Un poco de historia

El doping o dopaje es la aplicación de métodos y sustancias con una finalidad de mejora del rendimiento deportivo. La lucha contra el dopaje tiene su origen en las décadas posteriores a la II Guerra Mundial, cuando las anfetaminas y los esteroides se popularizaron para tratar miles de dolencias y su uso se extendió a otros ámbitos, entre ellos el deportivo, pero también en las largas noches de estudio de los jóvenes, así como para fines lúdicos. Distintas autoridades como el Consejo de Europa y el Comité Olímpico Internacional (COI) a través de su comisión médica comenzaron a tomar medidas y declararon la guerra contra el dopaje, entendido como un mal a combatir. Desde entonces la política no ha cambiado: el doping está prohibido y debe perseguirse y sancionarse a los que hacen uso de él. Aún así, el camino es menos claro de lo que parece, pues se persiguen sustancias como el cannabis que no benefician a los atletas a no ser que sea para relajarse antes o después de una competición.

Desde los años 60 la prohibición del dopaje recae en dos aspectos. Por un lado el ético, pues se afirma que los atletas deben comparar sus habilidades, fuerza y entrenamiento bajo condiciones de igualdad, aunque podríamos objetar que la igualdad nunca es real porque los condicionantes externos de los deportistas nunca son los mismos. Por otro lado, el médico, pues dichas sustancias pueden causar severos efectos adversos y en algunos casos daño irreversible a corto o largo plazo. Sin embargo, no solo la ingesta de medicamentos puede causar daños severos en los deportistas. Las mismas sesiones de entrenamientos y muchas competiciones obligan a los atletas a llevar a sus cuerpos hasta el límite y más allá, asumiendo riesgos que una persona normal jamás haría como bajar a 100 km/h en bicicleta por una carretera estrecha o hacer una ultratrail de montaña de varias horas en condiciones de frío intenso. Pero como público, todos los que seguimos pruebas como el Tour de Francia participamos del exceso de los deportistas y experimentamos placer viendo el sacrificio de los corredores. Y los deportistas más aún, pues con su esfuerzo pueden alcanzar y superar barreras que se experimentan como eternos momentos de exceso y por ello son tan tentadores. El propio Pierre de Coubertin afirmaba que «el deporte necesita la libertad de alcanzar el exceso. Esta es su esencia, su objetivo y el secreto de su valor moral». No olvidemos que hasta el lema olímpico invita a ir más allá con su famoso “más rápido, más alto, más fuerte”.

Dopaje génico: virus, genes y hormonas

El último escándalo de dopaje ha salpicado a una de las reinas del tenis mundial, Maria Sharapova, la deportista mejor remunerada del mundo. La tenista dio positivo por meldonium en un control durante el pasado Open de Australia. La Agencia Mundial Antidopaje (AMA) incluyó el meldonium dentro de las sustancias prohibidas el 1 de enero de 2016. Al contrario que esta y otras sustancias que aparecen en la lista de la AMA, el dopaje génico (o genético) es muchísimo más difícil de rastrear, pese a estar prohibido por la AMA desde 2004. Un ejemplo es la técnica de interferencia por ARN, quetrata de aprovechar el ARN de silenciamiento o siARN, el cual tiene la capacidad de desactivar determinados genes. Esta es una técnica habitual en los laboratorios de investigación, pero estas moléculas también han llegado al mercado, algunas incluso a través de internet. Están hechas a medida para neutralizar un gen específico, ya que en el dopaje no siempre se trata de activar un gen sino también de desactivarlo. El siARN se probó con ratones, en la alimentación, y —sorprendentemente— funcionó.

El dopaje génico está vinculado al desarrollo de la biotecnología y las terapias genéticas que buscan corregir genes mutados mediante la sustitución o inserción de genes normales. Pero de momento no están teniendo los resultados deseados, tal y como afirma uno de los pioneros de esta terapia, Theodore Friedmann. En este sentido, este dopaje silencioso sería posible gracias a distintos avances de la biotecnología, como el ADN recombinante, que permite combinar material genético de distintos organismos e introducirlo en otro organismo (humano incluido) donde se exprese y reproduzca. También por las endonucleasas de restricción, un tipo de enzima que permiten cortar el material genético por sitios altamente específicos, así como técnicas de mutagénesis dirigida que permiten sustituir un nucleótido por otro.

 Los objetivos del doping génico son los mismos que se buscan con los métodos y fármacos convencionales: retrasar la fatiga, potenciar el desarrollo muscular o incrementar la capacidad aeróbica. La AMA define el dopaje genético como la transferencia de secuencias o ácidos nucleicos completos y el uso de células, modificadas o no modificadas genéticamente. También incluye en esta categoría las sustancias que activen la producción endógena de determinadas hormonas (como es el caso de la famosa eritropoyetina «EPO»). Inyectarse EPO sería un dopaje convencional, pero recibir un tratamiento génico para que el propio cuerpo del atleta produzca más EPO entraría dentro de este tipo de nuevos dopajes silenciosos. La gran diferencia entre el dopaje con fármacos y el genético es que mientras la ingesta de hormonas puede interrumpirse, el material genético implantado dura para siempre o por lo menos mucho tiempo.

