Gene Editing: Die Zukunft der olympischen Leichtathletik oder eine drohende Krise?

Die Russische Föderation nimmt nicht an den Olympischen Spielen 2020 in Tokio teil. Ihre Athleten tragen weder die charakteristischen Streifen in Weiß, Blau und Rot noch ihre Flagge. Im Jahr 2017 verbot das Internationale Olympische Komitee Russland die Teilnahme an dendie Olympischen Spiele. Ihre Anklage? Doping.

Nach einer unabhängigen Untersuchung unter der Leitung der Welt-Anti-Doping-Agentur WADA fanden Ermittler heraus, dass russische Beamte die Athleten des Landes dopingten und ihnen leistungssteigernde Medikamente zur Verfügung stellten, die ihre sportlichen Fähigkeiten der Elite aufladen. Die Untersuchung löste einen massiven öffentlichen Aufschrei aus.auf der ganzen Welt und besiegte eine Reihe von Athleten, die maßgeblich zum Erfolg der Nation bei den Olympischen Winterspielen 2014 in Sotschi beigetragen hatten.

Aber was wäre, wenn sie keine leistungssteigernden Medikamente genommen hätten? Was wäre, wenn Sportler sich mehr inneren Veränderungen zuwenden könnten, um ihre Athletik zu verstärken?

Das ist das Versprechen – und die Gefahr – der Gen-Editierung. Die Genom-Editierung ermöglicht es Wissenschaftlern, die DNA in einem Organismus zu verändern, sei es durch Hinzufügen, Subtrahieren oder Ändern des genetischen Codes an einer bestimmten Stelle. Es gibt viele Methoden zur Bearbeitung von DNA,aber die am häufigsten genannt sind CRISPR-Cas9 und TALENsund die Auswirkungen nicht nur auf die Olympischen Spiele, sondern auf alle Sportarten verdienen ernsthafte Beachtung.

Gen-Editing-Methoden

Zwei der Erfinder des CRISPR Technik, Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier, erhielten für ihre Entwicklung den Nobelpreis für Chemie. CRISPRs oder Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats sind wiederholte DNA-Sequenzen, die mit einzigartigen Sequenzen von Spacern durchsetzt sind. CRISPRs kommen natürlich vor – sie sindvon Bakterien und Archaeen verwendet, um Krankheitserreger abzuwehren, indem sie das genetische Material des Eindringlings zerschneiden und diese Scheiben als eine Art „Bibliothek“ in das eigene Genom einfügen“ den Erreger und bekämpfen ihn in Zukunft besser.

Wie haben wir diese mikrobielle Abwehr in ein Gen-Editing-Kraftpaket verwandelt? Alles beginnt mit RNA. Die Spacer-Sequenzen von CRISPR können in RNA-Sequenzen übertragen werden – die A, C, G und U. Die RNA dient als Leitfaden, wodurch das CRISPR-System an eine bestimmte Stelle auf der DNA gebracht wird. Das Cas9-Enzym oder andere Enzyme werden verwendet, um an diese DNA-Position zu binden und gibt ihm einen Schnipsel, der Alarmsignale innerhalb der Zelle aussendet. Die Zelle versucht verzweifelt, dieDNA zerschneiden und dabei die Enden wieder zusammenfügen, diesmal ohne das Gen oder die Gene, die das Enzym abgeschnitten hat.Das Ergebnis: Wissenschaftler können Teile der Gene oder Sequenzen der DNA aktivieren oder löschen, die eine Funktion des Organismus verändern.

TALENe, oder Transcription Activator-Like Effector Nucleases, ist eine weitere Methode, die zur effizienten Gen-Editierung verwendet wird. Bakterien der Gattung Xanthomonas richten verheerende Schäden an Pflanzen an, indem sie ein Protein namens TAL injizieren, das die Gene einer Pflanze lahmlegen kann. Dieses Protein könnte für Pflanzen schlecht sein.Aber für Wissenschaftler hat es die Welt der Gen-Editierung noch mehr geöffnet. TAL besteht aus Abschnitten, die bestimmte DNA-Nukleotide identifizieren können, und das Basteln an diesen Abschnitten ermöglicht es Wissenschaftlern, Gene zu lokalisieren, die sie bearbeiten möchten. Wenn TAL mit Endonuklease abgeglichen wird, die Bakterien verwenden, um pathogene DNA zu zerstören, bildet es das TALEN-System – TAL-Protein und ENdonuklease.

Biologie und Sportlichkeit

Während der Olympischen Spiele sind die physiologischen Fähigkeiten von Spitzensportlern klar, egal ob es sich um langgliedrige Volleyballspieler oder muskulöse Gewichtheber handelt. Es überrascht nicht, dass die physiologischen Vorteile je nach Sportart variieren, aber es können eine Reihe genetischer Vorteile entstehen.

