Революция спортивного обмана: переписывание генетического кода спортсменов

Революция спортивного обмана: переписывание генетического кода спортсменов
©Unsplash

Думаете, спортсмены-мошенники никогда не достигают успеха? Велогонщик Лэнс Армстронг семь раз побеждал в Тур де Франс. Бейсболист Мэнни Рамирес выиграл два чемпионата Мировой серии. Легкоатлет Бен Джонсон получил олимпийскую золотую медаль. Это целая куча побед.

Конечно, судейская коллегия в конечном итоге выяснила, что Армстронг, Рамирес и Джонсон использовали запрещенные препараты, повышающие эффективность, и, соответственно, наказала их. Тем не менее, многие атлеты избегают наказания, выходя сухими из воды. И в не столь отдаленном будущем спортсмены смогут обманывать, пользуясь способом, который еще труднее, а то и вовсе невозможно отследить.

Этот способ называется генным допингом. Ученые работают над тем, чтобы буквально переписать наш генетический код посредством генетической модификации и редактирования генов. Это означает, что завтрашние спортсмены потенциально смогут выходить на поле с синтетически измененными генами.

Как это будет работать? Вы можете удивиться. Вспомните о генетически модифицированных организмах (ГМО). Вы, наверняка, встречали их в супермаркете, и, возможно, немного читали о них в Интернете. Чтобы модифицировать гены растений, ученые обычно используют вирус для введения полезного гена. Теоретически ученые могли бы применить тот же процесс для создания лучшего спортсмена.

Например, можно использовать вирус, запрограммированный на ввод гена, побуждающего организм вырабатывать гликопротеиновый гормон эритропоэтин (EPO). EPO помогает доставлять кислород в ткани, поэтому спортсмены в течение многих лет делают его инъекции, чтобы улучшить свою работоспособность.

Обнаружить инъекционный EPO легко, из-за чего спортсмены, проходящие допинг-тесты, могут избегать этого способа. Но обнаружить избыточный ЕРО, продуцируемый самим телом, гораздо сложнее, хотя всё же возможно.

©Unsplash
©Unsplash

Спортивные медики должны будут искать дополнительные копии гена в крови участника соревнований или другом его биологическом образце. Об этом CNN сказал старший исполнительный директор по наукам и международным партнерствам Всемирного антидопингового агентства (WADA) Оливье Рабин.

Конечно, это сработает, только если специалисты знают, как выглядел генетический код спортсмена, прежде чем он был изменен. В конце концов, а может человек родился с этими «лишними» генами.

Но есть еще редактирование генов. В отличие от генетической модификации, которая включает в себя добавление генов, редактирование фокусируется на простом вырезании и склеивании генов, которые уже есть у организма. У спортсмена с отредактированными генами не будет никаких добавленных «кирпичиков», которые могли бы найти специалисты.

©Unsplash
©Unsplash

Чтобы сработать на опережение мошенничества, WADA рассматривает вопрос о том, чтобы все олимпийцы предоставили копии своего полного генетического кода. Но это сомнительный с точки зрения конфиденциальности способ, и проблема усугубляется, если учесть, что некоторые из них являются несовершеннолетними. Кроме того, это не остановит генетическую модификацию во всех видах спорта, так как нужно собрать копии кода каждого спортсмена, а не только тех, кто участвует в Олимпийских играх. И сделать это до того, как генетическая модификация людей станет реальной.

Исследователи предлагают чиновникам информировать спортсменов об этических проблемах и рисках для здоровья, связанных с генным допингом, пока он еще находится в теории. Тем не менее, как показывает история использования PED (препаратов, повышающих активность), люди готовы идти на невероятные риски, чтобы получить преимущество над конкурентами.

Для некоторых спортсменов потенциальные недостатки генного допинга могут показаться целесообразными, если это может помочь им достичь славы. И пока нет эффективного плана, чтобы их остановить.

CRISPR-Cas9 — будущее генной инженерии

Чтобы проиллюстрировать возможности вмешательства в код человека, в том числе в спортивных целях, приводем инфографику, рассказывающую о системе CRISPR-Cas9.

Что такое CRISPR-Cas9

Это революционный метод редактирования генома, который может модифицировать любую область генома любого вида с высокой точностью и без ущерба для других генов.

