Più difficile da rilevare dell'EPO, il doping genetico è un fronte meno segnalato nella lotta per il ciclismo pulito
La storia del doping e dell'antidoping è qualcosa come Wile E. Coyote che insegue il Road Runner: non importa quanto Wile E. si avvicini al Road Runner, quest'ultimo è sempre un passo avanti. Questo sembra ancora di più il caso di un nuovo, oscuro angolo del doping che può sembrare un copione di fantascienza, ma in re altà esiste da almeno due decenni: il doping genetico (o genetico).
Ma nonostante il rapido sviluppo del doping genico, una nuova metodologia di test per il doping genico può rappresentare un importante punto di svolta contro l'uso dei geni a fini di miglioramento delle prestazioni.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) è stato presentato all'Università di Stirling, in Scozia, all'inizio di settembre ed è uno dei pochissimi test conosciuti contro il doping genico.
Il metodo è stato sviluppato da un gruppo di scienziati dell'Università tecnica di Delft, nei Paesi Bassi, e gareggerà contro più di 300 altre squadre alla competizione Genetically Engineered Machine del 2018; la cerimonia di premiazione si terrà a Boston, MA, il 28 ottobre.
Per prima cosa: cos'è il doping genetico?
Il doping genetico è l'"uso improprio" della terapia genica a fini di miglioramento delle prestazioni. La terapia genica, d' altra parte, è una tecnica che utilizza i geni anziché i farmaci o gli interventi chirurgici per curare o prevenire le malattie.
La terapia consiste nella consegna di materiale genetico esterno nelle cellule di un paziente. Il materiale genetico – che contiene un'espressione specifica che attiva le proteine utilizzate per curare la malattia – viene inserito nelle cellule mediante un vettore esterno (normalmente un virus).
Prendiamo l'EPO, per esempio. L'eritropoietina – la proteina che stimola la produzione di globuli rossi nel midollo osseo e di conseguenza aumenta i livelli di emoglobina nel corpo e l'apporto di ossigeno ai tessuti – è normalmente secreta dai reni.
Le iniezioni di EPO sono state il famigerato miglioramento delle prestazioni di cui i ciclisti hanno abusato per diversi anni, in particolare negli anni '90.
Oggi, anche se sono ancora segnalati casi di positività all'EPO, è diventato più difficile farla franca poiché i controlli antidoping possono rilevare l'EPO esterna in modo abbastanza efficiente al giorno d'oggi.
Tuttavia, l' alternativa al doping genetico, che migliora la produzione di EPO attraverso l'inserimento di nuovo materiale genetico in un atleta, alla fine sembrerebbe un prodotto naturale della fisiologia dell'atleta e non una sostanza vietata.
Sebbene la terapia genica sia ancora utilizzata solo per malattie rare che non hanno cura (come grave immunodeficienza combinata, cecità, cancro e malattie neurodegenerative), gli scienziati hanno confessato che persone del mondo dello sport si sono avvicinate a loro e hanno chiesto loro di utilizzare queste terapie come un modo per migliorare le loro prestazioni sportive.
WADA e doping genetico
L'Agenzia mondiale antidoping (WADA) ha organizzato il primo seminario per discutere del doping genetico e delle sue minacce nel 2002, mentre l'anno successivo la pratica è stata inserita nell'elenco delle sostanze e dei metodi illegali della WADA.
Da allora la WADA ha dedicato parte delle sue risorse per consentire l'individuazione del doping genico (compresa la creazione di diversi gruppi e gruppi di esperti di doping genetico) e nel 2016 è stato implementato un test di routine per il doping genetico EPO nel laboratorio accreditato WADA in Australia, l'Australian Sports Drug Testing Laboratory.
Tuttavia, le metodologie di test per il doping genetico possono essere laboriose e richiedono un'ampia conoscenza di una specifica sequenza di DNA per la pratica di test effettiva.
Il metodo proposto da ADOPE, invece, si concentra sul sequenziamento mirato e combina i principi benefici degli altri metodi in modo potenzialmente più efficiente e mirato.
La metodologia di test ADOPE
La metodologia di test ADOPE è stata sviluppata attraverso test condotti su sangue bovino ed è strutturata in due fasi: la prima è una fase di pre-screening che mira a un potenziale sangue drogato con geni, mentre la seconda mira a sequenze genetiche specifiche per verificare se il DNA è stato veramente drogato geneticamente o meno.
'Nel pre-screen,' spiega Jard Mattens, Human Practices Manager del team TU Delft che ha sviluppato ADOPE, 'sviluppiamo ulteriormente l'uso delle cosiddette nanoparticelle d'oro ricoperte di destrina per il rilevamento del doping genico.
'Il principio si basa sul fatto che le nanoparticelle d'oro inducono un cambiamento di colore quantificabile graduale del campione quando contiene il DNA "doping".'