Lance Armstrong galt vor seinem berüchtigten Dopingskandal als einer der talentiertesten Radsportler der Geschichte. Armstrong hatte auch ohne leistungssteigernde Medikamente eine genetisch kraftvolle Statur für den Radsport: Er hat einen höheren maximalen Sauerstoffverbrauch als der DurchschnittsmenschEs wurde angenommen, dass der maximale Sauerstoffverbrauch oder VO2max ausschließlich auf Bewegung basiert, aber die Trainierbarkeit von VO2max und VO2max im weiteren Sinne nimmt zunehmend zuassoziiert mit Genetik.

Michael Phelps, der meistdekorierte Olympioniken aller Zeiten, produziert natürlich die Hälfte der Milchsäure von anderen olympischen Schwimmern. Wenn wir energiereiche Aktivitäten ausführen, wechselt der Körper von der aeroben Energieerzeugung mit Sauerstoff auf die anaerobe Energieerzeugung ohne Sauerstoff. Während dieses Prozesses baut der Körper eine Substanz namens Pyruvat in Milchsäure ab. Dies Milchsäure ermüdet die Muskeln und hinterlässt das nur allzu bekannte brennende Gefühl beim Training. Da Phelps nicht so viel Milchsäure hat, kann er sich schnell von hochintensiven Aktivitäten erholen.

In den letzten Jahren gab es große Kontroversen um Testosteron und weibliche Athleten.

Erst vor kurzem wurde die namibische Olympiateilnehmerin Christine Mboma von der Teilnahme am 400-m-Rennen ausgeschlossen, weil sie Testosteronspiegel waren zu hoch. Es ist erwähnenswert, dass Testosteron, obwohl es eine Rolle spielt, möglicherweise nicht das wichtigste Element bei der sportlichen Leistung ist.

Viele Studien, die einen Zusammenhang zwischen Hormon und Athletik in Verbindung bringen, sind von Natur aus fehlerhaft, da sie die Auswirkungen von exogenem Testosteron testen – im Wesentlichen testen sie die Auswirkungen von Doping und nicht von natürlich vorkommendem Testosteron. Etwa 1 von 4 männlichen Olympioniken hat einen Testosteronspiegel, der so hoch istsind geringer als bei den meisten Männern vorhanden und viele dieser Athleten nahmen an Sportarten wie Gewichtheben und Leichtathletik teil, die oft mit Testosteron in Verbindung gebracht werden.

Genetisch verändernde Athleten

Hier ist die Frage: Könnten wir mithilfe von Genome Editing Designer-Elite-Athleten erschaffen? Es ist kompliziert.

Im Jahr 2018 wurde bekannt, dass Zwillingsmädchen in China wurde gentechnisch verändert mit CRISPR, um immun gegen HIV geboren zu werden. Durchgeführt von He Jiankui, soll das Experiment das CCR5-Gen neutralisiert haben, das es HIV ermöglicht, ein Individuum zu infizieren. He Jiankui wurde später zu drei Jahren Gefängnis verurteilt.

Die Ethik hinter der Genom-Editierung beim Menschen ist jedoch heiß umstritten. Die US National Academy of Sciences und die National Academy of Medicine haben ein interdisziplinäres Komitee eingerichtet, um die regulatorischen Standards und die Ethik der menschlichen Genmodifikation zu skizzieren. Die allererste dieser Vorschriften wardass Genome Editing auftreten kann, wenn es beschränkt ist aufVerhindern der Übertragung einer schweren Krankheit oder Erkrankung.

Die Welt-Anti-Doping-Agentur hat vor kurzem die Gen-Editierung auf ihren Liste der verbotenen Praktiken und Substanzen. Es gibt nur ein Problem – es ist extrem schwierig festzustellen, ob jemand sein Genom verändert hat. Eine Studie hat sich jedoch als vielversprechend erwiesen, dieses Problem durchErkennt übrig gebliebenes inaktives Cas9aus dem CRISPR-Cas9-Editierungsprozess. Wenn jedoch ein anderes Enzym als Cas9 oder eine ganz andere Methode wie TALEN verwendet wird, um das Gen zu bearbeiten, kann diese Methode nicht verwendet werden.

Theoretisch könnten wir Kinder genetisch so manipulieren, dass sie zu „besseren“ Sportlern heranwachsen: ein Läufer mit stärkeren Beinmuskeln, ein größerer Volleyball- oder Basketballspieler, ein Bogenschütze mit punktgenauer Sicht. Aber bevor wir uns voll auf Gattaca einlassen, ist es eine Überlegung wertdass, wenn jeder Athlet identisch ist, die gleiche Kraft und Flexibilität hat, was dann mit der Spannung des Spiels passiert?

Was passiert, wenn man mit fest auf den Bildschirm geklebten Augen zusieht, wie der Außenseiter den altehrwürdigen Profi schlägt? Oder die Spannung des Weltmeisterteams genießen, das gegen einen niedriger gesetzten Rivalen antritt und etwas zu beweisen hat?noch eine Rolle im Sport, aber es stellt sich die Frage: Wenn Genome Editing im Sport auftaucht, würde dann die Freude an den Spielen verschwinden?