DOPAJE GENÉTICO: ABUSO DE LA COMBINACIÓN ENTRE

DOPAJE GENÉTICO: ABUSO DE LA COMBINACIÓN ENTRE CIENCIA Y
DEPORTE
Dra. Mónica Clavijo
Especialista en Medicina del Deporte, Universidad de Antioquia
Agente de Control Antidopaje, ONAD - COLDEPORTES.
INTROCUCCION
El dopaje genético se define como la transferencia de células, elementos
genéticos o agentes farmacológicos para modular la expresión de los genes
endógenos, con la capacidad de aumentar el desempeño atlético. (1) (2)
En las últimas dos décadas, las técnicas en terapia génica han progresado y
presentan novedosas propuestas para el tratamiento de diferentes enfermedades,
lo cual hace pensar en una alta probabilidad de abuso de éste método por parte
de atletas inescrupulosos a pesar de que aún no existen evidencias concluyentes
de dopaje genético. Esto probablemente debido a que los métodos de detección
se encuentran en desarrollo. (3) (4)
La Agencia Mundial Antidopaje (AMA) es la organización internacional
responsable de promover, coordinar y monitorizar a nivel mundial la lucha en
contra del dopaje y, como tal, ha destinado recursos significativos para la
investigación de los métodos utilizados y el desarrollo de técnicas de detección del
dopaje genético. (5)
BREVE RECUENTO HISTÓRICO
En junio de 2001, la Comisión Médica del Comité Olímpico Internacional convocó
por primera vez un “meeting” en “Terapia génica y su impacto en el deporte”,
admitiendo la posibilidad de abuso en dopaje genético por parte de los atletas. (3)
Sin embargo, la primera mesa de trabajo en dopaje genético organizada por la
AMA fue en Nueva York en marzo de 2002 (The Banbury Conference) en donde
participaron integrantes del ámbito científico ydeportivo, incluyendo en el listado
de sustancias y métodos prohibidos del año 2003 el dopaje genético. En el año
2004 se creó el grupo de expertos en dopaje genético encargado de estudiar las
últimas evidencias en terapia génica, los posibles métodos de detección y los
proyectos de investigación en curso. En el año 2005 se llevó acabo la segunda
mesa de trabajo en Estocolmo, en colaboración con el Karolinska Institute y la
Confederación Sueca del deporte, en donde se discutieron los diferentes
proyectos que la AMA implementó para la detección del dopaje genético, ya que
aunque es probable que sea difícil detectar la introducción de un gen particular en
el material genético del individuo, existirán consecuencias de la inserción de dicho
gen. Estos efectos pueden ser detectados y cuantificados, como por ejemplo la
superproducción de una enzima, una proteína o una línea celular en particular.
Adicionalmente, el dopaje genético puede tener efecto en otros genes, causando
su activación o inactivación, generando un patrón genómico, proteomico o
metabolomico que puede también ser detectado. (6)
Por otra parte, se mencionó el trabajo con un método similar a la resonancia
magnética que permite escanear el cuerpo en búsqueda de expresión génica en
lugares inusuales. (7) Al final de esta reunión se concluyó que la detección de
dopaje genético es posible y probable.
