Lebih sulit dideteksi daripada EPO, doping gen jarang dilaporkan dalam perjuangan untuk bersepeda bersih
Sejarah doping dan anti-doping adalah seperti Wile E. Coyote mengejar Road Runner: tidak peduli seberapa dekat Wile E. dengan Road Runner, yang terakhir selalu satu langkah di depan. Hal ini tampaknya lebih menjadi kasus untuk sudut gelap doping baru yang mungkin terdengar seperti naskah fiksi ilmiah, tetapi sebenarnya telah ada setidaknya selama dua dekade: doping gen (atau genetik).
Namun terlepas dari perkembangan pesat doping gen, metodologi pengujian baru untuk doping gen dapat mewakili titik balik penting terhadap penggunaan gen untuk tujuan peningkatan kinerja.
ADOPE (Deteksi Lanjutan Peningkatan Kinerja) dipresentasikan di Universitas Stirling, Skotlandia, pada awal September dan merupakan salah satu dari sedikit tes yang diketahui terhadap doping gen.
Metode ini dikembangkan oleh sekelompok ilmuwan dari Technical University of Delft, Belanda, dan akan bersaing dengan lebih dari 300 tim lain pada kompetisi Mesin Rekayasa Genetik 2018; upacara penghargaan akan diadakan di Boston, MA, pada tanggal 28 Oktober.
Hal pertama yang pertama: apa itu doping gen?
Doping gen adalah 'penyalahgunaan' terapi gen untuk tujuan peningkatan kinerja. Terapi gen, di sisi lain, adalah teknik yang menggunakan gen daripada obat-obatan atau operasi untuk mengobati atau mencegah penyakit.
Terapi terdiri dari pengiriman materi genetik eksternal ke dalam sel pasien. Materi genetik – yang berisi ekspresi spesifik yang mengaktifkan protein yang digunakan untuk mengobati penyakit – dimasukkan ke dalam sel menggunakan vektor eksternal (biasanya virus).
Mari kita ambil EPO, misalnya. Erythropoietin – protein yang merangsang produksi sel darah merah di sumsum tulang, dan akibatnya meningkatkan kadar hemoglobin dalam tubuh dan pengiriman oksigen ke jaringan – biasanya disekresikan oleh ginjal.
Injeksi EPO telah menjadi peningkatan performa terkenal yang disalahgunakan oleh pengendara sepeda selama beberapa tahun, terutama di tahun 90-an.
Saat ini, meskipun kasus positif EPO masih dilaporkan, praktik ini menjadi lebih sulit karena kontrol anti-doping dapat mendeteksi EPO eksternal dengan cukup efisien saat ini.
Namun, alternatif doping gen, yang meningkatkan produksi EPO melalui penyisipan materi genetik baru ke seorang atlet, pada akhirnya akan terlihat seperti produk alami dari fisiologi atlet itu sendiri dan bukan seperti zat terlarang.
Meskipun terapi gen masih hanya digunakan untuk penyakit langka yang belum ada obatnya (seperti penyakit kombinasi imunodefisiensi parah, kebutaan, kanker, dan penyakit neurodegeneratif), para ilmuwan telah mengakui bahwa orang-orang dari dunia olahraga telah mendekati mereka dan meminta mereka untuk menggunakannya terapi ini sebagai cara untuk meningkatkan kinerja olahraga mereka.
WADA dan doping gen
Badan Anti Doping Dunia (WADA) menyelenggarakan lokakarya pertama yang membahas doping gen dan ancamannya pada tahun 2002, sementara praktik tersebut terdaftar dalam daftar zat dan metode ilegal WADA tahun berikutnya.
Sejak itu WADA telah mencurahkan sebagian dari sumber dayanya untuk memungkinkan deteksi doping gen (termasuk pembentukan beberapa kelompok dan panel ahli doping gen), dan pada tahun 2016 tes rutin untuk doping gen EPO dilaksanakan di laboratorium terakreditasi WADA di Australia, Laboratorium Pengujian Obat Olahraga Australia.
Namun, metodologi pengujian untuk doping gen dapat melelahkan dan memerlukan pengetahuan luas tentang urutan DNA spesifik untuk praktik pengujian yang sebenarnya.
Metode yang diusulkan oleh ADOPE, di sisi lain, berfokus pada pengurutan yang ditargetkan dan menggabungkan prinsip-prinsip bermanfaat dari metode lain dengan cara yang berpotensi lebih efisien dan tepat sasaran.
Metodologi pengujian ADOPE
Metodologi pengujian ADOPE telah dikembangkan melalui tes yang dilakukan pada darah sapi dan terstruktur dalam dua fase: yang pertama adalah fase pra-penyaringan yang menargetkan darah yang didoping gen potensial, sedangkan yang kedua menargetkan urutan genetik spesifik untuk verifikasi apakah DNA benar-benar telah didoping gen atau tidak.
'Dalam pra-penyaringan, ' jelas Jard Mattens, Manajer Praktik Manusia dari tim TU Delft yang mengembangkan ADOPE, 'kami mengembangkan lebih lanjut penggunaan apa yang disebut nanopartikel emas berlapis dekstrin untuk deteksi doping gen.
'Prinsipnya didasarkan pada fakta bahwa nanopartikel emas menginduksi perubahan warna terukur bertahap dari sampel ketika mengandung DNA "doping".'
