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科学家眼中的奥运(1):奥运会上最厉害的“兴奋剂”

已有 3730 次阅读 2016-8-10 21:57 |个人分类:科技|系统分类:科普集锦| 科学, 基因, 奥运会, DNA, 兴奋剂

本系列文章,可能大多转自网络,其中会加入我本人的小结……敬请关注!

科学家眼中的奥运(1):奥运会上最厉害的“兴奋剂”

文/齐云龙


和站在看台上的观众相比,科学家们可未必会那么狂热——也许,他们眼中,运动员和实验中的小白鼠、猩猩……一样,是研究的对象或样本……

且看本系列一:奥运致胜绝密武器:基因兴奋剂

运赛场,大家为了争到第一名可是拼尽了“洪荒之力”,一点滴微量的化学兴奋剂可能就让一个运动员像喝了一大碗的斗鸡血,超常发挥,打破世界纪录……

但是,现在化学分析检测的水平也不是吃素的……一滴血,一点尿液就能让这种“drug cheat”现原形……

不过,道高一尺,魔高一丈,大家可能还没有听说这这个东东:基因兴奋剂,且看下面分解:


来源:生物探索

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导读
这些天,相信大家的朋友圈都被正在进行的里约奥运会刷屏了。当我们一边在享受这一体育界饕餮盛宴时,一边为俄罗斯代表队近1/3队员被“兴奋剂”斩于马下而震惊,为澳洲游泳运动员霍顿恶意攻击孙杨“兴奋剂选手”而叫屈,“兴奋剂”似乎再次成为热点话题。事实上,这届奥运会上,首次采取了反“基因兴奋剂”的基因检测方法。今天,小编就与大家一起聊聊,什么是“基因兴奋剂”?以及如何反“基因兴奋剂”?


近年来,除了传统的药物或者物理疗法的兴奋剂,采用植入外源DNA的“基因兴奋剂”也引起了越来越多人的关注和国际奥委会的重视。

2003年,国际奥委会(IOC)和世界反兴奋剂机构(WADA)颁布的禁用兴奋剂清单,首次将“基因兴奋剂”列入其中。禁用清单对“基因兴奋剂”做了如下定义,即:非治疗目的使用以提高运动能力的基因、遗传构件、细胞。

面对采用遗传物质制作而成的这种“新型兴奋剂”,科学界一直在从事相关研究,并提出应对之道。今年,科学家们首次采取了一种基因测试,以检测为提高运动员耐力和性能而非法注射的EPO基因,成为了首个反“基因兴奋剂”作弊的基因检测方法。

兴起

进入21世纪,基因工程技术的迅速发展并且广泛应用于与生命现象有关的各学科中。

美国生物技术公司BioViva的CEO Elizabeth Parrish就曾以身试法,她向自己的身体里注入了两种还在试验阶段的基因疗法,其中一种具有阻断肌肉组织分解的作用。换句话说,通过该技术,即使你平时从不锻炼,你可以让你的肌肉保持强壮或者是生长得更快。

在运动生物科学领域,基因技术在运动员身体机能评定、运动营养等方面也崭露头角。如利用基因、遗传物质或细胞等非治疗性的“基因治疗”技术,将提高运动能力的基因导入运动员的靶向细胞中,以不正当提高运动成绩的目的。这种行为也常常被称作使用了“基因兴奋剂”(gene doping)。

该方法除了将某种目的基因转入人体细胞内,也可以利用某些药物或物理等手段调节某些基因的表达。

挑战

与传统的兴奋剂药物和方法相比,“基因兴奋剂”或仅存在于肌肉中,且与天然产物完全一样,无法通过现有的检测手段检测到,具有很高的隐蔽性。因此,从传统的注入体外重组蛋白到如今“基因兴奋剂”的出现,给兴奋剂检测工作带来了巨大的挑战。

2011年,一项匿名调查显示:有超过1/3的运动使用兴奋剂,但被检测出来的比例不到2%,其中使用“基因兴奋剂”被检测的概率更低。

更为糟糕的是,虽然基因编辑只是在近3年变得异常火爆,但其最早的研究可以追溯到几十年前。因此在基因编辑的“黑市”中,一些黑客已经先进于法律规定,流氓的运动员和科学家沆瀣一气,采用该种技术达到非正常目的。

