基因兴奋剂将挑战“北京2008”
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2004年雅典奥运会已经顺利落下帷幕，但世界反兴奋剂机构(WADA)的官员们仍兴奋不起来，不仅是因为在本届奥运会举办期间仍爆出了为数不少的违禁药物丑闻，而且所谓“道高一尺，魔高一丈”，随着科学和医疗的发展，高科技手段将进一步挑战WADA一向引以为傲的口号——玩真的(pkay true)，目前最先进且已经迫在眉睫的当属基因兴奋剂(gene doping)。
基因兴奋剂是指通过改良遗传学成分来使机体产生更多激素、蛋白或其他天然物质，从而增进运动能力。基因兴奋剂是随着基因治疗技术的发展而诞生的，其与普通基因治疗的不同在于将服务对象从患者变成了健康的职业运动员。
体育官员和科学家们预测，没有基因兴奋剂介入的奥运会将成为历史，2004年雅典奥运会可能是最后一届这样的运动会，2008年的北京奥运会将面临基因兴奋剂(尤其是肌肉基因兴奋剂)的严峻挑战!
肌肉基因兴奋剂的诞生
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对肌肉基因兴奋剂的关注源于美国宾夕法尼亚大学Sweeney等发表在今年3月的J Appk Physiok(2004 96 1097)上的文章。Sweeney等的初衷是想通过基因治疗来造福那些因衰老或疾病导致肌营养不良的人，主要包括以下几类：一是老年人，二是肌营养不良性疾病，常见类型为Duchenne肌营养不良症，一种缺乏抗肌营养不良蛋白(dystrophin)的遗传性疾病；三是宇航员和长期卧床者的废用性肌营养不良。
肌肉基因治疗的原理 肌纤维(细胞)的外形、细胞核数和成分都与普通细胞不同(图1)。肌肉收缩由肌小节的协同收缩所致，收缩期间产生的能量若不加以疏导，就会损伤肌纤维，而抗肌营养不良蛋白正是将这些能量传过细胞膜而保护肌纤维的物质。但即使有抗肌营养不良蛋白的缓冲作用，在正常运动过程中肌纤维仍会受到损伤，事实上，这也正是锻炼之所以可以使肌肉块体积和肌力增加的原因之一。肌纤维的这种微观撕裂可以发出一种激发组织再生的化学信号，促进肌原纤维增生。新肌原纤维的产生需要细胞核内相关基因的激活，而当新肌原纤维的需要量非常大时，就需要依赖卫星细胞产生更多的细胞核。卫星细胞为肌肉特异性干细胞，其分裂增生所产生的一部分子代细胞可与肌纤维融合，并将它们的核贡献给肌纤维(图2)。这个过程受促生长因子和抗生长因子的影响，胰岛素样生长因子(IGF-1)可促进卫星细胞分裂，而肌细胞生长抑素(myostatin)则抑制其增殖，因此可以针对这些影响因素来设计增强肌肉的方法(图3)。
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AAV-IGF-1基因治疗在动物中试验成功 Sweeney等和哈佛大学的Rosenthak等在7年前开始了应用IGF-1来改变肌肉功能的尝试。他们选择了转基因技术中常用的腺相关病毒(AAV)作为载体，使其携带上只在骨骼肌中产生IGF-1的合成基因。当AAV-IGF-1被注入年幼小鼠的肌肉后，其肌肉增强了15%～30%，即使在不运动的小鼠中也能达到如此效果；而中年小鼠在注射AAV-IGF-1后，年老时肌肉不再衰弱。
为进一步评估这种疗法的安全性，Sweeney等建立了骨骼肌中含过量IGF-1的转基因小鼠模型。结果显示，这些小鼠的其他器官和组织发育都正常，仅骨骼肌比一般小鼠增强了20%～50%，而当这些小鼠年老时，肌肉仍保持了年幼鼠才有的再生能力。更重要的一点是，血循环中IGF-1水平并不高，这就可避免增加发生心血管疾病和肿瘤的危险。接下来的研究还表明，过量IGF-1可加快损伤肌肉的修复速度，即使在患有严重肌营养不良的小鼠中亦如此。