Untuk mengerjakan dan menguji 'DNA yang didoping-gen' – tetapi tanpa perlu benar-benar melakukan doping-gen kepada atlet atau hewan – tim TU Delft secara artifisial 'memantulkan' darah sapi dengan beberapa rangkaian DNA pelengkap.
Tujuan dari tes mereka adalah untuk menargetkan dan menemukan urutan 'gen-doped' yang mereka tambahkan ke dalam darah.
'Kami menggunakan darah sapi sebagai pengganti darah manusia yang baik karena prinsipnya bekerja dengan cara yang sama, ' jelas Mattens.
'Untuk pengujian kami, kami menambahkan beberapa tipe DNA ke darah sapi ini dalam konsentrasi yang berbeda untuk meniru perkembangan konsentrasi dari waktu ke waktu sesuai dengan apa yang kami modelkan sebelumnya untuk manusia.
'Sejak saat itu metode deteksi kami akan sama dan DNA yang kami tambahkan ke darah sapi harus dideteksi dengan metode kami.'
Setelah darah yang didoping gen potensial telah diidentifikasi karena perubahan warnanya, tahap kedua dari tes berikut, menargetkan urutan spesifik yang telah ditambahkan ke darah.
'Untuk memverifikasi penyaringan awal ini, ' lanjut Mattens, 'kami menggunakan CRISPR-Cas – protein fusi transposase yang secara teknis unik dan inovatif.
'Ini dapat dilihat sebagai mesin nano yang mampu secara khusus mendeteksi perbedaan spesifik yang ada dalam DNA doping gen.'
CRISPR, atau CRISPR-Cas9 (atau penyuntingan gen), adalah teknik yang berbeda dan lebih maju yang memungkinkan ahli genetika yang menggunakan dua molekul – enzim yang disebut Cas9 dan sepotong RNA – untuk menghasilkan perubahan (mutasi) ke dalam DNA.
Teknik ini juga dilarang oleh WADA sejak awal 2018 sebagai teknik doping gen yang lebih canggih, tetapi dalam kasus ADOPE, teknik CRISPR-CAS digunakan untuk menemukan DNA yang dimodifikasi daripada memodifikasinya.
Kekhususan ADOPE
Model pengujian yang dikembangkan oleh ADOPE telah dirancang dan dikembangkan secara khusus untuk mendeteksi gen yang memungkinkan produksi EPO dalam tubuh manusia, tetapi karena metodologinya sangat serbaguna, para peneliti TU Delft mengklaim bahwa hal itu dapat 'diperpanjang untuk mendeteksi segala jenis doping gen.'
Berdasarkan siklus di mana EPO efektif dalam tubuh, waktu yang paling mungkin ketika atlet akan menggunakan gen spesifik ini akan jauh sebelum kompetisi – tetapi pada saat yang sama, gen lain, menargetkan protein dan fisiologis yang berbeda perangkat tambahan, mungkin memiliki efek yang jauh lebih cepat.
Itulah sebabnya ADOPE bertujuan untuk menerapkan tes anti-doping reguler di seluruh kalender pelatihan dan balap.
Namun, karena apa yang disebut 'DNA bebas sel' yang ditargetkan oleh tes diharapkan sangat rendah dalam urin (walaupun ada di sini juga), untuk saat ini ADOPE hanya bekerja pada sampel darah dan deteksinya jendela masih terbatas.
'Berdasarkan uji eksperimental dengan primata non-manusia oleh Ni et al pada tahun 2011, ' kata Mattens, 'kami memperkirakan jendela deteksi hanya beberapa minggu.
'Pengembangan lebih lanjut dari metode ini mungkin membuat metode yang sama bekerja untuk urin juga di masa mendatang.'
Perbedaan antara ADOPE dan pendekatan lain
'Sebagian besar pendekatan [dari pengujian doping gen lainnya] bergantung pada reaksi berbasis PCR [Reaksi berantai polimerase: teknik yang membuat salinan wilayah DNA tertentu secara in vitro], yang memiliki banyak kelemahan, ' tambah Mattens.
'Reaksi ini relatif melelahkan dan membutuhkan pengetahuan sebelumnya yang luas tentang urutan DNA. Selanjutnya, dengan menggunakan teknologi pengujian anti-doping ini, membuat kemungkinan menghindari deteksi secara signifikan lebih tinggi.'
Atau, beberapa praktik pengujian lainnya berfokus pada seluruh urutan genom; yaitu, seluruh materi genetik yang ada dalam sel atau organisme.
Tetapi kelemahan dari pendekatan ini adalah bahwa seluruh urutan genom harus diperhitungkan, yang memakan waktu, tidak efisien dan juga dapat dilihat sebagai pelanggaran privasi atlet.
'Pendekatan kami, ' kata Mattens, 'berfokus pada pengurutan yang ditargetkan, yang menggabungkan prinsip-prinsip bermanfaat dari kedua pendekatan secara saling melengkapi.
'Ini menggunakan prinsip spesifisitas PCR, namun hanya membutuhkan satu situs target pada transgen (tetapi membutuhkan beberapa situs untuk pencarian), membuat kemungkinan menghindari deteksi secara signifikan lebih rendah.
'[ADOPE] menggunakan prinsip pengurutan dari pengurutan seluruh genom, namun dengan cara yang lebih efisien dan tepat sasaran, secara dramatis mengurangi jumlah data.
'Akibatnya, kami percaya bahwa sekuensing yang ditargetkan adalah pendekatan yang jauh lebih baik dan masa depan deteksi doping gen.'
