심각한 질병[Bogdanovich S et al., 2002)].
미오스타틴은 TGF 베타 슈퍼패밀리에 속하며 이세진 그룹에 의해 처음으로 밝혀졌다[McPherron et al., 1997]. 2005년 존스 홉킨스 대학의 이세진 교수는 미오스타틴 유전자가 결핍된 쥐(knock out mice)에서 근육이 비대해진다고 지적했다.
이 supermice는 꼬리에 무거운 무게를 싣고 계단을 오를 수 있었습니다. 같은 해에 3개의 다른 연구 그룹은 일반적으로 "이중 근육"이라고 불리는 소 표현형이 미오스타틴을 코딩하는 유전자의 돌연변이 때문이라는 것을 보여주었습니다[Grobet et al., 1997; Kambadur et al., 1997; McPherron & Lee, 1997].
동형접합형 mstn - / - 돌연변이가 최근에 놀라운 근육량을 발달시킨 독일 어린이에게서 발견되었습니다. 돌연변이는 인간에서 미오스타틴 발현을 억제하는 효과로 언급되어 왔다. 아이는 태어날 때부터 근육이 잘 발달했지만, 자라면서 근육량도 증가하여 4살 때 이미 3kg의 역기를 들어올릴 수 있었습니다. 매우 강한 남자.
엄마와 아이의 유전적 분석은 미오스타틴 유전자의 돌연변이로 인해 단백질 생산이 부족하다는 사실이 밝혀졌습니다[Shuelke M et al., 2004].
이세진 그룹이 쥐를 대상으로 한 실험과 어린이 실험에서 모두 근육이 단면(비대)과 근원섬유 수(과형성)에서 모두 성장했다[McPherron et al. ., 1997].
통증은 실제 또는 잠재적인 조직 손상과 관련된 불쾌한 감각 및 정서적 경험이며 이러한 손상[iasp]으로 설명됩니다. 그 불쾌함 때문에 고통의 감정은 무시할 수 없고, 그것을 담당하는 (유해한) 자극을 피하려고 시도하는 주체를 유도하는데, 이러한 측면은 고통의 보호 기능을 구성한다.
스포츠에서 강력한 진통제를 사용하면 운동 선수가 정상적인 통증 역치를 넘어서 훈련하고 경쟁할 수 있습니다.
이는 부상이 상당히 악화되어 영구적인 부상으로 발전할 수 있기 때문에 선수에게 상당한 건강 위험을 초래할 수 있으며, 이러한 약물의 사용은 또한 선수가 약물에 정신-신체적으로 의존하게 만들 수 있습니다.
"합법적인 진통제의 대안은 엔도르핀 또는 엔케팔린과 같은 진통제 펩티드를 사용하는 것일 수 있습니다. 전임상 동물 연구에 따르면 이러한 펩티드를 코딩하는 유전자가 염증성 통증의 인식에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다[Lin CR et al., 2002; Smith O , 1999].
그러나 통증완화를 위한 유전자치료는 아직 임상적용과는 거리가 멉니다.
, 화학물질, 바이러스 등) 및 암호화된 이식유전자.현재까지의 임상 연구는 비교적 안전했습니다[Kimmelman J, 2005]. 3000명 이상의 환자가 치료를 받았으며 이 중 단 한 명이 만성 간 질환과 벡터 과다 복용으로 사망했습니다[Raper SE et al., 2003]. 면역결핍 증후군으로 치료받은 다른 3명의 환자에서 백혈병과 유사한 증상이 발생했으며[Hacein-Bey-Abina S et al., 2002] 그 중 한 명이 사망했습니다. 그 이후로 다른 연구 그룹은 부작용 없이 유사한 치료 결과로 유사한 환자를 치료했습니다[Cavazzana-Calvo M. Fischer A, 2004]. 이 경우 연구는 성능 향상에 사용할 수 없는 벡터로 환자를 치료하는 것을 목표로 합니다.
부자연스럽게 EPO 수치를 높이려고 하는 사람들은 심장마비나 급성 뇌 에피소드를 경험할 가능성도 높아집니다. 적혈구의 증가는 또한 혈전을 유발할 수 있는 혈액 밀도의 증가를 결정하므로 환자에게서 나타나는 이상반응이 건강한 운동선수에게도 발생할 수 있다고 생각하는 것은 잘못된 것이 아닙니다[Lage JM et al., 2002].
EPO가 유전적으로 도입된다면, 에리트로포이에틴 생산의 수준과 기간은 제어하기 어려워서 헤마토크릿이 병리학적 수준까지 거의 무한정 진행됩니다.
IGF-1로 치료하면 호르몬 의존성 종양이 성장할 수 있다는 가설이 있습니다.
따라서 약리학적으로 선택된 벡터의 사용이 잘 알려져 있고 제어되는 유전자 발현 모델을 갖는 것이 매우 중요합니다.
유전자 도핑을 검출하는 정확한 방법은 아직 확립되지 않았으며, 또한 유전자 치료로 전달되는 DNA는 인간에서 유래하여 그것을 사용하는 운동 선수의 DNA와 다르지 않기 때문입니다.
근육 요법은 주사 부위 또는 바로 인접한 조직에 국한되므로 근육에 대한 유전자 기술의 대부분은 소변이나 혈액 샘플의 고전적인 도핑 방지 분석을 통해 감지할 수 없습니다. 근육 생검이 필요하지만 도핑 조절의 정상적인 수단으로 생각하기에는 너무 침습적입니다.