Per lavorare e testare un "DNA drogato con geni" - ma senza la necessità di drogare effettivamente atleti o animali - il team della TU Delft ha artificialmente "spiccato" sangue bovino con diverse sequenze di DNA complementari.
Lo scopo dei loro test era quello di individuare e trovare le sequenze "dopate da geni" che aggiungevano al sangue.
'Usiamo il sangue bovino come un buon sostituto del sangue umano poiché il principio funziona allo stesso modo,' spiega Mattens.
'Per il nostro test, aggiungiamo diversi tipi di DNA a questo sangue bovino in diverse concentrazioni per imitare lo sviluppo della concentrazione nel tempo in base a ciò che abbiamo modellato in precedenza per gli esseri umani.
'Da quel momento in poi il nostro metodo di rilevamento sarà lo stesso e il DNA che abbiamo aggiunto al sangue bovino dovrebbe essere rilevato dal nostro metodo.'
Una volta identificato il potenziale sangue drogato con geni a causa del cambiamento del suo colore, segue la seconda fase del test, mirata alle sequenze specifiche che sono state aggiunte al sangue.
'Per verificare questo screening iniziale,' continua Mattens, 'usiamo una proteina di fusione CRISPR-Cas – Transposase tecnicamente unica e innovativa.
'Questa può essere vista come una nanomacchina in grado di rilevare in modo specifico le differenze specifiche presenti nel DNA dopante genico.'
Il CRISPR, o CRISPR-Cas9 (o gene editing), è una tecnica diversa e più avanzata che consente ai genetisti che utilizza due molecole – un enzima chiamato Cas9 e un pezzo di RNA – per produrre un cambiamento (mutazione) nel DNA.
Questa tecnica è stata bandita anche dalla WADA dall'inizio del 2018 come tecnica di doping genico più avanzata, ma nel caso di ADOPE la tecnica CRISPR-CAS viene utilizzata per trovare il DNA modificato invece di modificarlo.
La specificità di ADOPE
Il modello di test sviluppato da ADOPE è stato specificamente concepito e sviluppato per rilevare il gene che consente la produzione di EPO nel corpo umano, ma poiché la metodologia è altamente versatile, i ricercatori di TU Delft affermano che può essere 'esteso per rilevare qualsiasi tipo di doping genico.'
In base al ciclo durante il quale l'EPO è efficace nel corpo, il momento più probabile in cui gli atleti si doperebbero usando questo gene specifico sarebbe molto prima della competizione, ma allo stesso tempo, altri geni, mirati a proteine e fisiologiche diverse miglioramenti, potrebbero avere un effetto molto più rapido.
Ecco perché ADOPE mira a implementare i regolari test antidoping durante l'intero calendario degli allenamenti e delle gare.
Tuttavia, poiché si prevede che il cosiddetto "DNA privo di cellule" preso di mira dai test sia molto basso nelle urine (sebbene presente anche qui), per il momento ADOPE funziona solo su campioni di sangue e la sua rilevazione la finestra è ancora limitata.
"Sulla base di un test sperimentale con primati non umani condotto da Ni et al nel 2011", afferma Mattens, "prevediamo che la finestra di rilevamento sarà di poche settimane.
'Ulteriori sviluppi del metodo potrebbero far funzionare lo stesso metodo anche per le urine in futuro.'
La differenza tra ADOPE e altri approcci
"La maggior parte degli approcci [degli altri test di doping genico] si basano su reazioni basate sulla PCR [reazione a catena della polimerasi: una tecnica che crea copie di una specifica regione del DNA in vitro], che presentano molti inconvenienti", aggiunge Mattens.
'Queste reazioni sono relativamente laboriose e richiedono una conoscenza approfondita della sequenza del DNA. Inoltre, l'utilizzo di queste tecnologie di test antidoping, aumenta notevolmente la probabilità di eludere il rilevamento.'
In alternativa, alcune altre pratiche di test si concentrano sull'intera sequenza del genoma; cioè l'intero materiale genetico presente in una cellula o in un organismo.
Ma lo svantaggio di questo approccio è che l'intera sequenza del genoma deve essere presa in considerazione, che richiede tempo, è inefficiente e potrebbe anche essere vista come un'invasione della privacy degli atleti.
"Il nostro approccio", afferma Mattens, "si concentra sul sequenziamento mirato, che combina i principi benefici di entrambi gli approcci in modo complementare.
'Utilizza il principio di specificità della PCR, tuttavia richiede solo un sito target sul transgene (ma richiede più siti per la ricerca), rendendo la probabilità di eludere il rilevamento significativamente più bassa.
'[ADOPE] utilizza il principio di sequenziamento del sequenziamento dell'intero genoma, tuttavia in modo più efficiente e mirato, riducendo drasticamente la quantità di dati.
'Di conseguenza, riteniamo che il sequenziamento mirato sia un approccio molto migliore e il futuro del rilevamento del doping genetico.'