按照全球各国的法律:到目前为止,由于不能排除使人类或动物患上癌症等其他致命性疾病的可能,基因编辑主要是实验性的,只用于研究人类一些罕见病和严重疾病的治疗。

对策

根据国际奥委会发布的通告,今年尚未发现“基因兴奋剂”在奥运会上出现。不过,反“基因兴奋剂”的基因检测方法,在如此重大的赛事首次正式“亮相”,从科学研究的角度,仍是明显进步。


反“基因兴奋剂”实验室一角(图片来源:DailyMail)

澳大利亚国家计量院( Australia’s National Measurement Institute)的分子生物学家Anna Baoutina发现:人体内源性的能够编码EPO的基因含有四个内含子(内含子是一段在基因转录后,从信使RNA中被剪切掉的序列,即在进化过程中丧失功能的基因部分),而在基因治疗中人工合成的EPO DNA序列中则没有内含子。

因此检测者可以从样品中寻找不带内含子的EPO基因,用来识别出哪些运动员是注入了外源的“基因兴奋剂”的。

由于该技术已经相对成熟,在本届奥运会上,针对EPO的基因检测首次被派上用途。

担忧

虽然人类在反对“基因兴奋剂”上已经取得了一小步的胜利,但不容乐观的是,随着基因编辑技术CRISPR的横空出世,开发出针对采用CRISPR的“基因兴奋剂”的诊断测试,势必是更加困难和更加昂贵的。

这主要是由于:CRISPR仅改变单个DNA碱基,作为一种改变“表观基因组”(Epigenome)的方式,它仅仅改变基因的活性,而不改变DNA序列。它排出了科学家对导入外源性基因制造的蛋白对人体造成的潜在隐患。

专家认为,表观基因组编辑(Epigenome editing)在治疗疾病上可能比基因组编辑更有用。一旦表观基因组编辑能够成为一种治疗技术,那不可避免它或在运动员身上滥用。

还有人认为,之所以有些人能成为卓越的运动员,本身就存在天生的遗传差异性。有研究证实,与普通人相比,卓越的运动员存在200多个基因位点的变异。一旦基因编辑被批准用于人类胚胎编辑,人类或可“订制”超级婴儿,届时运动会将成为“超人间的对抗”。

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DNA基因兴奋剂反作弊基因检

兴奋剂检测,你想要的都在这我要测网2016/08/15点击106评论

       关键词:             兴奋剂检测

[摘要]             运动员使用兴奋剂的传闻在每次重大运动比赛中屡见不鲜、屡禁不止。1896年现代奥运会诞生之前的19世纪中叶,已有关于比赛选手服用兴奋剂的报道。兴奋剂的种类有哪些?运动员们又为何为了“它”敢于以身犯险?兴奋剂又是怎样检测的呢?        

  运动员使用兴奋剂的传闻在每次重大运动比赛中屡见不鲜、屡禁不止。1896年现代奥运会诞生之前的19世纪中叶,已有关于比赛选手服用兴奋剂的报道。兴奋剂的种类有哪些?运动员们又为何为了“它”敢于以身犯险?兴奋剂又是怎样检测的呢?

  兴奋剂分类

  按照国际奥委会的分类,兴奋剂主要有以下七类:刺激剂、合成类固醇、麻醉止痛药、利尿剂、血液兴奋剂、肽和糖蛋白激素和β-阻断剂。

麻黄碱

  一、刺激剂

  品种:包括苯丙胺、咖啡因、麻黄碱、尼可刹米、士的宁等。

  药物作用:这类药物能够增加运动员的机敏性,暂时减轻疲劳感并增加攻击性。

  副作用:这类药物的副作用是容易上瘾,还可以推迟疲劳界限,在不为自己觉察的状态下,进入过度疲劳,引起一些严重疾病甚至导致死亡。 痤疮是类固醇最常见也最微不足道的副作用。

