الهندسة الوراثية - الجينات المخدرة وما علاقتها بسباق فرنسا للدراجات؟

الإريثروبويتين هو بروتين يحفز نمو خلايا الدم الحمراء التي تحمل الأكسجين. تم تطوير الشكل الاصطناعي لهذا البروتين، وهو دواء يسمى Epoietin، أو EPO باختصار، لعلاج فقر الدم ولكن تم إساءة استخدامه على نطاق واسع من قبل الرياضيين. أفضل حالة معروفة كانت حالة راكبي الدراجات في "سباق فرنسا للدراجات" لعام 1998. تم إيقاف فريق كامل من السباق عندما اكتشف أنهم استخدموا EPO، ولكن على الرغم من ذلك استمر استخدام EPO في الرياضة.

بقلم إتش. لي سويني، مجلة ساينتفيك أمريكان
في نفس الموضوع: معضلة المخدرات في الرياضة

العلاج الجيني لاستعادة العضلات، التي تدهورت بسبب الشيخوخة أو المرض، على وشك أن يدخل الاستخدام السريري ويرغب فيه كبار الرياضيين لتحسين إنجازاتهم.

ألن يكون اليوم بعيدا والأدوية المشتقة من التغيرات في الجينات ستغير وجه الرياضة؟

في أغسطس 2004، توافد العديد من الرياضيين إلى أثينا للمشاركة في تقليد بدأ في اليونان منذ أكثر من 2,000 عام. وبينما كان أفضل الرياضيين في العالم يختبرون حدود القوة البشرية والسرعة وخفة الحركة، كان بعضهم يختبرون على ما يبدو تقليداً أولمبياً أحدث وأقل نبلاً: العقاقير المعززة للأداء. على الرغم من الفضائح المتكررة، لا يستطيع العديد من الرياضيين مقاومة إغراءات المخدرات، حتى لا يتخلفوا عن المنافسين الذين يفعلون ذلك. طالما أن الفوز أمر بالغ الأهمية، سيكون هناك دائمًا رياضيون يغتنمون أي فرصة للحصول على أجزاء قليلة من الثانية في السرعة أو تحسن طفيف في القدرة على التحمل.

وتخشى السلطات الرياضية من ظهور طريقة جديدة لتعاطي المخدرات سيكون من المستحيل اكتشافها، وبالتأكيد لن تمنعها. العلاجات التي تجدد العضلات وتقويها وتحميها من الضمور ستدخل قريبا في التجارب السريرية على البشر لعلاج أمراض هزال العضلات. في بعض الطرق، يتلقى المرضى جينًا اصطناعيًا، والذي يمكن أن يستمر لسنوات وينتج كميات كبيرة من المواد الكيميائية التي تبني العضلات بشكل طبيعي.

هذا النوع من العلاج الجيني يمكن أن يغير حياة كبار السن والذين يعانون من ضمور العضلات. ولسوء الحظ، فهو أيضًا حلم أصبح حقيقة بالنسبة للرياضي الذي يتعاطى المنشطات. يتم إنتاج المواد الكيميائية محلياً فقط في الأنسجة العضلية، ولا يوجد فرق بينها وبين نظيراتها الطبيعية. لا شيء يدخل مجرى الدم، لذلك لن يكون لدى السلطات ما تكتشفه في اختبارات الدم والبول. وقد ناشدت الوكالة العالمية لمكافحة المنشطات (WADA) العلماء بالفعل إيجاد طرق لمنع العلاج الجيني من أن يصبح وسيلة جديدة لتنشيط الجسم (المنشطات الجينية). لكن مع دخول هذه العلاجات في التجارب السريرية، واستخدامها على نطاق واسع في نهاية المطاف، لن يكون من الممكن منع الرياضيين من الوصول إليها.

هل العلاج الجيني على وشك وضع الأساس للاحتيال المتطور في ألعاب القوى؟ هذا ممكن تماما. هل سيأتي يوم يصبح فيه العلاج الجيني شائعًا جدًا لعلاج الأمراض، بحيث يصبح التلاعب بالجينات لتحسين الإنجازات مقبولاً لدى الجميع؟ ربما. على أية حال، ربما يكون العالم قد شاهد واحدة من آخر الألعاب الأولمبية التي لم يشارك فيها رياضيون معززون وراثيا.

ومن الخسارة يأتي الربح

لم يبدأ البحث حول تحسين حجم العضلات وقوتها في خدمة نخبة الرياضيين. لقد بدأت عملي الخاص من خلال مراقبة أفراد عائلتي، الذين عاش الكثير منهم لأكثر من 80 و90 عامًا. وعلى الرغم من أن صحتهم كانت جيدة بشكل عام، إلا أن نوعية حياتهم كانت سيئة بسبب الضعف المرتبط بالشيخوخة. قد تنخفض كتلة العضلات وقوتها بمقدار الثلث بين سن 30 و 80 عامًا.

