El dopaje genético: posibles usos y detección

Germán Casabó Vallés

El dopaje es el uso de sustancias o métodos ilegales con el objetivo de mejorar el rendimiento físico o mental. Su origen se remonta al propio inicio de las competiciones deportivas, ya que los atletas siempre han buscado disponer de una ventaja frente a sus competidores. En los Juegos Olímpicos antiguos esta se conseguía mediante el uso de hierbas y setas, pero en el siglo XXI la técnica mediante la cual se sospecha que los atletas pueden intentar disponer de esta ventaja es el dopaje genético.

 

El dopaje genético consiste en el uso no terapéutico de material genético para mejorar el rendimiento deportivo. Imagen: Rosario García, Genotipia.

 

El dopaje genético consiste en el uso no terapéutico de material genético para mejorar el rendimiento deportivo. Este tiene su origen en la terapia génica, ya que, aunque el propósito no es el mismo, en las técnicas de dopaje genético también se transfiere material genético a las células del organismo de destino.

Además, tratamientos de terapia génica para combatir enfermedades como la distrofia muscular pueden ser utilizados por los atletas para mejorar su musculatura. Algunos de los genes que por su implicación en procesos fisiológicos pueden ser utilizados para el dopaje genético son:

  • EPO. La eritropoyetina es una hormona cuya función es estimular la producción de glóbulos rojos. Actualmente el tratamiento con EPO se usa en pacientes con déficit en glóbulos rojos mediante inyecciones semanales, pero los atletas pueden utilizar este tratamiento para mejorar la oxigenación de los tejidos y, por tanto, su capacidad aeróbica.
  • IGF-1. El factor de crecimiento insulínico tipo 1 es una hormona cuyo efecto es aumentar la hipertrofia y la potencia muscular. El tratamiento con esta hormona sería útil en pacientes con distrofia muscular pero los deportistas podrían utilizarlo para ganar masa muscular.
  • Miostatina. La miostatina actúa como regulador negativo del crecimiento del músculo esquelético. Una pérdida de función del gen sería útil en pacientes con distrofia muscular, pero, una vez más, podría ser utilizada por los deportistas para aumentar su musculatura.
  • VEGF. El factor de crecimiento endotelial vascular es un factor de crecimiento implicado en la producción de vasos sanguíneos. En el año 1996 se realizó un estudio clínico en humanos donde se demostró que la transferencia génica de un plásmido codificando para el VEGF humano era capaz de producir angiogénesis (Isner et al., 1996). De ser utilizado este mismo tratamiento en atletas el resultado sería una mayor oxigenación de los tejidos y, por tanto, de la resistencia atlética.
  • PPARδ. La sobreexpresión de PPARδ disminuye los triglicéridos y aumenta la capacidad oxidativa de los músculos. Se ha demostrado que la transferencia del gen PPARδ en ratones mejora la resistencia del animal (Gaffney & Parisotto, 2007) por lo que la administración de este gen o de algún agonista podría servir como dopaje genético.
  • Endorfinas. El dolor es un factor importante en la actividad deportiva. La administración de genes productores de endorfinas y encefalinas aumentaría la tolerancia al dolor de los atletas por lo que mejorarían su rendimiento.

El dopaje genético representa un caso único en la historia del dopaje ya que por primera vez se empezó a abordar su detección antes de que este pudiera realizarse. Las técnicas de detección del dopaje genético se pueden diferenciar en dos grupos: los métodos directos, que buscan la detección directa de la proteína o de DNA transgénico, y los métodos indirectos, que se basan en los cambios fisiológicos que se puedan dar como resultado del dopaje genético.

En lo referente a los métodos directos, por un lado, para que el dopaje genético sea detectable a partir de la detección de la proteína transgénica, esta tiene que poder diferenciarse de la proteína endógena. Se ha visto que en el caso de la EPO sí que se puede diferenciar la proteína endógena producida en las células renales de la producida por inyección de un transgén en el músculo ya que el patrón de glicosilación es diferente y proporciona diferente carga eléctrica (Lasne et al., 2004), pero no se ha demostrado para otras proteínas.

