Gendoping og genterapi for dummies

Gendoping har været fremme i medierne den seneste tid, angiveligt fordi det forventes at de første gendopede atleter vil konkurrere til OL 2008. Selvom mange anser molekylærbiologien som den fagre nye verden er der stadig vanvittigt langt hjem. 50 millioners års evolution har udnyttet rammerne for vores grundlæggende design så hårdt som det kan lade sig gøre og har dermed skabt et næsten ufatteligt komplekst system. I mange af dagblads-artiklerne om gendoping præsenteres det som værende fantastisk potent og ”det vildeste shit”.
Jeg vil her forsøge at give en lidt mere teknisk beskrivelse af fænomenet og hvilke konsekvenser det har for tests, bivirkninger og så videre.

Molekylærbiologi 101

For at kunne forstå hvad gendoping går ud på kan det være en fordel at læse lidt om grundlæggende molekylærbiologi, så man har en ide om hvad alt det her med gener, DNA, RNA er for noget. Jeg har fundet et par links hvor man kan læse det mest grundlæggende. Meget hurtigt går det ud på at hver celle har alle sine gener inde i cellekernen, altså en masse DNA hvor der sidder en masse sekvenser som koder for ”noget”. Disse sekvenser er gener. Når et gen er tændt, kommer der enzymer og laver en kopi af genet, dette kaldes et messengerRNA eller mRNA. mRNA’er eksporteres ud af cellekernen hvor det finder ribosomerne, som aflæser mRNA’er og laver et protein udfra den sekvens som mRNA’er koder for og proteiner er så dem der i næsten alle tilfælde ”gør ting” i cellen. Alle disse trin er selvfølgelig stærkt reguleret på mange, mange flere måder end vi nogensinde kommer til at forstå.

wiki:

Central dogma of molecular biology
Transcription genetics
Translation genetics

Hvad er genterapi og gendoping?

Gendoping er definitionsmæssigt:

”Den ikke-terapeutiske brug af celler, gener, genetiske elementer eller modulering af genetisk ekspression, som har evnen til at forbedre den atletiske præstationsevne.”

I praksis er gendoping indsættelse af et gen i en atlet, oftest via en virus. Dette gen koder så for et protein, oftest et peptidhormon som EPO eller IGF, som påvirker ydeevnen på den ene eller anden måde.

Hvad er en vektor?

Den transportmetode man bruger til at få et gen ind i en celle eller en organisme, kaldes en vektor. Langt den mest effektive og mest brugte er en modificeret virus, og en noget mindre brugt metode er med et plasmid. Virale vektorer foretrækkes fordi de giver en bedre infektionseffektivitet (man får sat mere af det ønskede gen ind).

• Virale vektorer
  
  Virussers livscyklus er baseret på at de, når de er kommet ind i vores krop, invaderer vores celler og kaprer cellens proteinsyntese apparat helt eller delvist til at lave nye viruspartikler. Det kan ødelægge værtscellen, men ikke altid. Når en virus bruges som vektor til gendoping, modificerer man den først så den ikke kan danne nye vira, typisk ved at ødelægge de gener den skal bruge til at danne ”skaller” til nye viruspartikler og ikke kan forårsage nogen form for sygdom. Således bliver de altså i det store hele, der hvor de bliver sprøjtet ind. Man sætter  så et gen hvis produkt er ønskeligt (EPO, NESP, IGF, VEGF, IL15 eller lignende) ind i stedet for et af virussens egne gener. I de forsøg de foreligger nu kan man opnå en transfektionseffektivitet på 10-50% med virale promotorer
  

• Plasmid vektorer
  
  Plasmider er for bakterier hvad virusser er for dyr og planter. Det er cirkulære stykker DNA som koder for nogle få gener, der gør plasmidet i stand til at få værtscellen til at lave kopier af plasmidet og rent faktisk i nogle tilfælde aktivt smitte andre celler med det. Når plasmider bruges til gendoping bruges der ligeledes inaktiverede plasmider, i den forstand at de ikke kan kopiere sig og ikke kan give nogen form for sygdom.
  Plasmider snylter normalt på bakterier, så de er meget dårlige til at komme ind i dyreceller som vores. Derfor får man dem ind ved at sprøjte en masse af dem ind i musklen og så give stød på musklen, der hvor det er sprøjtet ind. Det destabiliserer cellevæggen og tillader flere af plasmiderne at komme ind i cellen. Det forsøg af Lee Sweeney, som der refereres til i mange af artiklerne i dagbladene for tiden er et forsøg lavet med plasmider i mus.

Hvad er det så man gendoper med?

I de forsøg man har lavet med gendoping har man for det meste brugt gener fra forskellige peptidhormoner, som f.eks. EPO eller IGF, som så bliver eksporteret fra cellerne og virker som hormoner i kroppen. Det er fordi man kender effekten af disse hormoner relativt godt, fordi der findes masser af tilfælde af folk der enten har lavet for lidt eller for meget af disse hormoner. Ude i fremtiden bliver der givetvis mulighed for at regulere cellen indefra, f.eks. ved at påvirke cellecyklus direkte, men dette er ikke en praktisk mulighed endnu.

Der er også i princippet mulighed for at hæmme produktionen af gener med gendoping. Det kan man gøre via nogle mekanismer som hedder ”RNA interference” og ”Antisense inhibition”. Jeg kommer ikke ind på hvordan det virker her, men det er centralt at det altså både kan lade sig gøre at øge og sænke mængden af bestemte mRNA’er i cellen.

