“大只佬”基因與奧林匹克的末日
世界反興奮劑機(jī)構(gòu)(World anti-Doping Agency,簡稱WADA)的口號是“玩真的”(Play True)。有人惡作劇,說后面應(yīng)該加上問號或省略號,才更符合這些年來WADA面臨的“道高一尺,魔高一丈”、“屢敗屢戰(zhàn),屢戰(zhàn)屢敗”的實際。*近,一個叫李·斯溫尼(Lee Sweeney)的生理學(xué)教授給WADA描繪出一個更加噩夢般的未來:一旦肌肉基因療法被用作新的“基因興奮劑”,體育運動的“真”和“假”將越來越難以區(qū)分,“玩真的”的日子可能將永遠(yuǎn)成為歷史。
■ “一個幽靈,一個基因興奮劑的幽靈,正在全世界的運動場上徘徊……”
在雅典奧運會還有一個月就要召開的時候,這樣的預(yù)言多少有些不合時宜搏眼球的意味。但賓夕法尼亞大學(xué)生理學(xué)系主任李·斯溫尼教授*近之所以成了科學(xué)界的風(fēng)頭人物,卻不盡是搭了奧運的便車。在7年多的艱苦工作后,他率領(lǐng)的研究小組終于發(fā)現(xiàn)了一種能夠有效補(bǔ)償由衰老和**而導(dǎo)致的肌肉缺失的基因療法。然而,在病人還未能從此種療法中獲益之前,一些職業(yè)運動員已經(jīng)開始考慮,如何把它變成一種新形式的、不易被察覺的興奮劑,從而提高自己的競技表現(xiàn),獲得更多的榮譽(yù)和獎金。
“一個高中體育教練給我打電話,想要知道,能不能給整個橄欖球隊的成員都試用這種基因療法。他想讓他們的肌肉變得更粗壯,并更容易從運動損傷中恢復(fù)過來,”在接受《發(fā)現(xiàn)》雜志采訪時,斯溫尼說。這完全是他始料未及的。
■ 從MD到IGF-I
盡管“讓肌肉變得更粗壯有力”現(xiàn)在幾乎已經(jīng)成為新的肌肉基因療法的*大賣點,研究人員開始尋求此種療法時的目的卻是雪中送炭,而非錦上添花。
在發(fā)表于《科學(xué)美國人》雜志上的文章中,斯溫尼指出,隨著生活水平的提高和醫(yī)療條件的改善,現(xiàn)在的人比從前更容易活到**十歲,而且依然保持相當(dāng)好的健康狀況。然而,伴隨衰老而來的體弱無力卻給老年生活帶來許多煩惱。從30歲到80歲,人體肌肉的總重和力量*多會減少1/3。隨著肌肉力量的減少,人體更容易失去平衡,也更容易摔倒。老年人骨骼相對脆弱,摔倒后往往導(dǎo)致嚴(yán)重的骨盆骨折或其他傷害,此后的生涯就只能在輪椅或病床上度過。
與衰老同步的骨骼肌缺失幾乎出現(xiàn)在所有哺乳動物的身上。一般認(rèn)為,這可能是日常肌肉損傷未能完全修復(fù)而累積下來的結(jié)果。有趣的是,這種因衰老而產(chǎn)生的改變與一些病理性的肌肉萎縮癥非常相似,只是進(jìn)程緩慢得多。
幾乎每3500個新生男嬰中,就會有一個患上遺傳性的杜興氏肌營養(yǎng)**癥(Duchenne muscular dystrophy)?;颊唧w內(nèi)缺乏一種保護(hù)肌纖維免受日?;顒觽Φ摹癲ystrophin”蛋白質(zhì),盡管肌肉仍能自行修復(fù),但卻跟不上損傷的速度。衰老的肌肉情形略有不同。損傷的速度是正常的,但修復(fù)速度卻漸漸放慢。兩者的結(jié)果都是肌纖維逐漸死去,被侵入性纖維組織和脂肪所替代。