هناك ثلاثة أنواع من العضلات في الجسم: العضلات الملساء، التي تحيط بالفراغات الداخلية مثل الجهاز الهضمي، والعضلات الهيكلية، والتي يتصورها معظمنا عندما نفكر في عضلة، وعضلة القلب. تشكل العضلات الهيكلية معًا أكبر عضو في الجسم، وهي التي تتدهور مع تقدم العمر. ويحدث التدهور بشكل خاص في نوع معين من العضلات الهيكلية يعرف باسم "الألياف سريعة الارتعاش"، وهو النوع الأقوى. عندما تضعف العضلات، يزداد الميل إلى فقدان التوازن ويصبح من الصعب تحقيق الاستقرار ومنع السقوط. إذا حدث تشقق في الحوض نتيجة السقوط أو حدثت إصابة خطيرة أخرى، فقد يفقد الشخص قدرته على الحركة تمامًا.

يحدث فقدان العضلات الهيكلية مع تقدم العمر في جميع الثدييات، وعلى الأرجح ينتج عن الفشل التراكمي في إصلاح الأضرار الناجمة عن الاستخدام العادي. ومن المثير للاهتمام أن هناك تشابها بين التغيرات في العضلات الهيكلية الناتجة عن الشيخوخة والتغيرات الجسدية والوظيفية التي لوحظت في مجموعة الأمراض المعروفة باسم الحثل العضلي، على الرغم من أن معدل الشيخوخة أقل بكثير.

في النسخة الأكثر شيوعًا وشدة من الحثل العضلي، الحثل العضلي الدوشيني، تتسبب طفرة جينية موروثة في غياب بروتين ديستروفين، الذي يحمي ألياف العضلات من الضرر الناجم عن القوة التي تمارسها في حركتها الطبيعية. في حالة الحثل العضلي، تكون العضلات جيدة في إصلاح نفسها، لكن آلية تعافيها الطبيعية لا يمكنها مواكبة معدل الضرر المتسارع. في العضلات المتقدمة في السن، قد يكون معدل الضرر طبيعيًا، لكن آليات الإصلاح لم تعد تستجيب كما كانت من قبل. ولهذا السبب، سواء في الشيخوخة أو في ضمور العضلات من نوع السماد، تموت ألياف العضلات ويتم استبدالها بالأنسجة الليفية والدهون المتسللة.

في المقابل، فإن فقدان العضلات الشديد الذي يعاني منه رواد الفضاء في حالة الجاذبية الأرضية والمرضى الذين لا يستطيعون الحركة ربما يكون ناجمًا عن التوقف الكامل لآليات إصلاح العضلات ونموها، إلى جانب تسارع موت الخلايا المبرمج، وهي آلية موت الخلايا المبرمجة. هذه الظاهرة، التي تسمى ضمور الإهمال، لا تزال غير مفهومة بالكامل، لكنها منطقية من الناحية التطورية. العضلات الهيكلية عبارة عن نسيج تكون تكلفة صيانته الأيضية مرتفعة، وبالتالي فإن الحفاظ على علاقة وثيقة بين حجم العضلات ونشاطها يوفر الطاقة. تستجيب العضلات الهيكلية بشكل لا يصدق للتغيرات في المتطلبات الوظيفية. فكما أنها تستنزف بسبب الإهمال، فإنها تتزايد استجابة للجهود المتكررة (التضخم). يؤدي الحمل المتزايد إلى تنشيط العديد من مسارات الإشارات التي تؤدي إلى إضافة مكونات خلوية جديدة داخل الألياف العضلية، وإلى تغييرات في نوع الألياف، وفي الحالات القصوى أيضًا إلى إضافة ألياف عضلية جديدة.

يسعى العلماء الذين يسعون إلى تعلم كيفية التأثير على نمو العضلات إلى تجميع التفاصيل الجزيئية لعمليات البناء الطبيعي واستنفاد العضلات. على عكس الخلية النموذجية، التي يحيط غشاؤها بسيتوبلازم سائل ونواة واحدة، فإن الخلية العضلية عبارة عن أسطوانة ممدودة تحتوي على العديد من النوى، ويتكون السيتوبلازم الخاص بها من ألياف طويلة صغيرة تسمى اللييفات العضلية. تتكون اللييفات العضلية من وحدات مقلصة، مرتبة جنبًا إلى جنب، تسمى القسيمات العضلية. يؤدي التقصير المنسق للقسيمات العضلية إلى توليد تقلصات العضلات، ولكن القوة التي تمارسها، إذا لم يتم توجيهها إلى الخارج، قد تؤدي إلى تلف ألياف العضلات. يقوم بروتين ديستروفين، المفقود في المرضى الذين يعانون من ضمور العضلات من نوع الروث، بتوصيل هذه الطاقة عبر غشاء الخلية العضلية ويحمي الألياف.