Hvordan sørger man for at der tændes for genet?

Vira er ekstremt gode til at kapre værtscellens proteinsyntese apparat og det bruger man meget opfindsomt i denne sammenhæng. Virusset vil altså have cellen til at lave mange af de virale proteiner. Hvis man vil lave meget protein, er en af måderne at gøre det på, at lave meget mRNA. Hvor meget mRNA syntese der finder sted afhænger af en del af DNA sekvensen omkring (normalt før) genet, der kaldes promotorsekvensen. Promotoren hjælper altså med at ”kalde” på de enzymer der skal lave mRNA. En af de måder virusser kaprer værtsceller på er ved at have meget, meget stærke promotorer (der ”kalder” meget kraftigt på de førnævnte enzymer) der sikrer at der bliver lavet rigtigt mange mRNA’er i forhold til cellens egen evne til at lave mRNA’er for sine gener. Hvis man således har lavet en vektor til gendoping brug bruger man så en stærk viral promotor.

Endelig findes der bestemte promotortyper der kan tændes af forskellige typer medicin eller kemikalier, så der er i princippet mulighed for at regulere aktiviteten af det gen man sætter ind, efter det er kommet på plads. Dog er disse promoterer meget svagere end de virale.

Bivirkninger

Der er en række bivirkninger som knytter sig til det man gendoper med, f.eks. vil man kunne få sukkersyge ved at have for meget væksthormon (HGH) i for lang tid, eller for tykt blod af EPO. Det er særligt vigtigt i gendoping fordi man ikke rigtigt kan standse effekten, når gendopingen først er sat i værk. Man regner med at virusser og plasmider gradvist bliver fjernet fra cellerne igen, men det er meget svært at vurdere hvor lang tid man skal regne med at dette tager.

Hvis ens hæmatokrit værdi bliver så høj pga. EPO gendoping at det bliver farligt er der altså ikke andet for end at blive åreladt, et problem der ikke er tilstede med almindelige EPO injektioner.
Der bliver spekuleret meget i bivirkninger ved selve gendoping processen, men indtil videre ser det ikke ud til at der er den store risiko ved gendopingen som teknik. Man kan altid spekulere i at en del af generne ved et tilfælde kan blive sat ind imellem værtscellens gener, for det vil ske en sjælden gang i mellem (Der er jo millioner af celler) og det ville kunne udgøre et problem, hvis det rent faktisk skete, men det ser ikke ud til at det er tilfældet endnu.

Endelig kan man også forestille sig at en celle der er inficeret af et gendoping virus, bliver inficeret med et lignende, ”normalt” virus og at det nye virus, når det begynder at lave nye viruspartikler, på en eller anden måde bliver blandet sammen med gendoping-virusset. Dét ville være et stort problem for så stod man lige pludselig med risiko for en hel krop der gik amok med at lave et eller andet hormon... Dét ville ikke være godt. Men det er heldigvis også på det hypotetiske plan.
Endelig kan man forestille sig at det genprodukt virusset laver, indgår i en eller anden uforudset interaktion inde i cellen, som kan forstyrre dens funktion på en eller anden måde og det lader nok til at være den mest sandsynlige kilde til eventuelle problemer.

Lokalt eller systemisk?

Selve gendopingen er jo lokal af natur, da virusserne ikke kan flytte sig fra det sted de bliver sprøjtet ind. Hvorvidt genproduktet primært virker lokalt eller bliver frisat til resten af kroppen og virker systemisk afhænger af hvor godt det bindes til det væv man har inficeret, hvilket i sagens natur kan være svært at forudsige. I de modeller man arbejder med nu ser det f.eks. ud til at en EPO infektion i muskler overvejende virker systemisk hvor en IGF1 infektion i muskler ser ud til overvejende at virke lokalt. Dette er stadig et relativt uprøvet aspekt ved gendopingen.

Kan man teste for gendoping?

Man kan indtil videre kun gendope med peptidhormoner og da man alligevel ikke kan teste for dem, udgør gendoping for så vidt ikke et nyt problem. Rent faktisk kan man argumentere for at gendoping efterlader et større spor i kroppen end regulær doping med injicérbare peptidhormoner, da man rent faktisk putter noget ind i kroppen, som man, hvis man fandt det, helt sikkert kunne sige ikke hørte til der, nemlig virusserne. Men da vira bor inde i cellerne ville det kræve en vævsprøve af det væv man regner med de sidder i og da man for det første ikke kan vide hvor de skulle sidde henne og for det andet ikke kunne få vævsprøver fra hele kroppen fra en atlet er det ikke en mulighed.

Perspektiver og muligheder

Som de fleste nok kan forstå er problemerne ved gendoping store uden at det tilbyder andre fordele end at det sparer folk for at injicere hormoner flere gange om dagen, samtidig med at den kan være voldsomt problematisk ikke at have kontrol over mængden af et hormon i kroppen. Set i lyset af det batteri af dopingmuligheder der allerede foreligger ser det ikke ”favorabelt” ud. Men da genterapi er et felt i hastig udvikling kommer der uden tvivl teknologiske tiltag der vil gøre det mere effektivt og mindre risikabelt.

Kom med din kommentar til artiklen her