  二、蛋白同化制剂

  品种:合成代谢类固醇、β2激动剂,包括大力补、诺龙、康力龙等。

  药物作用:能够明显促进肌肉的生长,增加肌肉的力量和耐力。

  副作用:这类药物会对心血管系统、肝脏、生殖系统产生不可逆转的破坏发生,而且是一类致癌物质。

  三、麻醉止痛药

  品种:包括吗啡、可待因、杜冷丁等药物。

  药物作用:能够产生欣快感或心理刺激,使服用者超越正常的疼痛忍受界限而尽力表现自己。

  副作用:长期使用这类药物会导致成瘾,即使停止服用也会有诸如流泪、流涕、呕吐、腹痛、腹泻等反应。

  四、利尿剂

  品种:包括呋塞米以及氢氯噻嗪(陈欣怡被查出氢氯噻嗪阳性)。

  药物作用:体育运动中常被用于迅速减轻体重和逃避兴奋剂检查。

  副作用:代谢紊乱、糖代谢改变等。


  五、血液兴奋剂

  药物作用:采用输血的手段诱发红细胞增多以提高运动能力的一种手段。

  副作用:这种兴奋剂的副作用是加重心血管的血液循环,引起代谢性休克。若输别人的血,会出现过敏反应,引起急性溶血并伴随肾功能损害;另外,还有感染肝炎、爱滋病等血液传染病的危险。

  六、内源性肽类激素

  品种:包括人体生长激素、胰岛素、促性腺激素等,最常见的是EPO,即(促)红细胞生成素。

  药物作用: 可以促进红细胞的生成,使血液中红细胞的浓度保持在一个较高的水平。

  副作用:由注射EPO引起的红细胞增加到一定水平时,血液流动的速度会明显减慢,并且对凝血机制带来危害。

  七、β-阻断剂

  品种:亦称β肾上腺素受体阻断剂,代表药物有心得安等。

  药物作用: 这种药物通常用来降低血压、减轻心率和镇定情绪,因此一般被射击选手用来增加神经和扣动扳机手指的稳定性。

  副作用: β-阻断剂的副作用包括可导致心功能抑制和继发性的心力衰竭,哮喘病人的突发性支气管痉挛以及引起中枢神经系统的抑郁症甚至男性性功能障碍。

  中国兴奋剂事件:


  兴奋剂检查规则及方法

  兴奋剂检查规则:

  ①获得各项目第一名或前几名的运动员必须受检

  ②获得各项目第一名的必须受检,第二至第八名抽查;

  ③从各项目的优胜者(如决赛前八名)中以抽签方式决定抽查1至数人;

  ④从各项目的全体参赛者中,以抽签方式决定抽查1至数人;

  ⑤在集体项目中,从各队中以抽签方式决定各抽查1至数人;

  ⑥在有纪录的竞赛项目中,凡破世界纪录、洲纪录、全国纪录或运动会纪录者必须受检。

  关于尿样A瓶B瓶:

  运动员自己挑选一个干净的留尿杯,当着一名同性检查官员的面,留取至少75毫升的尿量,取尿时不得有其他人在场。运动员自己从几套未使用过的、有号码的密封样品瓶(A瓶和B瓶)中挑选一套,先将留尿杯中的尿液倒入A瓶50毫升,再倒入B瓶25毫升。经检查官员检测留尿杯中残留的尿,若尿比重低于1.010或pH值不在5-7之间,则运动员必须留取另一份尿样。

尿样

  如果A瓶尿样的分析结果为阳性,需尽快确定B瓶尿样的检测分析(复检)在同一个实验室进行,但由不同的人操作。

  如果B瓶的检测分析结果仍为阳性,则该运动员的兴奋剂检查结果即被判定为阳性。

  关于血检、尿检和飞检:

  尿检和血检都是检测兴奋剂的行之有效的方法。尿检是检测兴奋剂的基本手段,血检是尿检的补充和完善。

  尿检是运动员在比赛结束后1小时内由专人伴随去取样站报到取得尿样。

  血检也是按一定程序,取运动员的血液进行检测、分析,根据血液中违禁药物的有无及多少,确定是否服用兴奋剂。

  “飞检”可在一年中的任何时间和地点进行,检查重点一般都放在训练阶段,因为运动员最有可能在训练阶段为增加肌肉力量、快速消除疲劳而使用兴奋剂。

  来源:荔枝新闻、中国反兴奋剂中心、北京市体育局科技教育处,我要测网整理







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