ومع ذلك، تتضرر ألياف العضلات أثناء النشاط الطبيعي، حتى مع التأثير المعتدل للديستروفين. في الواقع، من المحتمل أن يؤدي التدريب البدني إلى بناء كتلة العضلات وقوتها. التمزقات المجهرية في الألياف، والتي تنشأ بسبب الجهد المبذول، تعمل على تنشيط إنذار كيميائي يؤدي إلى تجديد الأنسجة. في العضلات، لا يتم التعبير عن التجدد في إنتاج ألياف عضلية جديدة ولكن في إصلاح الغشاء الخارجي للألياف الموجودة ونموها في اللييفات العضلية الجديدة. لإنتاج هذا البروتين الجديد، يتم تنشيط الجينات ذات الصلة داخل نواة الخلية العضلية، وعندما يكون الطلب على اللييفات العضلية كبيرًا، تكون هناك حاجة إلى نوى إضافية لزيادة القدرة الإنتاجية للخلايا العضلية.

تستجيب الخلايا الساتلية المحلية الموجودة خارج الألياف العضلية لهذه الدعوة. تتكاثر الخلايا الجذعية Al[EK1] الخاصة بالعضلات أولاً من خلال الانقسام الطبيعي للخلايا، ثم تندمج بعض ذريتها مع الألياف العضلية وتتبرع بنواتها للخلية. وتشارك كل من العوامل المعززة للنمو والعوامل المثبطة للنمو في تنظيم هذه العملية. تستجيب الخلايا الساتلة لعامل النمو الشبيه بالأنسولين المسمى IGF-I عن طريق زيادة عدد الانقسامات، في حين أن عامل تنظيم النمو الآخر، الميوستاتين، يمنع تكاثرها.

وبمعرفة هذه الآليات، بدأنا منذ سبع سنوات، مجموعتي في جامعة بنسلفانيا بالتعاون مع نادية روزنتال وزملائها في جامعة هارفارد، في دراسة إمكانية استخدام IGF-I لتغيير وظيفة العضلات. كنا نعلم أنه إذا قمت بحقن بروتين IGF-I وحده، فإنه يتبدد خلال ساعات قليلة. لكن إذا أدخلنا جينًا في الخلية، فسيستمر الجين في أداء وظيفته طالما ظلت الخلية على قيد الحياة، وتعيش الألياف العضلية لفترة طويلة جدًا. جرعة واحدة من الجين IFG-I الممنوحة لشخص مسن قد تستمر لبقية حياته. لذلك شرعنا في إيجاد طريقة لحقن جين IGF-I مباشرة في الأنسجة العضلية.

ارتداء جينات جديدة

آنذاك، كما هو الحال الآن، كانت العقبة الرئيسية في طريق الشفاء الجيني الناجح هي صعوبة إدخال الجين المختار في الأنسجة المرغوبة. مثل العديد من الباحثين الآخرين، اخترنا الفيروس كوسيلة للتقديم، يسمى الناقل، لأن الفيروسات ماهرة في تسلل الجينات إلى الخلايا. إنها تبقى على قيد الحياة وتنتشر عن طريق الحيل التي تخدع الخلايا المضيفة للسماح لها بالدخول، مثل حصان طروادة البيولوجي. يستخدم الفيروس الذي يدخل نواة الخلية المضيفة آليات الخلية لنسخ جيناتها وإنتاج البروتينات. ويستفيد العلاج الجيني من هذه القدرة عن طريق زرع جين اصطناعي في الفيروس وإزالة أي جين قد يستخدمه الفيروس لإحداث المرض أو لنسخ نفسه. لقد اخترنا فيروسًا صغيرًا يسمى AAV (الفيروس المرتبط بالغدة) ليكون ناقلًا لنا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه يصيب العضلات البشرية بسهولة، ولكن من غير المعروف أنه يسبب أي مرض.

قمنا بتعديله باستخدام جين اصطناعي ينتج IGF-I فقط في العضلات الهيكلية، وبدأنا بتجربته على الفئران العادية. وبعد أن حقننا الفيروس المعالج (AAV-IGF-I) في فئران صغيرة، رأينا أن الحجم الكلي للعضلات ومعدل نموها كان أعلى بنسبة 15 إلى 30 بالمائة من الطبيعي، على الرغم من أن الفئران كانت غير نشطة. علاوة على ذلك، عندما حقننا الجين في فئران بالغة وتركناها تصل إلى سن الشيخوخة، لم تضعف عضلاتها.

