國際奧委會(huì)(IOC)在世界反興奮劑大會(huì)上表示要在2020年東京奧運(yùn)會(huì)引進(jìn)新的興奮劑基因檢測方法,以應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員使用的基因興奮劑。
目前興奮劑的使用手段日益隱蔽,除了傳統(tǒng)藥物之外,隨著基因編輯技術(shù)的進(jìn)步。通過引入外源DNA生效的“基因興奮劑”被不少運(yùn)動(dòng)員偷偷使用。奧委會(huì)將“基因興奮劑”定義為“非治療目的使用以提高運(yùn)動(dòng)能力的基因、遺傳構(gòu)件、細(xì)胞”并列入禁用興奮劑清單。奧委會(huì)的意思是沒病的運(yùn)動(dòng)員不準(zhǔn)改造DNA、RNA、細(xì)胞或者器官,不過西方國家現(xiàn)在就有很多“哮喘運(yùn)動(dòng)員”可以合法用興奮劑(治療哮喘的藥物可以提高肺活量、增加肌肉力量、增強(qiáng)耐疲勞能力),將來百病纏身需要基因治療的運(yùn)動(dòng)員可能也不會(huì)少。
目前人類基因治療技術(shù)的開發(fā)從保守到濫用可以分為四種睛況。
1.體細(xì)胞基因療法,在體細(xì)胞內(nèi)做DNA編輯,但不干預(yù)生殖細(xì)胞。不影響下一代。這是臨床基因醫(yī)療的主流開發(fā)方向。美國人就正在研究用基因編輯治療先天眭視網(wǎng)膜病。
2.對(duì)生殖細(xì)胞修復(fù),修復(fù)導(dǎo)致遺傳疾病的DNA缺陷,雖然修復(fù)操作也不增加人類沒有的基因,但這個(gè)方向已經(jīng)很敏感了,因?yàn)楦脑旌蟮幕驎?huì)遺傳給后代。
3.直接增加額外的基因或切除基因來治病,被判刑的賀建奎就是使用CRISPR/Cas9技術(shù)敲除HIV受體基因制造不會(huì)感染艾滋病的轉(zhuǎn)基因嬰兒,這屬于嚴(yán)重違反科學(xué)倫理規(guī)范的技術(shù)冒險(xiǎn)。
4.基因興奮劑,完全沒有任何醫(yī)學(xué)目標(biāo),純粹為了增強(qiáng)體能而改變DNA或者DNA在人體內(nèi)的表達(dá)方式。這些第一代基因戰(zhàn)士通過改造后的體細(xì)胞分泌出超量的激素或產(chǎn)生更多特種細(xì)胞來獲得持續(xù)的運(yùn)動(dòng)能力提高。
首先回顧一下興奮劑的歷史。從幾千年前古希臘奧林匹克就有運(yùn)動(dòng)員吃毒蘑菇以消除疲憊感。到兩次世界大戰(zhàn)中大量使用精神類藥物消除士兵疲勞,比如俗稱“覺醒丸”的苯丙胺就從二戰(zhàn)一直用到海灣戰(zhàn)爭。后來科學(xué)家發(fā)明了從大豆油中提取豆甾醇的方法,從此運(yùn)動(dòng)員大量使用化學(xué)合成類固醇類藥物提升能力。
隨著反興奮劑組織對(duì)化學(xué)類藥物檢查更加嚴(yán)格,有人便用激素類藥物替代化學(xué)合成藥物,比如使用促紅細(xì)胞生成素提高運(yùn)動(dòng)能力。
隨著技術(shù)進(jìn)步可以查出外部注射的激素了,又有人開始通過改變基因,讓細(xì)胞自己制造額外的激素和蛋白質(zhì)。這種改變可能僅存在于肌肉中,而且額外產(chǎn)生的激素或蛋白質(zhì)與人體天然產(chǎn)物完全一樣,很難通過現(xiàn)有的檢測手段檢測到,具有很高的隱蔽性。
本屆奧運(yùn)會(huì)為了應(yīng)付這個(gè)新問題。一方面要求興奮劑檢查實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格制度并使用新技術(shù),另一方面就是長期保存樣品以備復(fù)查。奧委會(huì)2014年將樣本8年保存期延長到了10年。希望用時(shí)間換空間,在新技術(shù)出來以后進(jìn)行復(fù)查。在2016年的某次復(fù)查中就有31名2008年奧運(yùn)會(huì)的運(yùn)動(dòng)員興奮劑陽性,將面臨禁賽和收回獎(jiǎng)牌的處罰。
CRISPR/Cas9是目前基因編輯和基因修飾中效率高、設(shè)計(jì)簡便、成本低廉、技術(shù)門檻低的技術(shù)之一,并因這些優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。該技術(shù)源自噬菌體病毒與細(xì)菌之間感染與免疫關(guān)系:噬菌體利用CRISPR將自身基因注入細(xì)菌,細(xì)菌利用Cas9切除被注入的基因。科學(xué)家利用這種注入和切除過程研究出可以高效準(zhǔn)確地編輯基因序列的體系,該體系最重要的優(yōu)勢是Cas9蛋白可在多個(gè)不同的gRNA的引導(dǎo)下同時(shí)靶向多個(gè)基因組位點(diǎn)。