兴奋剂不行,那如果用基因工程改变运动员的基因呢?

2016年08月11日 09:51 新浪科技 微博
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  文章来源:环球科学

  “基因兴奋剂”目前还不太现实,但如果科学家们可以通过操纵基因安全地提升竞技表现,未尝不是一件值得庆贺的事情。

  基因疗法通常采用病毒来改变或替换某种引发疾病的基因,但由于其可能会产生不可预测的致命性副作用,这种基因手段的研究进程已经减缓。因此,目前运动员想要采用成功的基因“兴奋剂”还不太现实。

图片来源:美国国立卫生研究院图片来源:美国国立卫生研究院

  2016年夏季奥林匹克运动会已经在里约热内卢拉开帷幕。在这四年一度的时刻,我们都在为世界各国运动员们将展示出的非凡天赋、毅力和优雅而欢呼,无论他们来自严寒之地的冰岛,还是接近赤道的尼日利亚。不过,与此同时,可能也会有一些竞技者利用违禁药物来提升自己的体育成绩。这种做法不仅对其他运动员不公平,还可能对运动员自己的身体造成伤害。世界反兴奋剂机构(WADA)的职责就在于为奥林匹克委员会及其他体育组织提供关于违禁药物的检测,该机构此前已指控俄罗斯曾在国家层面上为运动员们实施兴奋剂项目,导致俄罗斯100多名运动员被禁止参加里约奥运会。当然,俄罗斯这种情况只是冰山一角。

  20世纪80年代,人们担心运动员服用的兴奋剂是安非他命或甾类激素,现在看来,这简直是小儿科。随着生物科技的发展,兴奋剂也经历了更新换代,近期,世界反兴奋剂机构官员开始愈发担心在将来,体育选手会通过操纵基因来大幅度提升其力量、速度和耐力。

  自上世纪90年代末起,研究人员们便发现,在小鼠或其他动物体内导入基因可增加这些动物的肌肉质量、加速细胞的修复过程,并促进携带氧气的血红细胞产生。这类基因可以直接注射到目标动物的肌肉中或通过病毒侵染的方式插入到动物自身的DNA中。

  遗传学家李·斯威尼(H. Lee Sweeney)就是此类研究的先驱人物,他曾在2004年《科学美国人》杂志的一篇题为《基因“兴奋剂”》(Gene Doping)的文章中介绍过自己的研究成果。当基因疗法被用于改良体质而不是治疗疾病时,它就不再应该被称为“基因疗法”,而应该被称作“基因兴奋剂”。

  上世纪90年代末,斯威尼将胰岛素生长因子基因IGF-1导入到小鼠体内,从而将其力量增强了27%。斯威尼和其他研究人员希望,这类基因疗法可以令老年人、肌肉萎缩症患者甚至是在零重力环境中丧失肌肉质量的宇航员们从中受益。

  在阅读过关于“施瓦辛格鼠”的媒体报道后,运动员们自然也开始对这种基因疗法产生兴趣。自从斯威尼的研究成果首次公布后,很多大学运动员都央求他在自己身上尝试这种基因疗法,当然斯威尼都拒绝了。但斯威尼还是担心会有运动员最终找到帮他们进行基因兴奋改造的人,就像他们能够找到甾类激素和其他违禁药物的供应源一样。

  原则上,基因疗法可以作用于特定靶标,比如快速收缩(快肌)或缓慢收缩(慢肌)的肌肉细胞等,令铅球、举重、短跑或跳高选手等特定的运动员受益。

  那么一旦这种基因兴奋剂出现,该如何检测到它们的存在呢?兴奋基因及其产生的蛋白质和病毒载体都很难在血液和尿液中检测得到。直到最近,专家们还认为对基因兴奋剂进行检测需要进行肌肉活检,这最少也要摘取一大块肌肉。但据称,最近一位澳大利亚研究人员开发出一种血液检测方法,可以检测出基因兴奋剂,而世界反兴奋剂机构正考虑采用他的方法。

  那么,里约奥运会的参赛选手是否会在基因上做手脚呢?我们并不需要太担心,因为目前为止,人类基因疗法的实际发展与此前预期的美好效果仍相去甚远。

  几十年前,基因疗法的支持者们曾预测,基因疗法不久内就能消除许多疾病。因为不管是囊性纤维化还是早发型乳腺癌,这些疾病都可以追溯到某个缺陷基因。一些狂热支持者当时甚至已经预言可以利用基因工程“设计婴儿”,在他们的想象中,用基因工程设计出来的这些孩子,长大后可以比诺贝尔奖获得者更聪明、比奥林匹克运动员更健壮。

  然而,目前为止,即便是最保守的预测都还未实现。根据《基因医学杂志》(Journal of Gene Medicine)的报道,科学家们已在世界范围内实施超过2000种基因疗法试验,而结果是令人失望的。2004年,中国通过了一项关于癌症的基因疗法,今年,欧盟监管机构也通过了一项针对严重复合型免疫缺陷儿童的治疗方法。

  但在美国这一实行了超过全世界半数之多基因疗法试验的国家,美国食品及药品监督管理局(FDA)仍没有批准任何商业化的基因疗法。基因疗法有可能会诱发人体免疫系统不可预测的致命性反应,美国国立卫生研究院(NIH)提出警告,基因疗法“可能会导致毒副反应、炎症、癌症等极其严重的健康风险”。

  基因兴奋剂专家斯威尼去年接受《纽约》杂志采访时说道,要想采用基因兴奋剂,“需要先抑制运动员的免疫系统,这样身体才不会与识别为病毒的物质进行对抗。这是一个危险的过程,仍需花费很长时间来进行完善。”

  或许会有一些急功近利的奥运会选手甘愿赌上职业、健康和生命的风险让胆子大的科学家来改造他们的基因,但我认为,至少在近几届的时间里,基因工程还不至于对奥运会产生深远的影响。

  如果基因兴奋剂可以被安全采用,那么这也是一项值得庆贺的理由,毕竟这从另一个角度意味着基因疗法终于开始实现它巨大的潜力。正如我的同事、《科学美国人》专栏作者史蒂夫·米尔斯基(Steve Mirsky)所说,世界级的运动员之所以如此优秀,有很大一部分原因是因为他们天生具有包括基因突变在内的基因优势。如果后天加入基因兴奋剂不公平,那先天具有的基因突变优势公平吗?或许基因兴奋剂只是用来消除竞技场差别的一种方式而已。(撰文 约翰·霍根(John Horgan) 翻译 张雪 审校 秦琪凯)

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