赛场基因战
作者:彭方晴 更新时间:2011-6-15 16:00:05 来源:湖南省株洲市第十八中学 【字号:
大 中 小】 浏览
次
早在2001年北京申奥成功之时，有人就担心“无需训练不怕药检”的“转基因运动员”将出现在北京奥运赛场上。近年来，科学家一直致力于相关检测技术的研究。现在，奥运会即将拉开帷幕，“基因战斗”也将随之打响。
对那些肆无忌惮的奥运选手而言，服用禁药或激素已是上个世纪的事了。他们正迈向更加危险的一步：基因改造，即把能够提升力量或耐力的基因永久地嵌入DNA.
“一旦将基因植入，你终其一生都将带着它生活，”化学家拉里•鲍尔斯说：“这一切无法逆转，你不可能再把它取出来。”
科学家们研发基因修补技术，是为了治疗遗传病。这种实验性的医学技术是在不断的失败中发展的，刚刚取得一点进步，运动员和教练们就盯上了它。世界反兴奋剂机构（WADA）2003年就颁布了不得使用“基因兴奋剂”的禁令。但是，禁令从来挡不住冒险者的脚步。2006年，德国田径教练托马斯•斯普林斯坦被控让队员服用禁药。在一场庭审中，检察官宣读了斯普林斯坦写的一封邮件，其内容令整个体育界震惊。“新药Repoxygen十分抢手，”信中说：“请给予新的指示，以便我在圣诞节前订购。”
Repoxygen不是另外一种荷尔蒙或者类固醇，它是一种实验性病毒，可以往服用者的DNA中嵌入治疗基因，促使人体内产生更多的红细胞生成素（EPO）。EPO是禁药追求者的最爱，因为它可以增进人体血液供氧能力，提高其耐力。制药公司研制Repoxygen本是为了治疗严重贫血症，结果却诱惑了斯普林斯坦等“心怀叵测”之辈。
的确，对于运动员来说，基因改造的吸引力难以抗拒。2004年，加州生物学家埃文斯用类似技术“造”出了“马拉松老鼠”。他往老鼠体内嵌入含有PPAR-delta蛋白质的基因，它可以加速脂肪燃烧，将之转化成能量，还能将老鼠的“快肌肉”转化成“慢肌肉”，增进其耐力。结果，在未经训练的情况下，受试鼠在跑步机上连续跑动的时间和里程比普通老鼠多出一倍。
埃文斯说，研究成果公布后，不断有好奇的教练和运动员向他打听这件事。“有些运动员会来听我的讲座，然后直接拿着话筒问：‘如果我注射了这种基因，它能和EPO以及生长激素一起发挥作用吗？’我的意思是，他们就是这么公开，毫不隐讳。”
因此，就在埃文斯宣布“马拉松老鼠”出炉的同时，WADA宣布启动有关基因改造检测技术的研究项目。
加州大学基因治疗专家、WADA反基因改造委员会主席弗里德曼说，在运动界，基因改造行为基本上是不可避免的。但是，在基因治疗开始取得重大突破的时候，相关检测技术却相对落后。事实证明，了解运动员是否在体内嵌入了陌生基因是一个可怕的挑战。嵌入基因可能与自然基因一模一样，无法区分；此外，顶级运动员可能本来就具备普通人没有的特殊基因。目前，科学家主要是以遗传学对付遗传学，他们利用最先进的基因测序和蛋白质活性建模技术寻找可疑的基因改造痕迹，但难度之大，不亚于在一个大草堆里寻找一根草。
最直接的办法是在人体大约60亿个基因编码中寻找嵌入基因。在基因治疗临床实验中做到这一点很容易，科学家们知道嵌入基因的精确序列，也知道该基因会在染色体的什么位置结束。但是偷偷“基因改造”的情况就复杂多了。“你不知道基因会被嵌在什么地方，用的是什么载体，什么基因，”弗里德曼说：“你不知道该去哪儿看，因此必须每个地方都看到。”
另外一个困难是，外来基因的副本不一定存在于全部细胞里。携带基因的病毒会选择性地瞄准一些组织，比如肌肉或者肝脏。有些血细胞可能会含有这些基因信息，但问题是，从运动员身上抽取的血样并不一定包含了该基因。因此，反兴奋剂官员不得不动用活检仪器，直接在肌肉组织中采样，这难免有点痛苦。
“没有运动员会同意进行肌肉活检，”弗里德曼说：“除非他不想比赛了。”
不过，在某些情况下，直接检测行之有效。埃文斯说，人工嵌入的PPAR-delta基因比天然基因小得多，以方便病毒携带。此外，基因可能会在平常不活跃的组织内扎营，令检测变得一目了然。比如说，制造红细胞的EPO蛋白通常是在肝和肾里产生，但基因改造后，它可能会直接出现在肌肉组织里。这种把戏很容易被发现。
另一个办法是使用医学成像技术，比如PET扫描。巴塞罗那市立医学研究院的乔迪•瑟古拉和同事们给EPO制造过程中形成的分子加上了轻微放射性“标记”，他们发现，标准的PET扫描可以定位这些放射能，揭示实验鼠体内哪些地方在制造EPO，进而发现“改造”痕迹。
由于放射能相对温和，医学成像技术常常利用这些标记诊断疾病，不会带来大的风险。但是弗里德曼指出，要求运动员进行这样的检查还是可能引起争议。
在这种情况下，有些科学家放弃寻找嵌入基因本身，转而在人体内搜寻滤过性病毒传染的迹象。即便是被弱化的病毒也会引起温和但特殊的免疫反应，会在血检中表现出来。
这种检测方法面对的最大挑战是，病毒并非植入基因的唯一手段。“事实上，可以不使用病毒，直接把裸基因嵌入人体组织内，”埃文斯说，这种操作只需一个注射器：“直接嵌入更精确，更难发现。”
这种粗糙的办法不会像注入血流的病毒一样，把基因扩散到人体全身。但是，位于注射点附近的细胞会吸纳嵌入的基因，足以提高运动成绩。此外，合成脂肪球也可以把违禁基因运送到人体内。
为防止违禁者用变换基因“运载工具”的手段来规避检测，科学家们也探索出了第三种检测办法：蛋白质组学技术，即对人体内所有蛋白质进行细致的研究。
人体由组织紧密的蛋白质和基因网构成，无论搭乘什么载体，新的基因进入人体都会带来很多变化。“不管你嵌入什么基因，嵌在什么地方，都会有全身反应，”弗里德曼说：“这可以作为检测依据。”
因此，痛苦的活检可能并不必要，有血、尿、头发甚至汗水等样本已经足够。嵌入基因后，人体蛋白质活动会出现普遍变化，使用新兴的基因组学和蛋白质组学检测工具，科学家们可以同时检测到数千基因或蛋白质的活动水平。弗里德曼将IGF-1基因注射到一种肌肉细胞内，结果发现有数百基因的活动水平发生变化，包括制造胆固醇、类固醇和脂肪酸的基因。而简单的血检就可以发现这些变化。
至于专家们是否为北京奥运会做好了准备，世界反兴奋剂机构没有给出任何暗示，以免基因兴奋剂使用者想出逃避检测的办法。即使检测手段确实落后于奥运会的发展，违禁者也要三思。弗里德曼指出：“我们会把运动员的血样和尿样都保存起来，再过几个月或几年之后，我们还可能利用最新检测手段再次进行检测。”
人们之所以这样做，就是因为有些时候，基因改造的危险也无法阻止一些人铤而走险。
您的位置：