Los objetivos del doping génico son los mismos que se buscan con los métodos y fármacos convencionales: retrasar la fatiga, potenciar el desarrollo muscular o incrementar la capacidad aeróbica

La EPO se hizo muy famosa tras el Tour de Francia de 1998 cuando las redadas policiales y la criminalización de los corredores por el uso de sustancias dopantes estuvo a punto de detener la competición. Se sintetizó a mediados de los años 80 y se popularizó en los deportes de resistencia como el ciclismo o el atletismo. La EPO sintetizada recibe el nombre de eritropoyetina humana recombinante (rhEPO) y presenta pequeñas diferencias con la endógena, lo que permiten su detección en los test. La rhEPO se usa para tratar a pacientes con insuficiencia renal crónica. Se trata de una hormona segregada en un 90% por los riñones y en un 10% por el hígado y otros órganos cuando los valores de oxígeno son bajos. Cuando aumenta su presencia en la sangre estimula la eritropoyesis (formación de glóbulos rojos), que a su vez hace incrementar la hemoglobina y el hematocrito. Ello permite que más oxígeno llegue a los tejidos, se incrementa la capacidad aeróbica y se retrasa la fatiga. Ya en 1997, el laboratorio de genética de la Universidad de Chicago consiguió la síntesis de EPO en monos y ratas mediante el uso de un adenovirus defectivo como vector que codificaba la síntesis de EPO, incrementando en un 81% los niveles de hemoglobina y hematocrito. Desde 1985, conocemos el gen de la EPO, un único gen localizado en el brazo largo del cromosoma 7. Este gen solo se activa cuando se registra una falta de oxígeno en algún lugar del cuerpo y el resultado es una hormona que estimula el crecimiento de los glóbulos rojos en el cuerpo y de paso ayuda a incrementar la resistencia del atleta. Lo interesante es que la síntesis de la EPO puede ser inducida mediante factores de hipoxia (bajo contenido de oxígeno en los tejidos, hipoxia tisular) denominados HIF (hipoxia inducible factor) detectados por las células intersticiales del riñón que activan la producción endógena de EPO. Estos factores de hipoxia se activan de forma natural ante situaciones de ejercicio intenso e hipoxia muscular induciendo a la producción de EPO endógena. La EPO producida en el riñón estimula las células madre de la médula ósea para que aumenten la producción de glóbulos rojos.

El gen de la EPO solo se activa cuando se registra una falta de oxígeno en algún lugar del cuerpo

Transferencia de genes exógenos o transgenes

Hace falta algún tipo de vehículo, denominado vector, para transmitir un gen exógeno a un individuo. Por ejemplo, mediante la inyección directa de vectores plasmídicos bacterianos. Los plásmidos son un tipo de genoma secundario y circular que podemos obtener de las bacterias en grandes cantidades e introducir con cierta facilidad en las células para estudiar su expresión. El problema es la baja efectividad del proceso final. Por eso se está intentando vehiculizar las moléculas de ADN recombinante con el gen corregido que queremos implantar mediante nanopartículas. Pero los que ofrecen mejores oportunidades como vectores son los virus. Se usan virus modificados a los que se les quita su capacidad de reproducirse y hacer daño (virus defectivos) y se aprovecha la capacidad de transporte del gen corregido para llevarlo exactamente a las células que queremos. Hay diferentes virus que se usan como vectores, y estos tienen sus propias diferencias. Los adenovirus no integran el gen que transportan en el genoma receptor, con lo que «no deja huella». Sin embargo, los retrovirus sí que lo hacen y, por tanto, este nuevo genoma alterado se va a transmitir a todas las células a partir de la modificada, dejando su rastro. Dentro de los retrovirus tenemos a los lentivirus (como el VIH), que parecen ser los más efectivos e incluso permiten su uso en terapia génica cuando las células ni siquiera se están dividiendo.