Entre 2004 y 2007 se generaron 21 proyectos en las áreas Genomica /
Transcriptomica, Proteomica, Metabolomica, detección viral y bioinformática. (2)
(5)
En junio del 2008 se realizó la tercera reunión en Saint Petersburg en donde no
solo se actualizaron los temas éticos, el origen de la terapia génica, su
introducción al deporte (modificaciones en musculo, producción de células
sanguíneas y sistemas energéticos) y las técnicas de detección, sino que también
se abordaron temas legales con respecto a penalidad y alianzas con autoridades
públicas y comerciales para limitar el mercadeo de las ciencias genéticas. (8)
Finalmente, en junio de 2013 se realizó el Simposio de dopaje genético y celular
en Beijing con la colaboración de la Agencia Antidopaje de China (CHINADA) y la
Asociación para el desarrollo de la ciudad Olímpica de Beijing, la cual contó con la
asistencia de más de 70 participantes internacionales. Se hizo énfasis en las
técnicas de detección, riesgos y perspectivas sociales y políticas relacionadas. (9)
La definición de dopaje genético incluida en la lista de sustancias prohibidas 2013
es: “transferencia de polímeros de ácidos nucleicos o sus análogos y el uso de
células normales o genéticamente modificadas”, siendo más corta y concisa que
en años anteriores. (10)
TENDENCIAS EN DOPAJE GENETICO
La ingeniería genética comenzó en la década de 1980 con la producción de in vitro
de sustancias fisiológicamente activas (EPO, GH, insulina, IGF-1). Posteriormente,
con los estudios HERITAGE y GENATHLETE se encontraron múltiples genes
relacionados con el desempeño físico en humanos. Rankinen y colaboradores
hacen una revisión casi anual
del llamado “Mapa genético humano para el
desempeño” en el que se actualiza la lista de genes humanos conectados con el
fenotipo del desempeño físico. A la fecha, incluye hasta 214 genes autosómicos y
trait loci, además de otros siete genes ubicados en el cromosoma X y 18 genes
mitocondriales que mostraron una clara influencia en la aptitud y el rendimiento
físico. Los genes singulares o los polimorfismos genéticos particulares están
conectados con los fenotipos de resistencia, fuerza muscular, respuesta al
entrenamiento o intolerancia al ejercicio. (11) De esta manera, el “Tamizaje
Genético” podría convertirse en una herramienta de selección de talentos de
acuerdo con sus genes individuales y patrones cromosómicos, (12) (13) situación
que fue rechazada abiertamente durante el Simposio de la AMA en 2005, y que
solo es aceptada en caso de sospecha de alguna condición genética que pueda
empeorar con la práctica deportiva y sea detectada durante la evaluación pre
participativa. (14)
Los métodos utilizados para introducir el material genético a las células del
organismo incluyen: (3) (15)
1. Trasplante directo: Se aíslan células humanas, se modifican genéticamente
in vitro y luego son trasplantadas nuevamente en el donante. Es así como
la terapia génica permite transferir material genético manipulado in vitro a
una célula, tejido u organismo con el objetivo de que se incorpore, utilice la
maquinaria celular para sintetizar la proteína, hormona o sustancia faltante
o defectuosa in vivo, y de esta manera curar o mejorar el estado clínico de
un paciente con enfermedades hereditarias y multifactoriales. Un atleta
podría utilizar las
mismas manipulaciones genéticas para
mejorar la
producción de ciertas proteínas relacionadas con aumento del rendimiento
deportivo, constituyéndose en dopaje genético.
2. Transfección: Se utilizan transportadores no virales (vectores) como
liposomas, plásmidos, vesículas de lípidos, ADN pleno, complejos proteínaADN y ADN desnudo, que son menos costosos, fáciles de preparar, con
menor riesgo de contaminación e inmunogenicidad y su acción es de corta
duración (días - semanas). El material genético es así inyectado y ejerce
solo un efecto localizado.
3. Transducción con vectores virales inactivos como adenovírus, vírus adenoasociados, oncoretrovirus, spumavirus, herpes vírus, lentivirus, semliki
forest vírus. Hasta ahora parece ser el método más efectivo, con efectos
sistémicos de larga duración (meses - años) pero la preparación es
demorada, con riesgo de contaminación por virus patogénicos, costosa e
implica mayores riesgos por que a pesar que los virus no son patogénicos
presentan mayor toxicidad e inmunogenicidad generando una mayor tasa
de rechazo.
4. Otras técnicas: micro inyección, biobalistica (partículas de plata cubiertas
con el material genético), electro-quimio poración celular.