Как всё начиналось

  • 1987 — опубликован первый рапорт о CRISPR.
  • 2000 — обнаружено, что CRISPR присутствует во всех прокариотических клетках.
  • 2002 — вводится термин «CRISPR».
  • 2008 — установлено, что CRISPR воздействует на ДНК клеток-мишеней.
  • 2013 — первая демонстрация метода редактирования генома CRISPR-Cas9.
  • 2014 — функциональный скрининг по всему геному с Cas9.
  • 2015 — при помощи CRISPR-Cas9 заменяют раковые клетки на нормальные.

Как это работает

Шаг 1. Формирование редактирующего комплекса

©Futurism
©Futurism

Фермент Cas9 связывается с гидовой РНК, несущей последовательность, которая сочетается с последовательностью гена-мишени.

  • Фермент Cas9 — направляемый РНК нуклеазный фермент, который может «резать» ДНК.
  • Комплементарная последовательность — последовательность гена, стыкующаяся с геном-мишенью, требующим редактирования.
  • гРНК — гидовая РНК, несущая комплементарную последовательность и доставляющая Cas9 в геном.

Шаг 2. Стыковка с геном-мишенью

©Futurism
©Futurism

Комплекс из Cas9, гРНК и комплементарной последовательности точно соединяется с геном-мишенью в геноме.

  • Ген-мишень — ген, находящийся в геноме клетки-мишени и нуждающийся в редактировании.

Шаг 3. Вырезание ДНК-мишени

©Futurism
©Futurism

Фермент Cas9 вырезает ген-мишень из генома. Клетка пытается восстановить ДНК, но это создает мутацию, необратимо отключающую её функцию.

Шаг 4. Вставка нового гена

©Futurism
©Futurism

Затем, чтобы заполнить пробел и заменить оригинальный ген, вставляется короткий фрагмент ДНК или желаемый ген со специфической функцией.

Шаг 5. Производство желаемого белка

©Futurism
©Futurism

Теперь новый ген готов к производству нужного протеина в клетке или в пробирке.

Что можно делать с помощью CRISPR-Cas9

Удаление гена. Нежелательные гены могут быть удалены из генома, что позволяет исследователям изучать функции специфических генов и узнавать о том, что происходит с клеткой, когда эти гены не находятся в геноме.

Добавление нового гена. Желательные гены могут быть добавлены в геном, что позволяет исследователям изучать их функции внутри клеток. Эти гены также могут добавлять в клетку новые функции.

Активация мертвых генов. Гены, которые необходимы для различных назначений, но больше не функционируют, могут быть активированы с использованием системы CRISPR-Cas9.

Контроль уровня активности генов. Можно контролировать гены, которые активны сверх нормы, чтобы они производили только нужное количество белков. Это поможет поддерживать баланс внутри клетки при желаемых условиях.

Почему CRISPR-Cas9 так важен

Здоровье человека. Система CRISPR-Cas9 революционизирует генную терапию и позволит лечить большое количество заболеваний, которые невозможно было бы лечить без этой техники. Среди прочих, это диабет, рак, кистозный фиброз и серповидноклеточную анемию.

Новые материалы. Манипуляция биологическими цепями с использованием CRISPR-Cas9 будет способствовать созданию синтетических материалов, которые могут быть полезны в различных применениях, таких как доставка пероральных лекарств и производство биосенсоров.

Развитие фармации. Инженерные клетки, примененные для оптимизации производства высокопроизводительных прекурсоров лекарств, могут значительно снизить стоимость и доступность полезных терапевтических средств.

Исследования. Система CRISPR-Cas9 позволит создавать новые животные и клеточные модели, которые помогут больше узнать о болезнях и протестировать новые препараты и вакцины.

Сельское хозяйство. Инструменты для редактирования генов CRISPR могут вносить изменения в определенные гены культур, не нанося вреда другим генам. Это будет способствовать устойчивости к инфекциям и суровым условиям, улучшая глобальную продовольственную безопасность.

Биоэнергетика. Экологически безопасное и экономичное биотопливо — это весьма привлекательный ресурс возобновляемой энергии. Достичь его можно путем создания эффективных метаболических путей для производства этанола в водорослях или кукурузе.

Один хлопок? Или же бурные овации? Хлопая больше или меньше, вы показываете, какой пост действительно чего-то стоит.
Комментарии