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Schematische 3D - Animation der menschlichen DNA - anklicken zur Vergrößerung (3 MB)

Gendoping bezeichnet einen gentherapeutischen Eingriff, bei dem die menschliche Erbsubstanz verändert wird, um die sportliche Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Das Gendoping ist eine neue
Form des Dopings, die bislang nicht in größerem Umfang nachgewiesen werden konnte. Präventiv
werden jedoch bereits Tests für Gendoping entwickelt. Gendoping ist zudem in der „Liste verbotener
Wirkstoffe und Methoden“ der Nationalen Anti Doping Agentur Deutschland (NADA) aufgeführt
und somit im Leistungssport verboten.
 

Wie funktioniert Gendoping?

Unter Gendoping werden gentherapeutische Verfahren zusammengefasst, bei denen in das Erbgut menschlicher Zellen neue Genabschnitte eingebracht werden, die eine Steigerung der sportlichen Leistungsfähigkeit bewirken.

Dieser Effekt kann direkt erfolgen, indem das eingefügte Genmaterial
den Bauplan für eine Substanz enthält, welche die Leistungsfähigkeit erhöht. Jedoch ist
auch eine indirekte Wirkung möglich: Das eingefügte Genmaterial kann den Bauplan für eine
Substanz enthalten, der zum Beispiel wiederum ein Gen aktiviert, das die Leistungsfähigkeit erhöht.
Die Wirkung würde damit über eine Art Dominoeffekt erzielt.
Um das fremde Erbmaterial in die Zellen einzuschleusen, werden Genfähren verwendet. Dies
können entschärfte Viren und andere Konstrukte sein.

Stand der Entwicklungen
Mittlerweile wurden mehr als siebzig Genvarianten im menschlichen Erbgut gefunden, die mit einer
besonderen körperlichen Leistungsfähigkeit in Verbindung gebracht werden. Dabei steht jedoch
längst fest, dass nicht ein einzelnes Gen die sportlichen Fähigkeiten bestimmt, - beispielsweise
gibt es kein einzelnes Gen für besonders gute Sprinter – sondern eine Vielzahl von Genen und
nicht-genetischen Eigenschaften. Den einzelnen Erbmerkmalen kommt daher nur ein begrenzter
Beitrag für die Leistungsfähigkeit zu.
Mit Blick auf die Prävention wird vielfach betont, dass Forschung mit dem Ziel des Gendopings
sich oft nicht als solche identifizieren lässt, da experimentelle medizinische Gentherapien etwa
gegen Blutarmut, rheumatoide Arthritis oder Muskelschwund auch zur Leistungssteigerung missbraucht
werden können. Entsprechende Gentherapien können die Muskeln aufbauen bzw. die
Zahl an roten Blutkörperchen erhöhen. Als primäres Ziel von Gendoping wurden von Fachleuten
bislang sieben Botenstoffe bzw. deren zugehörige Baupläne im Erbgut (entsprechende Genabschnitte)
ausgemacht: Dies sind Erythropoetin (erhöht die Zahl der roten Blutkörperchen), Myostatin
(erhöht die Muskelmasse), insulinähnliche Wachstumsfaktor IGF-1 (regt das Muskelwachstum
an), „Peroxisome-proliferator-activated"-Rezeptoren (regen die Aufnahme von freien Fettsäuren
in Fettzellen an), humaner Wachstumsfaktor hGH (stimuliert das Zellwachstum), vaskularer
endothelialer Zellwachstumsfaktor (regt Wachstum von Blutgefäßen an und erhöht dadurch die
Sauerstoffversorgung).
Ein erster Hinweis auf Missbrauch mit einem Gendoping-Präparat wurde 2006 bekannt. In E-Mails
eines deutschen Leichtathletiktrainers wurde wiederholt das Therapeutikum Repoxygen erwähnt.
Er musste sich vor diesem Hintergrund 2006 vor dem Magdeburger Amtsgericht wegen des Verdachtes
auf einen Verstoß gegen das Arzneimittelgesetz verantworten. Repoxygen wird direkt in
den Muskel gespritzt und verändert dort durch Einfügen eines Genabschnitts indirekt die Aktivität
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Verfasserinnen: Dipl.-Chem. Susanne Donner, Prakt. Bettina Jonas, Fachbereich WD 8, Umwelt,
Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung
des Gens für Erythropoetin (EPO). Im Endeffekt entsteht so mehr EPO, die Vermehrung der roten
Blutkörperchen wird angeregt. Es kann mehr Sauerstoff aufgenommen werden und die Ausdauer
steigt. Die britische Gentechnologiefirma Oxford Biomedica erforschte Repoxygen vor einigen Jahren
als Therapeutikum bei Blutarmut, verfolgte den Ansatz jedoch nicht weiter. Repoxygen wurde
bislang offiziell nur an Mäusen und Affen getestet, bei denen die Zahl der roten Blutkörperchen um
80 Prozent zunahm. Allerdings traten auch erhebliche Nebenwirkungen auf.