Sweeney等又和得克萨斯大学Farrar等一起进行了大鼠研究。他们将AAV-IGF-1注入大鼠的一条腿，然后让这些大鼠接受为期8周的重量训练。结果显示，在训练结束后，治疗腿的肌力是同一动物对照腿的近2倍，而在停止训练后，治疗腿的肌力丧失速度也比对照腿慢得多。即使在不运动的大鼠中，AAV-IGF-1治疗也能使肌力增强15%，与此前在小鼠实验中所观察到的相似。Sweeney等还计划在犬类中继续AAV-IGF-1基因治疗的研究。
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此外，其他研究人员也已经开始了其他类型的肌肉基因治疗的研究，例如通过控制快、慢纤维的数量或比例来改变爆发力或耐力。
自从文章发表后，Sweeney就被来自世界各地的电话和E-maik包围，其中一半来自患者，另一半则来自从生理上看可能最不需要接受这种治疗的职业运动员。如果采用基因兴奋剂可以达到甚至超越锻炼所能达到的效果，那么何乐而不为呢？此外，基因兴奋剂的产物可能仅存在于肌肉中，无法通过血、尿等体液检测到，而且与天然产物完全一样。唯一能检出特殊的合成基因或载体的方法是肌肉活检，但由于许多人可天然感染AAV这种无害的病毒，因此仅仅检出AAV并不能得出使用基因兴奋剂的结论。况且，又有哪个运动员愿意在比赛之前接受有创性活检呢？因而，目前要检出基因兴奋剂非常困难。
基因治疗安全性难保障 包括AAV-IGF-1在内的基因治疗目前还存在很多悬而未决的问题，其中最主要的是安全性问题。一是由于IGF-1是一种强效生长因子，故具有诱发肿瘤的危险；二是肌肉在短时间内增长速度太快，会不会引起骨折或肌腱断裂？也许对于职业运动员和健康的年轻人来说不太可能，但对于本身就可能存在骨质疏松症的老年人就比较危险。
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纵观人类的基因治疗历程，其潜在危险不容忽视，至今已有数人在治疗试验中死亡，而法国2例重症联合免疫缺陷(SCID)患儿在基因治疗后发生了白血病。
以其他组织为靶位的基因兴奋剂研究 针对肌肉的基因治疗即将成就第一个基因兴奋剂，以其他组织为靶位的基因兴奋剂最终也将接踵而来，例如科学家们已在动物中进行了EPO基因治疗的尝试，但结果并不理想，该治疗不但具有引起早熟的潜在危险，而且分别在猴子和狒狒中进行的EPO基因治疗都显示，这2种动物的红细胞数在10周内几乎翻了一番，导致血液过稠而不得不进行稀释来避免心衰。
WADA将力拒基因兴奋剂
虽然目前还没有检出基因兴奋剂的有效方法，但是为了取得反基因兴奋剂战斗的主动权，WADA已于去年将基因兴奋剂列入禁用药物和方法之列。 WADA主席Pound说：“我们希望金牌给予那些诚实竞争的运动员，而不是他们背后的药剂师或技术人员；我们需要的是运动员，而不是角斗士；我们需要的是真正的人，而不是突变体”。同时，WADA和美国反兴奋剂机构(USADA)正在加速研究和开发新的遗传学检测技术。
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WADA和国际奥林匹克委员会(IOC)都担心，一些使用了基因兴奋剂的运动员可能会出现在2008年北京奥运会上，而英国佩斯利大学Miah却认为基因兴奋剂的出现可能比所设想的要早，在今年的雅典奥运会上就不能排除有人使用了基因兴奋剂的可能。
WADA固然可以下禁令，但却禁止不了在兴奋剂事件中一直占据了重要地位的黑市研究和黑市交易。有些运动员已经开价10万美元要求获得基因治疗，重赏之下必有勇夫，况且要建立一个黑市基因治疗实验室并非难事，其造价仅约10万至100万美元，所需技术在科学文献中都能找到，大多数分子生物学研究生都能胜任该工作。在基因治疗技术尚未成熟之前，这些无保障的应用可能会造成很多悲剧事件，将那些年轻而健康的生命置于这些不必要的危险之中，是愚蠢而不道德的。但是，如果到了基因治疗技术真正成熟并广泛应用的那一天，社会伦理学立场也许也会出现相应改变，到那时对运动员进行的基因治疗是否还被称为基因兴奋剂，就得另论了。, 百拇医药(章严)