ولتكملة واختبار هذا النهج ودرجة أمانه، طور روزنتال فئرانًا معدلة وراثيًا زاد إنتاج IGF-I في عضلاتها الهيكلية. ولحسن الحظ، كان نموها طبيعيًا باستثناء أن عضلاتها الهيكلية كانت أكبر بنسبة 20 إلى 50 بالمائة من تلك الموجودة في الفئران العادية. مع تقدم عمر الفئران المعدلة وراثيا، احتفظت عضلاتها بقدرة التجدد المميزة للحيوانات الأصغر سنا. وبنفس القدر من الأهمية، كانت مستويات IGF-I لديهم مرتفعة فقط في العضلات، وليس في الدم. المستويات العالية من IGF-I في الدم يمكن أن تسبب مشاكل في القلب وتزيد من خطر الإصابة بالسرطان. وأظهرت تجارب أخرى أن الإفراط في إنتاج IGF-I يسرع عملية إصلاح العضلات، حتى في الفئران التي تعاني من شكل شديد الخطورة من الحثل العضلي.

تتيح لنا زيادة الإنتاج المحلي لـ IGF-I تحقيق أحد الأهداف الرئيسية للعلاج الجيني في مكافحته للأمراض التنكسية العضلية: كسر الارتباط الوثيق بين استخدام العضلات وحجمها. مثل هذا التقليد لنتائج تمارين العضلات يعد أمرًا سحريًا بالطبع لكبار الرياضيين. يشير معدل نمو العضلات لدى الحيوانات الصغيرة غير النشطة إلى أن العلاج لديه أيضًا القدرة على تحسين التحسين الوراثي لقدرة العضلات السليمة. مؤخرًا، عمل مختبري مع مجموعة من الباحثين في فسيولوجيا التمارين الرياضية بقيادة الدكتور ب. فيرار من جامعة تكساس في أوستن لاختبار هذه النظرية.

لقد حقننا AAV-IGF-I في عضلة في ساق واحدة فقط لكل من فئران التجارب لدينا، ثم وضعنا الحيوانات خلال ثمانية أسابيع من بروتوكول تطوير العضلات الحاملة للوزن. وبحلول نهاية فترة التدريب، كانت العضلات المحقونة بـ AAV-IGF-I قد تعززت تقريبًا ضعف قوة عضلات الساق غير المحقونة في نفس الحيوانات. وبعد توقف التدريب، فقدت العضلات المحقونة قوتها بشكل أبطأ بكثير من العضلات غير المعززة. حتى في الفئران غير النشطة، أدى AAV-IGF-I إلى زيادة بنسبة 15% في قوة العضلات، على غرار ما رأيناه في التجارب السابقة على الفئران.

نعتزم مواصلة البحث في العلاج الجيني لـ IGF-I في الكلاب، لأن كلاب Golden Retriever تميل إلى تطوير شكل حاد بشكل خاص من ضمور العضلات. وفي الوقت نفسه، سنقوم أيضًا بإجراء الدراسة على الكلاب السليمة لإضافة واختبار تأثير وسلامة تحفيز الإنتاج الزائد لـ IGF-I. إنه عامل نمو وإشارات قوي تستجيب له الأورام أيضًا.

وبالنظر إلى مسألة السلامة وحقيقة أن أفضل طريقة لإدخال AAV إلى البشر لم يتم تحديدها بعد، سواء عن طريق مجرى الدم أو عن طريق الحقن المباشر في العضلات، يبدو أن الأمر سيستغرق عشر سنوات أخرى على الأقل حتى يتم ظهور جين IGF-I. تمت الموافقة على العلاج العلاجي. على المدى القصير، فإن تجارب إدخال الجينات لتحل محل جين الديستروفين في البشر هي بالفعل في مراحل التخطيط، وستبدأ جمعية ضمور العضلات قريبًا تجربة سريرية لحقن IGF-I لعلاج ضمور التوتر العضلي، وهي حالة من تقلص العضلات المستمر الذي يدمر العضلات.

قد يأتي نهج أكثر إلحاحا لتشجيع تضخم العضلات (النمو) من الأدوية لمنع مثبط النمو الميوستاتين. لا يزال من غير الواضح تمامًا كيف يؤدي تثبيط الميوستاتين إلى بناء العضلات، ولكن من المحتمل أن البروتين يحد من نمو العضلات أثناء التطور الجنيني وحياة البالغين. إنه بمثابة مكبح للنمو الطبيعي للعضلة وربما كمحفز للضمور عندما تنخفض المتطلبات الوظيفية للعضلة. تظهر التجارب التي أجريت على الفئران المعدلة وراثيا أنه عند غياب هذا العامل المضاد للنمو، تنمو العضلات بشكل كبير بسبب تضخم الألياف العضلية الموجودة وبسبب فرط التنسج، وهو زيادة في عدد ألياف العضلات.