Risiken des Gendopings
Da das Gendoping auf einem gentherapeutischen Eingriff beruht, gehen damit ähnliche Unwägbarkeiten
einher wie mit der Gentherapie. Die Risiken werden beim Gendoping allerdings dadurch
potenziert, dass prinzipiell nicht zugelassene Wirkstoffe eingesetzt werden können wie im Fall von
Repoxygen. Mögliche Nebenwirkungen sind bei diesen nicht zugelassenen Wirkstoffen kaum vollständig
untersucht und die Herstellung ist an keine Sicherheitsauflagen gebunden.
Ein zusätzliches Risiko gentherapeutischer Eingriffe resultiert daraus, dass nicht exakt gesteuert
werden kann, an welche Stelle des Erbguts der neue Genabschnitt eingefügt wird. Je nach Position
im Erbgut können sich andere Folgen ergeben, da eine Interaktion mit benachbarten Genabschnitten
auftritt. Aus diesem Grund starben in der Vergangenheit drei von achtzehn Kindern mit
einer angeborenen Immunerkrankung nach einer Gentherapie an den Folgen einer Leukämie.
Nebenwirkungen des Gendopings wiegen vermutlich besonders schwer, da es zu einer langfristigen
ggf. lebenslangen Modifikation des Erbgutes führt. Beim klassischen Doping klingen Nebenwirkungen
häufig nach Beendigung der Einnahme des Dopingmittels ab.
Da die für das Gendoping in Frage kommenden Botenstoffe auch für die Steuerung anderer Körperfunktionen
wichtig sind, wird deren genetische Veränderung mit hoher Wahrscheinlichkeit auch
andere Körperfunktionen beeinflussen. So ist der Botenstoff IGF-1 maßgeblich am Wachstum
sämtlicher Körperzellen, nicht nur der Muskelzellen beteiligt.
Die Folgen eines gentherapeutischen Eingriffs mit gesteigerter EPO-Produktion wurden bereits an
Mäusen untersucht. Diese Tiere wiesen eine verkürzte Lebensdauer und Schädigungen an mehreren
Organen und dem Nervensystem auf. Nebenwirkungen, die bei weiteren Studien mit Repoxygen
auftraten, sind allergische Reaktionen, die Verdickung des Blutes, Bluthochdruck, Thrombosen,
schwere Anämien infolge einer Autoimmunreaktion und Herzversagen.
Die spezifischen Auswirkungen variieren zwar je nach Präparat. Insgesamt werden die Risiken des
Gendopings aber aufgrund der obigen Annahmen in der Fachliteratur als deutlich höher eingeschätzt
als bei herkömmlichem Doping.

