Paszport Biologiczny – starcie z dopingiem nową bronią

Kilka dni temu, zdyskwalifikowane za stosowanie dopingu zostały trzy rosyjskie zawodniczki (pisaliśmy o tym tutaj). Stało się to możliwe za sprawą programu paszportu biologicznego. Jak się okazuje, była już jedna dyskwalifikacja bazująca na tej samej metodzie. Portugalski maratończyk Herdel Ornelas, został uznany winnym stosowania dopingu i zdyskwalifikowany. Oficjalnie IAAF przystąpił do programu paszportu biologicznego pod koniec 2011 roku. Czy te dyskwalifikacje to tylko początek? Jak działa ten tajemniczy na razie paszport?

Według specjalistów walczących z dopingiem, dostępność produkowanych w laboratoriach substancji, identycznych do tych produkowanych naturalnie przez ludzkie ciało utrudnia walkę z dopingiem i zapewnienie równych warunków rywalizacji.

Program paszportu biologicznego przenosi walkę z dopingiem na zupełnie inny poziom. Do tej pory, głównym narzędziem wykrywania dopingu stosowanym przez odpowiednie organizacje (WADA, laboratoria) było wykrywanie zabronionych substancji w płynach fizjologicznych człowieka, takich jak mocz czy krew. Testy antydopingowe zostały wprowadzone po raz pierwszy w 1960 roku i od tej pory były skuteczną metodą wykrywania substancji, które nie były naturalnie produkowane przez ludzkie ciało. Dzięki użyciu chromatografii można było wykrywać w badanych próbkach wiele różnych składników.

Przemysł farmaceutyczny się rozwija, rozwija się biotechnologia, a to powoduje, że na rynek w niezwykłym tempie trafiają coraz to nowe specyfiki. Duża część z tych produktów, to modyfikowane białka lub peptydy, łudząco podobne w strukturze, a czasami całkowicie identyczne do tych, produkowanych przez ludzkie ciało. Zidentyfikowanie tych substancji w płynach fizjologicznych człowieka może być trudne lub praktycznie niemożliwe. W nowoczesnym sporcie zawodnicy stosujący doping są w ciągłym wyścigu z badaczami na rzecz walki z dopingiem, którzy muszą wykazać się niezwykłą pomysłowością aby opracować testy toksykologiczne zdolne rozróżnić substancje egzogenne (nie będące produktami organizmu) od ich endogennych (będących produktami organizmu) odpowiedników.

Sprawę dodatkowo często utrudnia nadzór medyczny nad tymi nielegalnymi procedurami i rosnące wyrafinowanie stosowanych metod. Nowoczesne metody, które idą w kierunku długich cykli w postaci często aplikowanych mikrodawek, są trudne do wykrycia przy zastosowaniu standardowych procedur wykrywania dopingu. Stosowane specyfiki to często lekarstwa, przepisywane przez lekarzy osobom chorym, jednak takie są łatwiejsze do wykrycia. Dlatego powstają specjalne produkty, tworzone przez laboratoria działające w sferze czarnego rynku, których zadaniem jest wyprodukowanie takiego specyfiku, który pozostanie niezauważony dla standardowego testu antydopingowego. To często sprawia, że zawodnicy mogą stosować pewne specyfiki zupełnie bezkarnie, jak syntetyczna rekombinowana erytropoetyna (rEPO) lub syntetyczny testosteron.

Z tych powodów od dawna wydawało się konieczne stworzenie takiej metody, która byłaby niezależna od tego niekończącego się wyścigu.

"Nie interesuje nas już jakie środki bierzecie"

Poziom zaawansowania metody jaką jest Paszport Biologiczny jest niezwykły choć sam pomysł jest stosunkowo prosty, logiczny. Skoro naukowcy nie są w stanie prześcignąć czarnorynkowego przemysłu farmaceutycznego w wymyślaniu nowych substancji służących do dopingu, przewidzieć wszystkich możliwych produktów, których musieliby szukać w moczu lub krwi i opracować testów które by te produkty wykrywały to taka walka dłużej nie ma sensu.