많은 형태의 유전자 도핑은 원하는 기관에 유전자를 직접 도입할 필요가 없습니다. 예를 들어, EPO 유전자는 신체의 어느 부위에나 주입될 수 있고 국부적으로 단백질을 생산하여 순환계로 들어갈 수 있습니다. EPO 주입 부위를 찾는 것은 건초 더미에서 바늘을 찾는 것과 같습니다.
그러나 대부분의 경우 유전적 도핑은 내인성 유전자의 정확한 사본이고 번역 후 변형에서 내인성 유전자와 완전히 동일한 단백질을 생성할 수 있는 유전자의 도입을 초래할 것입니다.
최근 간행물에 따르면 서로 다른 세포 유형에서 서로 다른 글리코실화 패턴을 기반으로 선천적 단백질과 유전자 치료 제품 간의 차이를 감지할 수 있으며 이것이 모든 유형의 유전적 도핑에 해당되는지 여부는 아직 두고 봐야 합니다 Lasne F et al., 2004].
국제올림픽위원회(IOC)를 비롯한 공공기관과 스포츠 단체는 이미 1960년대부터 도핑을 규탄해왔다. 운동 능력을 향상시킵니다.
유전자 요법은 인간을 대상으로 한 체세포 유전자 요법 제품의 임상 시험에 대해 독점적으로 승인되었으며, 모든 유형의 인간 생식계열 유전자 요법을 실현 가능한 것으로 간주할 가능성을 엄격히 배제합니다.
세계반도핑기구(WADA)와 국제 스포츠 연맹의 유전자 도핑 금지는 스포츠에서 근절을 위한 강력한 기반을 제공하지만, 선수들이 다양한 규정을 받아들이는 방식에 달려 있습니다.
대부분의 운동 선수는 유전자 도핑의 잠재적인 부정적인 영향을 완전히 이해하기에 충분한 지식이 없습니다. 이러한 이유로 선수와 지원 스태프는 사용을 방지하기 위해 잘 훈련되는 것이 매우 중요합니다.선수는 또한 통제되지 않는 시설에서 사용될 때 유전자 도핑 사용과 관련된 위험을 인식해야 하지만 타협하지 않아야 합니다. 심각한 병리의 치료를 위한 공식 유전자 요법이 제공하는 무한한 잠재력.
제약 업계는 유전자 도핑 사용으로 인한 가능성과 위험을 잘 알고 있으며 약물에 존재하는 유전자 산물의 검출을 위한 연구 개발에 협력하기를 원합니다. 어떤 이유로든 비치료적 사용을 위한 유전자 제품을 생산하거나 판매하지 않을 것을 약속하는 코드에 서명하는 것이 바람직합니다.
"개념에 대한 아이디어와 유전 도핑이 그들에게 미칠 수 있는 영향"을 얻기 위해 과학 및 스포츠 분야가 다른 제한된 수의 사람들을 인터뷰했습니다. 인터뷰 대상자 중에는 스포츠 의사 3명, 약사 1명, 약사 4명, 엘리트 운동선수와 학계 및 제약 업계의 5명의 과학자, 다음은 질문입니다.
- 유전자 도핑이라는 용어를 알고 있습니까?
- 이 용어가 무엇을 의미한다고 생각합니까?
- 유전자 도핑의 사용을 통해 향상된 성능을 믿습니까?
- 유전자 도핑 사용과 관련된 건강상의 위험은 무엇이라고 생각하십니까?
- 유전자 도핑은 이미 사용됩니까, 아니면 미래에만 사용됩니까?
- 유전자 도핑 탐지가 쉬울까?
다양한 반응에서 과학계 외부의 사람들은 이 치료법의 사용에 대한 지식이 거의 없다는 것이 분명합니다. 공통적인 두려움은 유전자 치료법이 자손에게 영향을 미치거나 암을 유발할 수 있다는 것입니다. 유전자 도핑은 복잡하고 예방 조치가 어려울 것입니다. 반면에 모든 사람들은 유전적 도핑이 가능한 한 빨리 운동선수가 사용할 것이며 이것이 앞으로 몇 년 안에 일어날 것이라고 주장합니다.
엘리트 선수를 둘러싼 전문가들은 유전자 도핑 가능성에 대해 매우 우려하고 있으며 예방 도핑 측정 연구 개발을 지원하기 위해 선수 및 의료 지원 직원의 교육을 권장합니다. 운동선수에 대한 유전적 도핑은 앞으로 몇 년 안에 발생할 것이며 그 탐지는 다소 어려울 것입니다.
스포츠계는 조만간 유전적 도핑 현상에 직면하게 될 것입니다. 이것이 일어나기 위해 경과해야 하는 정확한 년 수는 추정하기 어렵지만, 이것이 곧, 향후 몇 년(2008 베이징 올림픽 또는 늦어도 후속 올림픽) 내에 일어날 것이라고 가정할 수 있습니다.
사이클링에서 역도, 수영, 축구, 스키에 이르기까지 모든 스포츠는 유전자 조작의 이점을 누릴 수 있습니다. 필요한 성능 유형을 향상시키는 유전자를 선택하기만 하면 됩니다! [베르나르디니 B., 2006].