Nachweis von Gendoping
Um Gendoping direkt nachweisen zu können, müssen die fremden Genabschnitte aufgespürt werden.
Da diese nicht immer im Blut zu finden sind, reicht in einigen Fällen eine Blutuntersuchung
nicht aus. Zwar kann ein Missbrauch auch durch eine genetische Untersuchung der Muskelzellen
festgestellt werden. Aber dafür müsste in einem invasiven Eingriff (Biopsie) Muskelgewebe entnommen
werden, was den Sportlern in der Regel nicht zugemutet werden kann. Weitere Verfahren
befinden sich daher in der Entwicklung.
Ein Test, der Spuren fremder Genabschnitte im Blut aufspürt, wird vom Universitätsklinikum
Tübingen entwickelt. Dabei wird ausgenutzt, dass das eingeschleuste Erbmaterial anders aufgebaut
ist als das natürliche menschliche Erbgut (Fehlen von Introns). Andere Tests beruhen darauf,
dass die Botenstoffe, die aus einem künstlich eingefügten Genabschnitt gebildet werden, sich geringfügig
von den natürlichen Botenstoffen unterscheiden. Ein indirekter Beleg für Gendoping wäre
auch der Nachweis von Genfähren im Blut.
Generell stellt es jedoch eine große Herausforderung dar, Gendoping bei Sportlern aufzudecken.
In der Welt-Anti-Doping-Agentur WADA wird daher diskutiert, ein Profil der Aktivität der Gene jedes
Sportlers (über ein Genexpressionsprofil oder indirekt über einen Blutpass) zu speichern und bei
Dopingkontrollen lediglich zu prüfen, ob dieses verändert ist. Eine Veränderung würde Gendoping
oder herkömmliches Doping vermuten lassen.
 

Quellen:
- Schneider, Angela; Friedmann, Theodore (2006). Gene Doping in Sports: The Science and Ethics of Genetically
Modified Athletes. Elsevier Academic Press, In: Advances in Genetics, Bd. 51.
- Haisma, H.; de Hon, O. (2006). Gene Doping. In: Int J Sports Med, 2006; Bd. 27: 257-266.
- Reinberger, Stefanie (2004). Muskeln nach Maß. In: Spektrum der Wissenschaft, August 2004, 95-97.
- Alexander, I. E.; Trent, R. J. (2006). Gene therapy in sport. In: Br J Sports Med, 2006, 40: 4-5.

Normale Maus (links) und mit deaktiviertem Myostatin (rechts)

Das Aufsehen war groß, als vor einigen Jahren die Bilder von muskelbepackten Mäusen und Rindern durch die Medien gingen. Bei diesen Tieren wurde das Myostatin inaktiviert – ein Gen, welches das Muskelwachstum einschränkt. Damit war der Wissenschaft ein entscheidender Schritt im Verständnis des Muskelwachstums gelungen. Die Aussichten waren fantastisch: Würde das Ausschalten von Myostatin auch beim Menschen gelingen, könnte man Patienten mit AIDS oder muskeldegenerativen Krankheiten entscheidend weiterhelfen. Auch die Supplementeindustrie sprang sofort auf den fahrenden Zug auf und verkaufte genauso überteuerte wie wirkungslose Myostatin-Blocker für Freizeitsportler – sozusagen Gendoping für zuhause. Eine Studie fand nun ein weiteres, hochwirksames Protein, das ähnlich dem Myostatin die Muskelsynthese reguliert - Follistatin.

Follistatin verstärkt die Wirkung von Myostatin

Genmanipulierte Mäuse, die nur wenig oder gar kein Myostatin produzieren, weisen etwa die doppelte Menge an Muskulatur auf als ihre nicht-manipulierten Artgenossen. Derselbe Effekt konnte übrigens auch bei Rindern, Schafen, Hunden und sogar Menschen mit dem entsprechenden Gendefekt nachgewiesen werden.

Von Follistatin war bereits bekannt, dass es Myostatin hemmt und dadurch das Muskelwachstum erheblich fördert. Ein Forscherteam rund um den Molekularbiologen Se-Jin Lee von der Johns Hopkins Universität in Baltimore interessierte sich aber dafür, ob Follistatin auch über andere Wirkmechanismen Einfluß auf das Muskelwachstum nehmen würde. Dafür benutzte er genmanipulierte Mäuse, die absolut kein Myostatin mehr produzieren konnten, dafür aber reichlich Follistatin synthetisierten. Da kein Myostatin mehr vorhanden war, konnten die zusätzlich aufgetretenen Effekte nur vom Follistatin stammen.

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