Świat z niecierpliwością czeka na zbliżające się wielkimi krokami igrzyska olimpijskie w Tokio. Tymczasem naukowcy opracowali nową metodę walki z dopingiem, dzięki czemu będzie ona jeszcze bardziej skuteczna. Naukowcy ogłosili na początku kwietnia 2021 r., że już niedługo agencje antydopingowe będą mogły łapać kolejnych dopingowiczów, a także identyfikować nowe, specjalnie zaprojektowane substancje poprawiające wyniki.
Walka z dopingiem
Jedną z pierwszych osób zajmujących się zwalczaniem dopingu był Polak – Alfons Bukowski (1858-1921), który w 1910 r. wynalazł metodę wykrywania alkaloidów (morfiny, kokainy, heroiny i kofeiny) w ślinie koni wyścigowych. Regularne badania antydopingowe stosowano jednak dopiero od czasów powołania Komisji Medycznej przy MKOl, powołanej w 1968 r., przed igrzyskami w Grenoble i Meksyku (zimowe i letnie igrzyska do 1992 r. rozgrywano w tym samym roku). W latach 70. XX wieku kontrole antydopingowe były już regularne, a Międzynarodowe Stowarzyszenie Federacji Lekkoatletycznych (World Athletics, a wcześniej IAAF) już w 1979 r. uchwaliło pierwsze przepisy związane z kontrolą dopingu oraz zorganizowało analizę próbek w akredytowanych laboratoriach. Otrzymały je wtedy placówki w Kolonii (Republika Federalna Niemiec), Kreischy (Niemiecka Republika Demokratyczna), Leningradzie (Związek Socjalistycznych Republik Radzieckich), Londynie (Wielka Brytania), Magglingen (Szwajcaria) i Montrealu (Kanada). Obecnie próbki bada się w przeszło 30 laboratoriach na całym świecie.
Nowe czasy – nowe metody
Każdego roku Światowa Agencja Antydopingowa (WADA) publikuje listę substancji i metod, które są zabronione w sporcie. Wciąż jednak pojawiają się problemy, by rozróżnić naturalnie wytwarzane steroidy od syntetycznych związków podanych z zewnątrz, które aplikowane są przez oszustów do poprawy wyników.
5 kwietnia 2021 r. na wiosennej konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Chemicznego (American Chemical Society – ACS) przedstawiono ciekawą prezentację na temat nowej metody wykrywania zabronionych środków. Konferencja ACS jest prowadzone on-line i trwa w terminie 5-30 kwietnia br., a zaprezentowanych zostanie na niej ponad 9000 wykładów w bardzo szerokim zakresie tematycznym.
„Mimo że bardzo szybko opracowujemy kolejne metody wykrywania środków poprawiających wyniki, tajne laboratoria wciąż tworzą nowe substancje, które dają niektórym sportowcom niedozwoloną przewagę” – przyznaje dr Christopher Chouinard, zarządzający tym projektem badawczym. Specjalnie zaprojektowane środki dopingujące nie są wykrywane, jeśli badające je laboratoria nie wiedzą, czego szukać. Nie znając dokładnej struktury chemicznej danych substancji nie da się za pomocą dzisiejszych metod wykryć wszystkich środków.
Zespół Chouinarda z Institute of Technology na Florydzie postanowił spróbować przechytrzyć oszustów za pomocą badań, które są w stanie rozróżnić steroidy wytwarzane przez organizm od tych, które są podawane z zewnątrz. Nowa metoda może też przewidywać strukturę nowych substancji, które mogą się pojawić w próbkach moczu pobranych od sportowców.
Techniki analityczne
Przez wiele lat podstawowym urządzeniem analitycznym w laboratoriach antydopingowych wykonujących analizy był tandemowy spektrometr mas (MS/MS) i chromatograf gazowy lub cieczowy sprzężony ze spektrometrem mas (ang. gas or liquid chromatography-mass spectromery – GC-MS, LC-MS). Metody te rozbijają molekuły w próbkach i oddzielają fragmenty, które pozwalają odkryć występowanie oryginalnych, nietkniętych składników. Problemem staje się rozróżnienie molekuł z niewielkimi różnicami strukturalnymi, takich jak izomery, które rozróżniają endogenne steroidy od egzogennych, takich jak syntetyczne steroidy anaboliczne, które stosują dopingowicze do szybkiej rozbudowy swoich mięśni.