Los genes transferidos por los métodos 2, 3 y 4 alteran las diferentes vías de
señalización celular y los reguladores de la expresión genética. (1)
Además de introducir material genético modificado, también se pueden utilizar
sustancias
para “encender” o “apagar” la actividad genética llamadas
“promotores”. Los más utilizados son los antibióticos como la rifampicina,
doxiciclina, tetraciclina, u otras sustancias como las antiprogestinas. También
existe el dopaje asistido biotecnológicamente a través de
los moduladores
genéticos como GW1516 (sintético), AICAR (natural, 5-aminoimidazole-4carboxamide1-b-D-ribofuranoside)
o
los
anticuerpos
antimiostatina
y
que
representan la principal amenaza real en dopaje genético por disponibilidad en el
mercado negro. (3)
La transmisión al donante se hace vía intramuscular, intravenosa, subcutánea e
inhalada. (3) (15)
Aunque a simple vista parece fácil y viable, también existen problemas con estos
métodos, ya que la calidad del material genético debe ser certificada a través de
diferentes procedimientos. También existe la posibilidad de contaminación, muta
génesis, activación de oncogenes, reacción inmunológica, activación de otros
tejidos que no eran blanco del procedimiento, riesgo de producción excesiva o
deficiente del producto esperado y riesgos ambientales relacionados con la
eliminación del virus a través de los fluidos corporales. Además hay dificultad para
garantizar la modulación de la expresión del gen introducido (depende de la
calidad y cantidad del material, así como la duración de sus efectos autónomos) y
está la posibilidad de integración del material genético a las células germinales
con todo lo que esto conlleva. (3)
Además de los métodos de dopaje mencionados, en el Simposio de 2013 en
Beijing también se trató el tema de las células madre para regeneración y
reparación tisular. (1)
Los blancos del dopaje genético son: (16)
1. Músculo: Fuerza, velocidad de crecimiento, contracción, recuperación
después de lesiones (a través de hormona de crecimiento, IGF-1,
inhibidores de la miostatina). (17)
2. Sangre: Desempeño en deportes de resistencia (a través de EPO)
3. Metabolismo energético: a través de los PPAR.
4. Percepción del dolor: a través de las endorfinas.
Los genes de mayor interés son los siguientes: Miostatina (MSTN), Eritropoyetina
(EPO), Factor de crecimiento similar a la insulina tipo 1 (IGF1), hormona de
crecimiento
(GH),
factor
de
crecimiento
vascular-endotelial,
Receptores
activadores de la proliferación de peroxisomas (PPARs), (1), moduladores de la
enzima convertidora de angiotensina (3), y otros genes asociados con el
desempeño deportivo como los del
factor de crecimiento de fibroblastos,
endorfina, encefalina, alfa actinina3 y fosfoenolpiruvato carboxikinasa citosolica
(PEPCK-C)). (4)
Teniendo en cuenta todo lo anterior, algunos ejemplos de los riesgos del dopaje
genético incluyen: (3) (18)
1. Inserción del material transgénico en las células equivocadas, o
modificación genética de las líneas celulares incluyendo las células
reproductivas con la posibilidad de transmisión de la transgenie a los
descendientes.
2. Producción incontrolada de células rojas con desarrollo de hipertensión,
accidentes vasculares cerebrales o cardiacos por policitemia secundaria, y
anemia autoinmune en dopaje genético para EPO.
3. Acromegalia y desarrollo incontrolado del tejido conectivo en órganos como
hígado, corazón y pulmón con dopaje genético de GH e IGF-1. También
existe la posibilidad de valvulopatias, falla cardiaca, apnea del sueño por
engrosamiento de los tejidos blandos, engrosamiento de la piel,
enfermedad de Raynaud,
hipertrofia muscular exagerada con
los
consecuentes problemas osteo articulares, además del potencial mitogeno,
anti apoptotico y oncogénico de estas hormonas.
4. Aumento de la vascularización de tumores no detectados con el dopaje
genético de sustancias angiogénicas y EPO.