Por otro lado, la detección de las secuencias de DNA transgénico se realiza mayoritariamente utilizando métodos de PCR. Se basan en el hecho de que el cDNA utilizado en la transferencia génica no contiene intrones mientras que el DNA genómico humano sí; por lo que se puede conseguir una amplificación (Beiter et al., 2008) o una emisión de fluorescencia (Baoutina et al., 2010) específica para el DNA transgénico diseñando cebadores o sondas que se unan a las uniones entre exones, respectivamente. En la siguiente imagen vemos los resultados del primer método desarrollado por Beiter et al. en el que son capaces de detectar una copia de cDNA de EPO en 300 ng de gDNA.

 

dopaje genético
Detección de diferentes copias (carreras 2-5 control negativo, carreras 7-9 mil copias, carreras 10-12 cien copias, carreras 13-15 diez copias y carreras 16-18 una copia) de un estándar de cDNA de EPO en 300 ng de gDNA. Carreras 1 y 19 corresponden a patrones de masa molecular. Gel de agarosa al 1,5%. (Beiter et al., 2008).

 

Un aspecto a tener en cuenta es que la obtención de la muestra de los atletas tiene que ser lo menos invasiva posible, el DNA extraído de glóbulos blancos es la mejor opción en los exámenes para la detección del dopaje genético ya que es donde se ha descrito una detectabilidad más duradera, son fácilmente accesibles y no contienen inhibidores de la PCR (Neuberger et al., 2016).

En cuanto a los métodos indirectos, se ha propuesto que la respuesta inmune podría utilizarse para detectar el dopaje genético ya que vectores virales como rAd o rAAV provocan un aumento en el título de anticuerpo en el suero; no obstante, los atletas podrían sufrir una infección por causas naturales resultando en un falso positivo. Además, tanto en el caso de vectores no virales como en las proteínas codificadas por el transgén, la respuesta inmune no parece ser un método fiable para detectar el dopaje genético (Baoutina et al., 2008).

Por otro lado, los agentes dopantes pueden producir cambios transcriptómicos, proteómicos y metabolómicos que podrían ser utilizados para la detección del dopaje genético. Para ello habría que identificar los biomarcadores que sufren cambios como consecuencia de la expresión del transgén. No obstante, la gran variabilidad existente entre individuos dificulta el poder comparar dos perfiles diferentes. Una posible solución sería la creación de bases de datos individuales para cada atleta que sirvan como referencia para detectar cuando los valores de los biomarcadores exceden el rango habitual (Mansour & Azzazy, 2009).

Como podemos ver, los métodos indirectos por sí solos no parecen ser suficientes para detectar el dopaje genético de manera fiable, pero pueden servir para marcar a los atletas como sospechosos. En cambio, los métodos directos dan mejores resultados y, por tanto, siempre van a ser preferibles.

Referencias

Baoutina A, et al. Developing strategies for detection of gene doping. J Gene Med. 2008 Jan;10(1):3–20. doi: 10.1002/jgm.1114.

Baoutina A, et al. Gene doping detection: Evaluation of approach for direct detection of gene transfer using erythropoietin as a model system. Gene Ther. 2010 Aug;17(8):1022–1032. doi: 10.1038/gt.2010.49.

Beiter T, et al. Establishing a novel single-copy primer-internal intron-spanning PCR (spiPCR) procedure for the direct detection of gene doping. Exerc Immunol Rev. 2008;14:73–85.

Gaffney GR and Parisotto R. Gene Doping: A Review of Performance-Enhancing Genetics.  Pediatr Clin North Am. 2007 Aug;54(4):807–822. doi: 10.1016/j.pcl.2007.04.004.

Isner JM, et al. Clinical evidence of angiogenesis after arterial gene transfer of phVEGF165 in patient with ischaemic limb. Lancet. 1996 Aug 10;348(9024):370–374. doi: 10.1016/S0140-6736(96)03361-2.

Lasne F, et al. “Genetic Doping” with erythropoietin cDNA in primate muscle is detectable.  Mol Ther. 2004 Sep;10(3):409–410. doi: 10.1016/j.ymthe.2004.07.024.

Mansour MMH and Azzazy HME. The hunt for gene dopers. Drug Test Anal. 2009 Jul;1(7):311–322. doi: 10.1002/dta.52.

Neuberger EWI, et al. Establishment of two quantitative nested qPCR assays targeting the human EPO transgene. Gene Ther. 2016 Apr;23(4):330–339. doi: 10.1038/gt.2016.2.

 

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