與之相對應(yīng)的,是微重力環(huán)境中的宇航員和一些喪失活動能力的患者經(jīng)常出現(xiàn)的嚴(yán)重骨骼肌缺失。在這種情況下,肌肉的自行修復(fù)和生長機(jī)能完全停止,肌細(xì)胞的死亡速度卻加快了。目前,科學(xué)界仍不完全了解這種廢用性肌萎縮的現(xiàn)象,但可以從進(jìn)化的角度加以解釋:維持骨骼肌從新陳代謝上看相對代價較高,用進(jìn)廢退則能夠有效的節(jié)約能量。在經(jīng)常被使用的肌肉中,持續(xù)增加的負(fù)荷會發(fā)出一種信號,增加單個肌纖維的細(xì)胞成分,改變它的纖維類型,甚至是增加新的肌纖維。這也是為什么運動員必須要堅持進(jìn)行有針對性的器械訓(xùn)練,才能維持粗壯而有力的肌肉,一旦停訓(xùn)便會迅速發(fā)胖的原因。
通過對肌肉自然形成和缺失的機(jī)理加以了解,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了生長因子IGF-I和抑制生長因子myostatin。前者能夠促使肌纖維中的細(xì)胞大量分裂,后者則會抑制這種增殖過程。如果能夠增加肌細(xì)胞中IGF-I因子的數(shù)量,構(gòu)成肌肉的肌原纖維就會大量增加。
■ 生物學(xué)上的“特洛伊木馬”
在日常的訓(xùn)練中,肌肉拉伸會發(fā)出某種化學(xué)信號,促使IGF-I因子的自然生成。對于老年人和肌肉萎縮癥患者,這個過程的效率變得相當(dāng)?shù)拖?。研究人員想出的辦法,就是人為地向他們的肌肉中增加IGF-I因子,用化學(xué)的方法模擬鍛煉的效果。在這里,斯溫尼率領(lǐng)的研究小組遇到了**個障礙。
“我們知道,如果單獨注射IGF-I蛋白,它在幾個小時里就會消失。但是,一旦一個基因進(jìn)入了細(xì)胞,卻可以在該細(xì)胞的整個生命周期中發(fā)揮作用,而肌纖維都是非常長壽的。給老年人注射一劑IGF-I基因,效果可能持續(xù)他的余生。因此,我們將注意力轉(zhuǎn)向了尋找直接把IGF-I因子送到肌肉組織中的辦法上,”斯溫尼說。
*終,研究人員找到了目前被許多其他基因療法研究者共同采用的辦法:使用病毒作為載體。同希臘傳說中的特洛伊木馬一樣,病毒特別擅長于穿透細(xì)胞膜,將自身的基因帶入宿主細(xì)胞,然后完成大量的自我復(fù)制。斯溫尼選擇了一種名為AAV的微小病毒作為載體。這種病毒很容易感染人的肌肉,但卻沒有導(dǎo)致任何已知的**。
研究人員對病毒加以改造,使其帶有一種只在骨骼肌中生成IGF-I的合成基因,并在普通老鼠身上加以試驗。在給年輕老鼠注射了這種AAV-IGF-I合成物后,老鼠肌肉的平均大小和增長率比對照組增加了15%到30%。而對于那些已經(jīng)中年的老鼠,注射的藥劑使它們在年老時肌肉不再變得衰弱。
為了評估這種療法的**性,研究人員通過基因改造,制造了一批骨骼肌中IGF-I分泌過量的老鼠。結(jié)果令人鼓舞,它們的發(fā)育一切正常,只是骨骼肌比通常的老鼠大20%到50%。而且,合成物只會提高肌肉中的IGF-I含量,并不影響血液。這點十分重要,因為過高的IGF-I血濃度已經(jīng)被證實會導(dǎo)致心臟病和癌癥。接下來的實驗還表明,過量的IGF-I可以加快肌肉的自我修復(fù),即使對于那些患有嚴(yán)重肌肉萎縮癥的老鼠也不例外。
■ 貓鼠游戲
斯溫尼的成果打破了以往被視為顛撲不破的用進(jìn)廢退原理,具有諷刺意味的是,對這個成果*感興趣的,卻是那些從生理上看可能*不需要這種療法的人群:職業(yè)運動員。
以往,也有一些**療法可以獲得與基因療法類似的效果,促進(jìn)健康人肌肉的迅速增長。采用這種療法相對簡單,而且一旦出現(xiàn)問題即可停藥。但是,對于想通過服藥來提高成績的運動員來說,**療法有著固有的兩大缺陷:不能有針對性地增強(qiáng)特定肌肉;比較容易通過尿液、血液或唾液檢出。而這兩點正是基因療法的擅長之處。