El material biológico susceptible de ser analizado para la detección de dopaje
genético incluye sangre, orina, saliva y biopsia de tejidos, con el fin de buscar
elementos de los vectores (secuencias), secuencias de ADN exógeno, un perfil de
expresión genética, anticuerpos para proteínas exógenas, entre otros. La AMA ha
invertido parte significativa de su presupuesto en el desarrollo de nuevas técnicas
para detección de dopaje genético, las cuales deben cumplir con los requisitos de
facilidad en la recolección de una muestra suficiente, preferiblemente no invasivos
y que permita dividir la muestra para realizar dos pruebas idénticas. (1)
Los métodos de detección del dopaje genético de forma directa y no invasiva son
difíciles de implementar debido a la incorporación del material manipulado en el
ADN fisiológico. Esto hace necesaria la evaluación indirecta de cambios en genes,
proteínas o patrones metabólicos. Además, los métodos indirectos de detección
de los vectores probablemente no permiten identificar si se trata de un virus por
infección natural o insertado por ingeniería genética. De la misma manera, las
sustancias utilizadas como promotores y sus metabolitos serían una evidencia
indirecta de dopaje genético siempre y cuando no se haya autorizado su uso
medicamente, pero muchas de estas sustancias son de uso común y no están
incluidas en la lista de sustancias prohibidas. (3) Debido a que la exposición a
drogas y agentes biológicos cambia la expresión de muchos de los 25.000 genes
humanos conocidos, la búsqueda no siempre estará centrada en la sustancia
prohibida sino en la respuesta biológica específica. Los cambios genéticos
producidos constituyen una única “firma” genética como respuesta a un agente
determinado. (9)
La detección directa de los vectores o los genes inyectados localmente es posible
solo si el análisis se hace tempranamente después de la administración (tiempo?),
es conocida la zona de inoculación y el atleta acepta procedimientos invasivos
como una biopsia. También se ha pensado en etiquetar el material genético o los
vectores con marcadores específicos por parte de los proveedores, sin embargo
esto aumenta los costos y el riesgo de inmunogenicidad, e igual existe la
posibilidad de que un proveedor ilegal manufacture la materia prima para esta
práctica. (3)
Los problemas más comunes para la detección del dopaje genético incluyen la
baja concentración de las secuencias de ADN/ARN en la muestra, dificultad para
el análisis de elementos reguladores (promotores, enhancers, silenciadores,
terminadores, limites exón-intron), aparición de nuevos genes y métodos de
transferencia, la imposibilidad para la detección de los productos finales y la baja
estabilidad del material. (3)
Dentro de las técnicas utilizadas para el análisis del ADN se encuentra la
Reacción
en
cadena
de
la
Polimerasa
(PCR)
(19),
real
time
PCR,
secuenciamiento, DNA Microarray, análisis MALDI-TOF (espectrometría de
masas) y citometria de flujo (xMAP). (1)
La nueva alternativa en estudio es la implementación de un “Perfil Transcripcional”
con el fin de establecer los niveles fisiológicos de proteínas en el deportista y así
detectar cambios que sugieran dopaje genético.
Esto requiere una medición
simultánea y repetida de miles de proteínas teniendo en cuenta la expresión
génica (transcriptómica), el perfil proteico (proteomica) y sus resultados
bioquímicos (metabolomica). (20)
La transcriptómica promete la detección de pequeños cambios en miles de genes
a través de técnicas como el DNA Microarray, sin embargo no garantiza que la
modificación de un solo gen permita detectar diferencias y establecer si es una
condición artificial o fisiológica. La proteomica permite identificar y cuantificar una
gran cantidad de proteínas a través de electroforesis bidimensional, cromatografía
liquida y espectrometría de masas. La metabolomica analiza metabolitos de bajo
peso molecular y provee evidencia de respuestas metabólicas sospechosas por un
estímulo artificial. (3)
Aún hay varios limitantes por solucionar con esta interesante propuesta, como por
ejemplo la dificultad de detección por la corta vida media de los agentes dopantes,
la frecuente necesidad de muestreo y análisis, y la determinación de los niveles de
corte ya que múltiples factores como el ejercicio, la dieta, la raza, el medio
ambiente y los perfiles genéticos individuales producen cambios fisiológicos en
los niveles de los productos. De hecho, algunos atletas pueden presentar
características genéticas innatas o mutaciones no diagnosticadas que alteren su
perfil individual. (3)
Las imágenes con radionúclidos (tomografía con emisión de positrones o fotones)
también son una opción en estudio, sin embargo su uso parece irrelevante desde
el punto de vista práctico. (3) Existe otra técnica llamada Surface plasmon
resonance imaging (SPRi) para detectar secuencias transgénicas en líneas
celulares humanas con resultados prometedores. (7) (15)
CONCLUSION
Existe una alta probabilidad de que los avances en terapia génica sean utilizados
para cometer dopaje genético en el ámbito deportivo. Aunque aún es debatido si la
manipulación de un solo gen puede aumentar significativamente el rendimiento
físico de un atleta, es probable que algunos genes y vías celulares en particular
sean un blanco claro de manipulación por su relación con la modulación de
diferentes componentes del desempeño atlético. (3) El reto para la comunidad
científica está en prevenir los efectos adversos de esta práctica en la salud del
deportista y detectar cualquier manipulación genética destinada al aumento del
rendimiento deportivo, con el fin de mantener un juego justo y preservar los
valores de la sana competencia.
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