جعل العضلات وأكثر من ذلك

تعمل شركات الأدوية والتكنولوجيا الحيوية على مجموعة متنوعة من مثبطات الميوستاتين. في البداية، أثارت إمكانية إنتاج حيوانات أكثر لحمًا اهتمامًا تجاريًا. وسبق أن قدمت الطبيعة أمثلة على تأثير حجب الميوستاتين في سلالات الماشية "البلجيكية الزرقاء" و"بيدمونت"، وكلاهما لديه طفرة جينية موروثة تنتج نسخة مبتورة وغير فعالة من الميوستاتين. إن مظهر هذه الوحوش العضلية أكثر إثارة للإعجاب، حيث أن غياب الميوستاتين يضعف أيضًا طبقات الدهون، مما يمنحها مظهرًا منحوتًا وخاليًا من الدهون.

الأدوية الأولى التي تعتمد على حجب الميوستاتين هي الأجسام المضادة للميوستاتين، وقد يدخل أحد هذه الأدوية قريبًا في التجارب السريرية لدى مرضى الحثل العضلي. هناك نهج مختلف يحاكي طفرة الماشية عن طريق إنشاء نسخة أقصر من الميوستاتين، والتي تفتقر إلى القدرة التأشيرية لجزيء الميوستاتين الطبيعي ولكنها تحتفظ بالهياكل التي تسمح لها بالارتباط بالخلايا الساتلة القريبة. يقوم البروتين المخفض، أو الببتيد، بإغلاق مواقع التثبيت ويمنع جزيئات الميوستاتين الطبيعية من الارتباط بها. يؤدي حقن الببتيد في الفئران إلى نمو العضلات الهيكلية، وسأحاول أنا وزميلي خلق تأثير مماثل في الكلاب عن طريق إدخال جين اصطناعي لإنتاج الببتيد.

حتى الأشخاص الأصحاء الذين يرغبون في النمو السريع للعضلات يهتمون بمنع الميوستاتين. على الرغم من أن الأدوية الجهازية لا تستهدف عضلة معينة مثل إدخال الجينات، إلا أن ميزة الأدوية هي سهولة تناولها، مما يعني أنه يمكنك التوقف عن استخدامها فورًا في حالة ظهور مشكلة. ومع ذلك، ستتمكن السلطات الرياضية من اكتشاف مثل هذه الأدوية بسهولة نسبية في اختبارات الدم.

ولكن ماذا لو استخدم الرياضيون العلاج الجيني بطريقة مشابهة لاستراتيجية AAV-IGF-I الخاصة بنا؟ ولن يتم العثور على المنتج الجيني إلا في العضلات، وليس في الدم أو البول، وسيكون مطابقًا لنظيره الطبيعي. يمكن لخزعة العضلات فقط اختبار وجود جين أو ناقل اصطناعي محدد. ولكن في حالة فيروس AAV، فمن الممكن أن يكون العديد من الأشخاص مصابين بشكل طبيعي بهذا الفيروس البريء، وبالتالي فإن الاختبار لن يثبت بشكل قاطع تعاطي المخدرات. علاوة على ذلك، نظرًا لأن معظم الرياضيين يرفضون الخضوع لخزعة غازية قبل المنافسة، فإن هذا النوع من التحسين الجيني سيظل مخفيًا لجميع المقاصد والأغراض.

وماذا عن مدى سلامة الزيادة السريعة في الكتلة العضلية بنسبة 20 إلى 40 بالمائة؟ هل من المحتمل أن يبذل الرياضي الذي يمارس عضلاته المتضخمة وراثيا قوة قوية بما يكفي لكسر عظامه أو أوتاره؟ على ما يبدو لا، نحن مهتمون أكثر ببناء العضلات لدى كبار السن الذين ضعفت عظامهم بسبب هشاشة العظام. في الشخص الشاب السليم، نمو العضلات على مدى أسابيع أو أشهر سيعطي عوامل دعم الهيكل العظمي وقتًا للنمو لتلبية المتطلبات الجديدة.

سؤال السلامة هذا هو مجرد واحد من الأسئلة العديدة التي يجب علينا مواصلة التحقيق فيها على الحيوانات قبل أن نتمكن حتى من التفكير في استخدام مثل هذه العلاجات على الأشخاص الأصحاء فقط لغرض تحسين أدائهم. ومع ذلك، مع اقتراب الشفاء الجيني من أن يصبح علاجًا طبيًا روتينيًا، فمن الواضح أن استخدام المنشطات الجينية لن يكون بعيدًا عن الركب، وتكبير العضلات هو مجرد واحد من تلك الاستخدامات. وفي الرياضات مثل العدو السريع، سيكون هناك طلب على التلاعب بالجينات لتحويل ألياف العضلات الطبيعية إلى ألياف سريعة الانقباض. بالنسبة لعدائي الماراثون، الشيء الأكثر أهمية هو زيادة القدرة على التحمل.