Naukowcy uznali: "Nie interesuje już nas jakie środki bierzecie. Niech świat farmaceutyczny produkuje co chce, my przestaniemy się tym interesować. Zaczniemy jednak interesować się fizjologicznymi parametrami krwi zawodnika, a przede wszystkim jej zmianami. A tego nie da się łatwo oszukać."

Biologia ludzkiego ciała jest relatywnie stała jeśli chodzi o ogólne funkcje fizjologiczne. Ewolucja ludzkiego ciała zajmuje przynajmniej kilka pokoleń. I bazując na tej stabilności można opracować takie testy, które jednoznacznie pokażą, że zmiana pewnych parametrów fizjologicznych nie może być wytłumaczona w sposób inny niż dopingiem.

Paszport – pomysł prosty ale metoda skomplikowana

Sam pomysł wydaje się genialnie prosty. Jeśli nie wiemy, który bank chce obrobić złodziej, czekanie na niego we wszystkich możliwych bankach nie ma sensu. Przeczepmy mu pluskwę, która powie nam gdzie dokładnie w danym momencie się znajduje, będziemy wiedzieli o nim wszystko.

Paszport biologiczny jest jak taka pluskwa. Paszport to zestaw
informacji o zawodniku. Informacji bardzo specyficznych, danych
fizjologicznych krwi zawodnika, standardowych danych morfologicznych
oraz kilku danych dodatkowych. Oczywiście dane się zmieniają, jednego
dnia zawodnik ma poziom hematokrytu 38%, innego 42%. Ale system uczy się
zawodnika i po pobraniu kilku próbek krwi jest już w stanie określić, co
jest dla zawodnika normalne, a co anormalne.

Tutaj pojawiają się
pierwsze schody. Przecież choroba lub zmiana wysokości może zmienić te
parametry. System bierze to pod uwagę. Od kilku już lat działa system
ADAMS (Anti-Doping Administration & Management System). To system
online, w którym zawodnicy mają obowiązek rejestrować swoje miejsce
pobytu, dzięki czemu organizacje walczące z dopingiem wiedzą gdzie w
każdym momencie znajduje się zawodnik w celu kontroli antydopingowej
poza zawodami, a teraz także w celu wyjaśnienia anomalii w
obrazie krwi.

Drugie schody są znacznie bardziej kręte. Zawodnicy stosujący doping wiedzą, że jego mądre stosowanie sprawia, że jednorazowe badanie nie jest w stanie nic wykryć. Zwłaszcza, że substraty stosowania niektórych metod są z organizmu szybko "wymywane" natomiast długofalowe efekty zmieniają się w sposób bardzo dyskretny. I tutaj naukowcy zaprzęgli do pracy matematykę wyższą (choć niektórzy twierdzą, że rachunek prawdopodobieństwa to nie matematyka 🙂 ). Chodzi o coś, co nazywa się "siecią bayesowską" (od brytyjskiego matematyka Thomasa Bayesa). Sieć bayesowska pozwala policzyć prawdopodobieństwa zajścia powiązanych ze sobą zdarzeń.W przypadku dopingu, zaobserwowanie jednej lub nawet kilku zmian parametrów krwi nie oznacza automatycznie (choć czasem pewnie oznacza) że był stosowany doping. Te zmiany wpływają tylko na zmianę prawdopodobieństwa kolejnego zdarzenia w sieci powiązań. To jest zatem narzędzie idealnie nadające się do badania prawdopodobieństw całych gałęzi zdarzeń, w sytuacjach kiedy zmiany zachodzące w poszczególnych węzłach gałęzi są stosunkowo małe. Trzeba przyznać, że to, że WADA, a dalej federacje zdecydowały się na zaakceptowanie systemu bazującego na tej metodologii świadczy o dużej odwadze. Sieć bayesowka to nie jest coś, co jest zrozumiałe dla każdego człowieka (a zatem decydenta w federacji, IAAF czy UCI) tak jak 2+2 = 4. Do tej pory złamanie zaleceń antydopingowych było jasne: próbka A dała wynik pozytywny, próbka B dała wynik pozytywny – stwierdzano stosowanie dopingu. Teraz o zastosowaniu dopingu informuje nas statystyczny algorytm. Prawdopodobnie, dopingowe afery zatrzęsą jeszcze lekkoatletycznym światkiem, co miało już miejsce w ostatnich dniach.

