Редактирование генома позволяет ученым изменять ДНК в организме путем добавления, вычитания или изменения генетического кода в определенном месте. Существует множество методов редактирования ДНК, но наиболее часто упоминаются CRISPR-Cas9 и TALEN.
Редактирование генов недавно было занесено в список запрещенных практик и веществ. Есть только одна проблема - чрезвычайно сложно определить, изменил ли кто-то свой геном.
Биология и атлетизм
Во время соревнований физиологическое мастерство элитных спортсменов очевидно, будь то длинноногие волейболисты или мускулистые тяжелоатлеты. Физиологические преимущества спортсмена зависят от вида спорта, но генетику тоже не стоит сбрасывать со счетов.
Лэнс Армстронг считался одним из самых талантливых велосипедистов в истории до своего печально известного допингового скандала. Даже без лекарств, повышающих работоспособность, Армстронг все еще обладал генетически мощным телосложением для езды на велосипеде: у него максимальное потребление кислорода выше, чем у обычного человека. Считалось, что максимальное потребление кислорода, или VO2max, основано исключительно на физических упражнениях, но обучаемость VO2max и VO2max в более широком смысле все больше ассоциируется с генетикой .
Организм Майкла Фелпса, самого титулованного олимпийца всех времен, естественным образом производит в половину меньше молочной кислоты, чем организмы других олимпийских пловцов. Когда мы выполняем энергетически затратную деятельность, тело переключается с выработки энергии аэробно (с кислородом) на выработку энергии анаэробно (без кислорода). Во время этого процесса организм расщепляет пируват на молочную кислоту. Эта молочная кислота утомляет мышцы, вызывая у них знакомое ощущение жжения во время упражнений. Поскольку у Фелпса не так много молочной кислоты, он способен быстро восстанавливаться.
Многие исследования, связывающие гормоны с атлетизмом, изначально ошибочны, поскольку они проверяют влияние экзогенного тестостерона - по сути, они проверяют эффекты допинга, а не естественного тестостерона. Примерно у каждого четвертого олимпийца-мужчины уровень тестостерона ниже, чем у большинства мужчин , и многие из этих спортсменов соревновались в таких видах спорта, как тяжелая атлетика и бег, которые часто связаны с тестостероном.
Методы редактирования генов
Два изобретателя технологии CRISPR, Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье, получили Нобелевскую премию по химии за ее разработку. CRISPR, или короткие палиндромные, представляют повторяющиеся последовательности ДНК, которые разделены уникальными последовательностями (спейсерами). Спейсеры заимствуются из чужеродных генетических элементов, с которыми сталкивалась клетка (бактериофагов, плазмид).
CRISPR встречаются в природе - они используются бактериями и археями для борьбы с патогенами. Поскольку гены патогенов становятся частью генов бактерий, бактерии могут «запоминать» патоген и лучше бороться с ним в будущем.
Как превратили эту микробную защиту в механизм редактирования генов? Все начинается с РНК. Последовательности спейсеров из CRISPR могут быть перенесены в последовательности РНК - A, C, G и U. РНК действует как ориентир, направляя систему CRISPR в определенное место в ДНК. Фермент Cas9 (или другие ферменты) используются для связывания с этим участком ДНК и отрезают его, посылая сигналы тревоги внутри клетки. Клетка отчаянно пытается исправить разрезанную ДНК и при этом склеивает концы вместе, на этот раз без гена или генов, отрезанных ферментом. Результат? Ученые могут активировать или удалять части генов или последовательностей ДНК, которые изменяют некоторые функции организма.
TALEN или эффекторные нуклеазы , подобные активаторам транскрипции, - это еще один метод, используемый для эффективного редактирования генов. Бактерии рода Xanthomonas наносят ущерб растениям, вводя белок под названием TAL, который может отключать гены растений. Этот белок может быть вреден для растений, но для ученых он еще больше открыл мир редактирования генов. TAL состоит из разделов, которые могут идентифицировать определенные нуклеотиды ДНК, и работа с этими разделами позволяет ученым находить гены, которые они хотят редактировать. Когда TAL сочетается с эндонуклеазой, которую бактерии используют для разрушения патогенной ДНК, она создает систему TALEN - белок TAL и EN-донуклеазу.
Теоретически можно генетически «спроектировать» детей, чтобы они вырастали в «лучших» спортсменов: бегуна с более сильными мышцами ног, более высокого волейболиста или баскетболиста, лучника с точным зрением. Но если все спортсмены будут идентичны, обладая одинаковой силой и гибкостью, если редактирование генома появится в спорте, скорее всего радость и азарт от самой игры исчезнет.