من المرجح أن تكون الأنسجة العضلية أول من يخضع للتحسينات الجينية، ولكن قد يتبعها آخرون. على سبيل المثال، تتأثر القدرة على التحمل بكمية الأكسجين التي تصل إلى العضلات. الإريثروبويتين هو بروتين يحفز نمو خلايا الدم الحمراء التي تحمل الأكسجين. تم تطوير الشكل الاصطناعي لهذا البروتين، وهو دواء يسمى Epoietin، أو EPO باختصار، لعلاج فقر الدم ولكن تم إساءة استخدامه على نطاق واسع من قبل الرياضيين. أفضل حالة معروفة كانت حالة راكبي الدراجات في "سباق فرنسا للدراجات" لعام 1998. تم إيقاف فريق كامل من السباق عندما اكتشف أنهم استخدموا EPO، ولكن على الرغم من ذلك استمر استخدام EPO في الرياضة.

لقد تمت بالفعل تجربة إدخال الجينات لزيادة إنتاج الإريثروبويتين على الحيوانات، وأظهرت النتائج بوضوح المخاطر الكامنة في محاولة تطبيق مثل هذه العلاجات على البشر قبل الأوان. في عامي 1997 و1998، اختبر العلماء الجينات الاصطناعية للإريثروبويتين على القرود والقنادس. في كلتا التجربتين، تضاعف عدد خلايا الدم الحمراء لدى الحيوانات تقريبًا في غضون 10 أسابيع، وأصبح دمها سميكًا جدًا لدرجة أنه كان لا بد من تخفيفه بانتظام لمنع فشل القلب.

من المؤكد أن التكنولوجيا اللازمة للاستخدام غير الأخلاقي لإدخال الجينات ليست في متناول الرياضي العادي. ولكن المجتمع الرياضي يخشى أنه، كما يتم الآن تصنيع وبيع "المنشطات حسب الطلب"، فإن اليوم الذي سيتم فيه عرض التحسينات الجينية للبيع في السوق الحرة لن يكون بعيداً. وستكون مراقبة استخدام هذه المواد أصعب بكثير من مراقبة الأدوية، لأنه من الصعب اكتشاف وجودها في الجسم.

هناك أيضًا فرصة جيدة في العقود القادمة لإثبات أن بعض هذه العلاجات الوقائية آمنة للاستخدام وتقديمها لعامة الناس. إذا جاء يوم وأصبحت أساليب التحسين الجيني تستخدم على نطاق واسع لتحسين نوعية الحياة، فإن الموقف الأخلاقي للمجتمع فيما يتصل بالتلاعب بالجينات سوف يكون مختلفاً تماماً عما هو عليه اليوم. تدرك السلطات الرياضية بالفعل أن علاجات إعادة تأهيل العضلات قد تساعد في التعافي من الإصابات الرياضية.

هل سنجد أنفسنا ذات يوم نقوم بهندسة رياضي خارق، أو تحسين صحة السكان بالكامل من خلال إدخال الجينات؟ وحتى في مهدها، تتمتع هذه التكنولوجيا بإمكانات هائلة لتغيير وجه الرياضة ووجه مجتمعنا. القضايا الأخلاقية المرتبطة بالتحسين الوراثي كثيرة ومعقدة. لكن هذه المرة على الأقل لدينا الوقت لمناقشتها ومناقشتها قبل أن تكون لدينا القدرة على استخدام هذه القوة.
[EK1] قد يكون التعليق صحيحًا، ولكننا نريد أن نكون واضحين أولاً، فقد اخترق مصطلح الخلايا الجذعية العالم الأكاديمي أيضًا. وللإشارة فإن هذا العدد فيه مقال كامل عن الموضوع، وقد اختار المترجم وهو عالم أحياء بالتدريب، والمحرر العلمي وهو عالم أحياء أيضا، هذا المصطلح. وهذا ما فعله البروفيسور ميشيل ريفيل في محاضرته في الحمدة – إيتان

__________________________________________________________________________________________________

نظرة عامة \ بناء العضلات الجزيئية

يتم التحكم في نمو العضلات وإصلاحها عن طريق الإشارات الكيميائية، والتي بدورها يتم التحكم فيها عن طريق الجينات. إن تحفيز هذه الإشارات أو منعها باستخدام جين اصطناعي يجعل من الممكن تجديد العضلات المفقودة بسبب الشيخوخة أو المرض.

ويمكن للرياضيين استخدام نفس التقنية لزيادة عضلاتهم وقوتهم، ولن يتم اكتشاف آثار العلاج.

وعندما يتحول العلاج الجيني إلى علاج طبي روتيني، فسوف يكون من الصعب للغاية منع إساءة استخدامه. ومع ذلك، فإن المواقف المتعلقة بالتحسين الوراثي للجسم قد تتغير أيضًا.