AAV-IGF-I基因療法不僅能夠使運動員按照自己的需要塑造各處的肌肉,還能讓他們不必?fù)?dān)心受傷的危險。斯溫尼預(yù)測,短跑和舉重運動員會是從中獲益*多者。他們可以在比賽中放心盡力一搏,不必像以前那樣為未來的運動生涯考慮,因為在接受基因療法后,他們的肌肉將能很快的從損傷中恢復(fù)過來。這樣的結(jié)果,可能是以前根本無法想象的新的世界紀(jì)錄,以及32歲退役的規(guī)律永遠(yuǎn)變成歷史。
斯溫尼指出,如果運動員采取了類似于AAV-IGF-I的基因療法,在他們的血液或尿液中將無絲毫痕跡可尋。只有對特定的肌肉進(jìn)行活組織切片檢查,才能通過合成基因或病毒載體的存在判定運動員是否有**的行為??墒?,許多人會自然感染AAV病毒,因此,它的存在并不能作為定罪的確定證據(jù)。而且,哪個運動員會愿意在比賽前讓人在自己寶貴的肌肉上動刀呢?這顯然是難以操作的。
缺乏有效的檢測辦法,同時伴隨著顯而易見的潛在利益,這就無怪乎反興奮劑機(jī)構(gòu)對基因興奮劑的出現(xiàn)憂心忡忡了。像斯溫尼所指出的,單純從技術(shù)上看,AAV-IGF-I療法是一個實驗室里的研究生就可以勝任的工作。何況,在此以外,新的基因興奮劑療法也層出不窮。據(jù)*新報道,一種可以增加肌肉中血液含氧量的EPO基因療法已經(jīng)在動物實驗中獲得了成功。世界上*有名的興奮劑丑聞之一即與EPO有關(guān),在1998年的環(huán)法自行車賽中,整隊自行車手因被發(fā)現(xiàn)服用EPO而遭驅(qū)逐,但迄今為止,EPO仍是被濫用*多的興奮劑之一。
研究人員和反興奮劑機(jī)構(gòu)一直提醒公眾,新的基因療法雖然鼓舞人心,但在目前的階段,對其**性的認(rèn)識卻相當(dāng)有限。而在只完成了初步動物實驗的情況下,人體試驗不僅是不合法的,也是極其危險的。不過,很難相信這樣的說辭對身處激烈競爭的運動員有足夠的說服力?;蛟S,更好的辦法是聽取斯溫尼的建議,珍惜即將到來的雅典奧運會:“因為這可能是*后一屆‘干凈’的奧運會了?!?
興奮劑之害愈演愈烈 基因醫(yī)學(xué)研究竟面臨被利用
興奮劑爭奪戰(zhàn)新戰(zhàn)場自1999年世界反興奮劑組織成立以來,該組織就和那些“消息靈通、裝備精良”的運動員們展開了你追我趕的“長跑競賽”,日前出版的美國《時代》周刊稱,在這場似乎看不到盡頭的“比賽”中,基因工程已經(jīng)成為雙方爭奪的重點,而以**為目的的基因醫(yī)學(xué)研究正面臨被無良運動員所利用的境況。
以基因為基礎(chǔ)的化合物是目前困擾反興奮劑組織的一大難題,因其主要組成部分是可以構(gòu)建肌肉和補(bǔ)充血液的細(xì)胞。補(bǔ)充血液的細(xì)胞可以讓運動員更有耐力,而構(gòu)建肌肉的細(xì)胞則可以讓運動員更加強(qiáng)健。與以往的合成類固醇相比,以基因為基礎(chǔ)的化合物之所以很難被查出,是因為這些化合物能直接到達(dá)肌肉并在那里起作用,它們極少進(jìn)入血液和尿液,因此也就很難追尋它們的蛛絲馬跡。盡管基因興奮劑還處在實驗階段,世界反興奮劑組織已經(jīng)開始著手研究對策,以便找出那些利用這一方法改變自己能力的運動員,并得到了許多來自科研人員的幫助。
美國賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的生理學(xué)教授H·李·斯威尼博士承認(rèn),現(xiàn)在已經(jīng)有一些運動員讓科研人員通過基因技術(shù)賦予他們更強(qiáng)的力量和更快的速度。

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