Los virus suelen ser muy específicos en cuanto al tipo de célula a la que infectan dentro de un organismo. Básicamente, durante la infección, el virus libera su material genético, este accede al núcleo de la célula receptora y lo «reprograma». A partir de entonces la célula receptora sigue las instrucciones que el virus le haya introducido, en este caso, para obtener un mejor rendimiento deportivo. Estos cambios no se transmiten de padres a hijos porque solo afectan a las células somáticas, es decir, todas excepto el esperma o los óvulos. En el caso de la EPO, los virus introducen genes similares al convencional pero con un alto nivel potencial. Esta técnica ya se utilizó en 1994 con ratas a las que se les inyectó paquetes genéticos mediante un virus que incluía EPO humana y factores de hipoxia. Las alarmas se encendieron en el mundo del deporte cuando Katie Binley y su equipo desarrollaron un virus capaz de mediar la síntesis de EPO humana para tratar la anemia severa. El tratamiento con Repoxygen se lleva a cabo mediante la administración intramuscular directa de un virus inactivado que porta el gen de la EPO bajo el control de factores de hipoxia que inducen a su producción. El virus incluye el gen responsable de la síntesis de EPO y le hace producir eritropoyetina extra. Aún así, estudios recientes sugieren que podría detectarse este dopaje genético porque el ADN de los genes introducidos no contiene intrones, unas regiones que no codifican ningún fragmento de proteína y que únicamente se encuentran en el gen convencional. Ahora bien, regular un gen es mucho más complicado que implantarlo. Max Gassmann, investigador de la eritropoyetina, advierte que los efectos secundarios son muy importantes. Estudios en ratones demostraron que los animales solo son la mitad de longevos y afirma que son propensos a sufrir la rotura de vasos sanguíneos, daños en el hígado, deterioro del sistema muscular, insuficiencia renal, etc. En atletas, con el tiempo, su sangre se volvería muy espesa y la sangre muy viscosa circula y es bombeada por el corazón con mayor dificultad, lo que podría derivar en enfermedades coronarias.

Otro método es el cultivo in vitro de células del propio paciente o de donantes obtenidas mediante biopsia, tratadas y modificadas mediante un virus que asegure que la modificación genética se transmita a las siguientes divisiones celulares e inoculadas nuevamente en el organismo. Tiene la gran ventaja de que permite tratar tipos celulares determinados, habitualmente estirpes musculares. El problema de este método son varios: no mantiene por mucho tiempo unos niveles elevados de producción de EPO; es difícil regular correctamente la expresión génica para evitar un exceso de glóbulos rojos; podrían ser detectadas las células si fuesen de otro donante (alogénicas) y el coste es mucho mayor que el tratamiento in vivo.

Otros genes diana para los atletas

Además de la EPO, el dopaje genético apunta hacia otros genes. Ya se han descubierto más de doscientos genes importantes para el rendimiento atlético. Uno de ellos es el gen del factor de crecimiento insulínico tipo 1, que causa hipertrofia muscular y da fuerza a los músculos. Otro sería el gen de la miostatina. El incremento del tamaño y de la capacidad del músculo se ha constatado en casos donde falta este gen. La vaca azul belga presenta una mutación natural del gen que produce la miostatina que hace que destaque por su musculatura. Por otro lado, el gen endotelial vascular como factor de crecimiento incrementa la producción de nuevos vasos sanguíneos, aumentando el flujo de sangre al corazón, hígado, músculos, pulmones... lo cual retrasa la fatiga. Por último el gen de la leptina, una hormona relacionada con la sensación de hambre y resistencia, cuando se inyecta permite la pérdida de peso.

Ya se han descubierto más de doscientos genes importantes para el rendimiento atlético

La detección del dopaje genético parece que será fundamentalmente indirecta al recaer en encontrar las consecuencias de su uso, puesto que no deja huella en la sangre o en orina (los genes están en el núcleo de cada una de las células de nuestro cuerpo). Ejemplo de ello pueden ser las respuestas inmunes del organismo ante los virus usados como vectores, aunque no siempre será posible diferenciarlas de infecciones naturales. Los métodos del futuro también deberán contemplar la posibilidad de observar variaciones en la expresión de los genes y plantear que pueden ser debidas a una modificación genética. Hoy por hoy, al tomar una muestra a un deportista, esta se divide en dos: una parte es sometida a análisis bioquímico y la otra se almacena y se usa en caso que aparezca doping y el atleta lo niegue. Si no aparece ninguna sustancia dopante se guarda en la nevera ocho años por si salen nuevos métodos de control en el futuro, tal vez de dopaje génico.

Para saber más:

• Baoutina, A., Coldham, T., Bains, G.S., & Emslie, K.R. (2010). Gene doping detection: Evaluation of approach for direct detection of gene transfer using erythropoietin as a model system. Gene Therapy, 17 (8), 1022-1032
• Binley, K., et al. (2002). Long-term reversal of chronic anemia using a hipoxia-regulated erythropoietin gene therapy. Blood, 100 (7), 2406-2413
• Dimeo, P. (2007). A History of drug use in sport 1876-1976. Beyong good and evil. J Sports Sci Med., 6(3): 382
• Jelkmann, W. (2009). Erythropoiesis stimulating agents and techniques: A challenge for doping analysts. Current Medicinal Chemistry, 16 (10), 1236-1247
• Jelkmann, W., & Lundby, C. (2011). Blood doping and its detection. Blood, 118 (9), 2395-2404.
• Unal, M., & Ozer, D. (2004). Gene Doping in Sports. Sport Medicine, 34 (6), 357-362
• Wells, D.J. (2008). Gene doping: the hype and the reality. Br. J. Pharmacol, 154 (3), 623-631
• La Noche Temática. Dopaje genético.