قوة الجسم

تشكل العضلات الهيكلية أكثر من ثلث كتلة الجسم لشخص يبلغ من العمر ثلاثين عامًا ويتمتع بصحة جيدة. وتختلف هذه الخلايا العضلية عن باقي خلايا الجسم. الخلايا العضلية هي في الواقع ألياف أسطوانية طويلة، يصل طولها إلى 30 سم، وتحتوي على العديد من النوى. تتقلص حزم الألياف الأصغر داخل كل خلية عضلية، وبالتالي توفر الدعم الثابت الذي نحتاجه للجلوس بشكل مستقيم في قاعة السينما أو دفعة الطاقة اللازمة للقفز من على الخط والجري لمسافة ميل في 2.5 دقيقة.

من أجل تلبية المتطلبات الثابتة والمتغيرة بجميع أنواعها، تمتلك العضلات أنواعًا مختلفة من الألياف التي تتكيف مع الجهود المستمرة أو الدفعات السريعة من الطاقة، بالإضافة إلى الهياكل الخلوية التي تمنع قوة تقلصات الألياف من إتلاف الألياف نفسها .

حزم من الألياف العضلية، مجمعة ذاتيًا في حزم، ومحاطة بالنسيج الضام والدهون (يسار). هناك نوعان رئيسيان من ألياف العضلات. تحرق الألياف الداكنة "البطيئة" الطاقة بشكل أبطأ. هذه الإطارات أقل ولكنها أيضًا تتفاعل بشكل أقل عند الحاجة إلى دفعة من الطاقة. تعتبر الألياف الخفيفة "السريعة" أسرع وأقوى، ولكن بعض الأنواع الفرعية منها تتعب بسهولة. يمكن للألياف التكيف مع احتياجات القوة والتحمل المتغيرة عن طريق تغيير نوعها.

تملأ اللييفات العضلية كل خلية عضلية. يتكون كل لييف عضلي من وحدات تسمى القسيمات العضلية (أدناه)، مرتبة جنبًا إلى جنب. والقسيم العضلي عبارة عن شبكة من بروتينات الأكتين والميوسين (أعلاه). تنزلق هذه الألياف البروتينية أمام بعضها البعض لتقلص القسيم العضلي. نتيجة للتقلصات المنسقة للقسيمات العضلية، تنقبض الألياف العضلية بأكملها.

يتم توجيه القوة التي تمارسها القسيمات العضلية المنقبضة إلى خارج الألياف عن طريق البروتينات التي تعبر غشاء الخلية وتتصل بأنسجة المادة خارج الخلية. ومن بين هذه العناصر، يعمل الديستروفين أيضًا كممتص للصدمات ويحمي الخلية من التلف.

عن المؤلف

إتش. لي سويني هو أستاذ ورئيس قسم علم وظائف الأعضاء في كلية الطب بجامعة بنسلفانيا. وهو عضو في المجلس الاستشاري العلمي للمعهد الوطني لالتهاب المفاصل والأمراض العضلية الهيكلية، والمدير العلمي لمشروع الآباء لمكافحة ضمور العضلات، وعضو في المجلس الاستشاري لأبحاث ترجمة البروتين التابع لجمعية ضمور العضلات. يشمل عمله البحث الأساسي عن الهياكل التي تسمح للخلايا بالتحرك وتوليد القوة، ولا سيما عائلة المحركات الجزيئية لبروتين الميوسين، وترجمة الأفكار حول بنية وسلوك الخلايا العضلية للعلاج من خلال العلاج الجيني في أمراض مختلفة. ، بما في ذلك ضمور العضلات. شارك في ندوة مستقبل العلاج الجيني عام 2002 التي نظمتها الوكالة العالمية لتعاطي المخدرات.

ميزة طبيعية

في يونيو 2004، نشرت مجلة نيو إنجلاند الطبية أول وصف موثق لشخص يحمل طفرة جينية تمنع إنتاج الميوستاتين. وقد نوقشت مثل هذه الحالات في الأوساط العلمية، ولكن لم يتم نشرها أبدًا لأن الأشخاص وأسرهم لم يرغبوا في التعرض للخطر. تقول الشائعات أن بطلًا أوروبيًا في رفع الأثقال ينتمي إلى إحدى هذه العائلات، وهو ما لن يكون مفاجئًا إذا تبين أن هذا صحيح، مع الأخذ في الاعتبار الميزة الهائلة التي توفرها طفرة حجب الميوستاتين الطبيعية عندما يتعلق الأمر بنمو العضلات ونموها. تقوية.