W badaniach stosuje się też spektrometr mas o wysokiej rozdzielczości (ang. high-resolution mass spectrometry – HRMS) i chromatograf cieczowy sprzężony z tandemowym spektrometrem mas (ang. liquid chromatography-tandem mass spectrometry – LC-MS/MS). Oprócz tych technik wykorzystuje się także technikę czasu przelotu (ang. time of flight – TOF), izotopową spektrometrię mas (ang. isotope-ratio mass spectrometry – IRMS), ogniskowanie izoelektryczne (ang. isoelectric focusing – IEF), cytometrię przepływową, immunoluminometrię (ang. immunoluminometric assay – ILMA), immunofluorymetrię, radioimmunometrię (ang. radioimmunoassay – RIA) czy fluorescencyjną cytometrię przepływową (ang. fluorescence flow cytometry – FFC).
Kolega ze studiów wpadł na pomysł…
Do poprawy skuteczności dostępnych metod, Chouinard postanowił połączył spektrometrię mas ze spektrometrią ruchliwości jonów (ion mobility mass spectrometry – IMMS), technikę, którą poznał z dr. Richardem Yostem, gdy obaj studiowali na Uniwersytecie Florydy. Zespół Yosta odkrył, że różnice pomiędzy izomerami można zauważyć, jeśli cząsteczki w próbce zostały zmodyfikowane przed analizą IMMS poprzez sprawdzenie ich z innymi związkami. Gdy Chouinard założył swoje laboratorium w 2018 r., wdrożył tę technikę badając reakcje próbek steroidów z ozonem lub acetonem w obecności światła ultrafioletowego – reakcji dobrze poznanych wśród naukowców badających izomery tłuszczów, ale zupełnie nowych na polu badania dopingu.
W ostatnim roku zespół Chouinarda ogłosił, że z powodzeniem wykorzystali reakcje IM-MS do poprawy rozróżniania izomerów, a także identyfikacji i oceny nowych steroidów w przykładowych próbkach.
Walka wciąż trwa
Naukowcy ogłosili, że wykorzystują nową metodę w prawie połowie przypadków zabronionych steroidów z listy WADA i wykazali, że są w stanie w ten sposób scharakteryzować i zidentyfikować także zabronione glikokortykoidy, takie jak kortyzon, który poprawia wyniki sportowe przez tłumienie stanów zapalnych wywoływanych przez kontuzje. Poziom ich wykrywania jest poniżej 1 nanograma na ml.
Ponadto do zlokalizowania kolejnych dopingowiczów, zespół chce badać nowotworzone środki, nieznane jeszcze przez WADA. We współpracy z dr. Robetro Peveratim z Institute of Technology na Florydzie opracowują model obliczeniowy, wykorzystujący techniki uczenia maszynowego, aby w ten sposób przewidywać strukturę, widmo i inne charakterystyki podejrzanych cząsteczek. „Jeśli będziemy mogli w przyszłości rozwinąć metody do identyfikacji każdego teoretycznego steroidu, jesteśmy w stanie drastycznie obniżyć możliwości dopingu, bo będziemy umieli szybko namierzyć wszystkie nowe rodzaje substancji. Odbędzie się to bez straty czasu, którego tyle traciliśmy podczas ścigania dopingu przez ostatnich 40 lat” – tłumaczy Chouinard.
Pomimo, że same badania nową metodą są szybkie, proste i tanie, maszyny do niej są wciąż bardzo kosztowne, z cenami sięgającymi miliona dolarów za sztukę, zauważa Chouinard. Jednak biorąc pod uwagę koszty inwestowane w sport można mieć nadzieję, że kolejne laboratoria już wkrótce powinny sięgać po te narzędzia. Nowa metoda oferuje bowiem znaczącą poprawę w ściganiu niedozwolonych substancji, tym samym odstraszając potencjalnych oszustów od ich stosowania.
Ciągle aktywny chodziarz, który dalej walczy o kolejne cele (wielokrotny reprezentant Polski i dwukrotny olimpijczyk – z Pekinu i Rio). Współautor książek: „Trening Mistrzów” (2018), „Henryk Szost – Rekordzista” (2019), „Marcin Lewandowski – Mój Bieg” (2020), „Adam Kszczot – W pogoni za mistrzostwem” (2022). Doktor nauk medycznych i nauk o zdrowiu. Pracownik Uniwersytetu Jana Długosza w Częstochowie, a także trener lekkoatletycznych klas sportowych w IV liceum w Częstochowie. Działa też jako sędzia i organizator imprez, nie tylko sportowych.