Kilka praktycznych przykładów stosowania paszportu:

Poniżej – ekran z systemu zbierającego o analizującego próbki. Dane pochodzą z siedmiu testów mężczyzny, zawodnika sportów wytrzymałościowych, rasy białej, w okresie przed zawodami i poza zawodami. Na górze: podsumowanie podstawowych danych hematologicznych – tak zwanych markerów, poniżej dokładna zawartość danych przechowywanych dla pierwszej próbki krwi.

Poniżej – hematologiczny paszport kolarza zawodowego testowanego dziewięciokrotnie, Widać cztery różne parametry (markery): HGB (hemoglobina), OFFScore (marker łączący poziom hemoglobiny i % retikulocytów), ABPS (wskaźnik nienormalnego obrazu krwi będący wartością obliczoną z siedmiu markerów) i procent retikulocytów. Niebieskie linie to rzeczywiste dane uzyskane w trakcie badania. Czerwone linie pokazują granice, poza którymi wynik testu zostałby uznany za nienormalny. Początkowe granice (np 124-172 g/l dla HGB) bazują na populacji i podlegają zmianom w trakcie pobierania kolejnych próbek, w efekcie "sieci bayesowskiej" a także w wyniku indywidualnych parametrów zawodnika takich jak (wiek, płeć, pochodzenie geograficzne, typ wysiłku (wytrzymałościowy/niewytrzymałościowy), wysokość n.p.m. w momencie badania)) aby w rezultacie osiągnąć indywidualne limity zawodnika (np 121-150 dla HGB). Podane poniżej wartości wskazują na prawdopodobieństwo tego, że dana sekwencja zdarzeń jest nienormalna. W tym przypadku jest bardzo mało prawdopodobne, że taki obraz krwi można by było uzyskać w normalnych, fizjologicznych warunkach1. Ten zawodnik został w końcu uznany winnym stosowania dopingu za pomocą wersji rekombinowanego EPO znanego jako CERA.
1 – w oryginalnym tekście jest według mnie błąd w opisie do tego rysunku. Napisane tam jest: "The numerous abnormalities suggest that it is very unlikely that such a blood profile would not be obtained under normal physiological conditions." – czyli, że mało prawdopodobne, żeby taki obraz krwi nie był uzyskany normalnie. Użyto tam chyba jednego przeczenia za dużo a późniejsze zdanie o skazaniu zawodnika mu przeczy. Niemniej umieszczamy oryginał zdania gdyby ktoś zarzucił niedokładne tłumaczenie do rysunku.

Poniżej normalny paszport hematologiczny, nie wykazujący żadnych przekroczeń limitów

Poniżej – obraz hematologiczny zawodnika trenującego na wysokościach – wersja a) biorąca pod uwagę fakt trenowania na wysokościach, wersja b) nie biorąca tego pod uwagę

Źródła:
The Athlete Biological Passport, Pierre-Edouard Sottas,1, Neil Robinson, Olivier Rabin, and Martial Saugy, Clinical Chemistry 57:7, 969–976 (2011)

The Athlete’s Biological Passport and Indirect Markers of Blood Doping
Pierre-Edouard Sottas, Neil Robinson, and Martial Saugy.