ولكن هل ستكون هذه ميزة غير عادلة للرياضي، وهل هذا يبرر استخدام المنافسين الآخرين لعقاقير مثبطات الميوستاتين أو العلاج الجيني البسيط لوضع الجميع على نفس خط البداية؟ لا شك أن هذه الأسئلة سوف تثار في النقاش الدائر حول إمكانية استخدام الرياضيين لعلاجات وراثية جديدة لتحسين أدائهم.

وقد تم توثيق "الطفرات" الطبيعية بين الرياضيين في الماضي، بما في ذلك الفائز بالميدالية الذهبية الأولمبية. فاز عداء التزلج الفنلندي آرو مونتيرانتي بميداليتين ذهبيتين في دورة الألعاب الأولمبية الشتوية عام 1964. وبعد بضعة عقود فقط، اكتشف العلماء الفنلنديون طفرة جينية في عائلة مونتيرانتي بأكملها، وهي الطفرة التي تسبب رد فعل مبالغ فيه للإريثروبويتين، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة. في عدد خلايا الدم الحمراء التي تحمل الأكسجين. اتضح أن العديد من أفراد عائلة مونتيرانتي كانوا أيضًا أبطالًا في الألعاب الرياضية التي تتطلب قدرة عالية على التحمل.

إلى جانب الطفرات التي لها تأثير كبير، بدأ الباحثون أيضًا في اكتشاف إصدارات مختلفة من الجينات الطبيعية التي تمنح ميزة في أنواع مختلفة من الألعاب الرياضية، وإن كان بطريقة أقل وضوحًا. على سبيل المثال، قام باحثون أستراليون في العام الماضي باختبار جين يسمى ACTN3 في مجموعة من العدائين النخبة من كلا الجنسين. ويفتقر ما يقرب من 20% من البشر إلى نسخة وظيفية من هذا الجين، الذي ينتج بروتينًا خاصًا بالألياف العضلية سريعة الارتعاش. عادة، بروتين آخر أقل فعالية يعوض عن نقصه. وجد العلماء انتشارًا مرتفعًا بشكل غير طبيعي للجين النشط ACTN3 بين العدائين الذكور والإناث. على وجه الخصوص، بين العدائين الإناث، تم العثور على نسختين من الجين بتردد أعلى من المتوقع إذا تم اختيار المجموعة عشوائيا.

تحاول العديد من المجموعات البحثية تحديد متغيرات الجينات الأخرى التي تمنح الرياضيين ميزة من خلال زيادة امتصاص الأكسجين، وكفاءة القلب، وإنتاج الطاقة، والقدرة على التحمل، وغيرها من السمات. حتى الآن، تم ربط أكثر من 90 جينًا أو موقعًا كروموسوميًا بالأداء الرياضي، وقد أثار هذا البحث بالفعل جدلًا أخلاقيًا بشأنه. ويخشى المنتقدون من أن يتم تجنيد الأطفال في رياضات معينة بناءً على تركيبتهم الجينية، أو إذا لم يولدوا بمزيج الجينات الصحيح، فلن يُمنحوا أي فرصة للوصول إلى أعلى مستوى من التدريب الرياضي. حتى أن البعض توقع أن يؤدي التهجين الانتقائي إلى إنتاج رياضي خارق.

والنتيجة الأكثر تأكيدًا لمسح جينومات الرياضيين هي اكتشاف أن بعضهم، مثل مونتيرانتي، يحتوي على طفرات جينية تعادل في الواقع التحسين الجيني. وستضيف مثل هذه الاكتشافات قدرًا أكبر من التعقيد إلى المناقشات الأخلاقية حول مستقبل تعاطي المنشطات في الرياضة.

والمزيد حول هذا الموضوع

التعبير الفيروسي بوساطة عامل النمو الشبيه بالأنسولين I يمنع فقدان وظيفة العضلات الهيكلية المرتبط بالشيخوخة. إليزابيث ر. بارتون ديفيس وآخرون. في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية، المجلد. 95، لا. 26، الصفحات 15,603-15,607؛ 22 ديسمبر 1998.

العضلات والجينات والأداء الرياضي. جاسبر إل. أندرسون، وبيتر شيرلنج، وبنجت سالتين في مجلة ساينتفيك أمريكان، المجلد. 283، لا. 3، الصفحات 48-55؛ سبتمبر 2000.

نحو اكتشاف المواهب الجزيئية. غاري تاوبز في يقدم مجلة ساينتفيك أمريكان: بناء نخبة الرياضيين، المجلد. 11، لا. 3، الصفحات 26-31؛ خريف 2000.

التعبير الفيروسي لعامل النمو الشبيه بالأنسولين-I يعزز تضخم العضلات في الجرذان المدربة على المقاومة. سوخو لي وآخرون. في مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقية، المجلد. 96، لا. 3، الصفحات 1097-1104؛ مارس 2004.

إيبويتين على ويكيبيديا

ظهر هذا المقال في الأصل في مجلة Scientific American في مايو 2004