THEMEN DER ZEIT

Gendoping: Nachweis prinzipiell möglich

Dtsch Arztebl 2012; 109(3): A-80 / B-76 / C-76

Tug, Suzan; Lauer, Ulrich M.; Simon, Perikles

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Ein Gentransfer bedeutet ein hohes Risiko nicht nur für den dopenden Sportler, sondern auch eine potenzielle Gefährdung Unbeteiligter. Mit Nachdruck sollten die Ansätze zu bereits möglichen Nachweisverfahren verfolgt werden.

Foto: dapd
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Den Begriff „Gendoping“ findet man immer häufiger in der Medienberichterstattung zum Thema Doping. Die Verwendung des Begriffs mutet fast schon inflationär an. Offensichtlich werden ganz normale Pharmazeutika, die zum Teil noch nicht als Medikamente zugelassen sind, wie etwa Myostatin-Inhibitoren, EPO-Mimetika, AICAR oder GW1516, dem Gendoping zugeordnet. In den seltensten Fällen ist bei der Verwendung dieses Begriffs das gemeint, was die WADA (World Anti-Doping Agency) ursprünglich im Auge hatte, als sie 2004 erstmals Gendoping auf ihre Liste der verbotenen Substanzen und Methoden mit folgender Formulierung aufnahm:

„Gene or cell doping is defined as the nontherapeutic use of genes, genetic elements and/or cells that have the capacity to enhance athletic performance.“ (1)

Der Begriff „nontherapeutic“ in dieser Definition verweist implizit auf die therapeutische Nutzung von Gentransfertechnologien im Rahmen der somatischen Gentherapie. Hierbei gibt es zwei Hauptrepräsentanten. Mit dem sogenannten In-vivo-Ansatz versucht man, die genetische Manipulation direkt am Patienten durchzuführen. Die Erbinformation wird hierbei entweder „nackt“ verabreicht oder in Transportvehikeln (zum Beispiel Viren), die zu diesem Zweck von humanpathogenen Eigenschaften entschärft wurden. Beim sogenannten Ex-vivo-Ansatz entnimmt man dem Patienten zunächst Zellen, um diese außerhalb des Körpers – in der Kulturschale – genetisch zu manipulieren. Hiernach gibt man die genetisch manipulierten Zellen dem Patienten wieder zurück.

Sehr strenge Auflagen

Klar abgrenzen lässt sich die somatische Gentherapie von der Verwendung von Pharmaka oder unterschiedlichen chemisch modifizierten oder nicht modifizierten RNA-Varianten, die nicht zu einer gezielten Veränderung des menschlichen Genoms selbst führen. Für den Bereich der somatischen Gentherapie gelten – in Abgrenzung zu der pharmakologischen Intervention – sehr strikte gesetzliche Auflagen. Durch strenge Kontrollvorschriften und ein klinisches Monitoring der Patienten soll sichergestellt werden, dass der Gentransfer nicht die Keimbahn und damit die Nachkommen eines Patienten erfasst oder gar Dritte gefährdet, zum Beispiel über eine Virämie mit nachfolgender Ausscheidung und unkontrollierter Verbreitung des Gentransfer-Vehikels in der Bevölkerung.

Wenn im Sport gentherapeutische Verfahren zu Dopingzwecken eingesetzt werden, ist in jedem Einzelfall nicht nur von einer Gefährdung des Sportlers auszugehen, sondern auch von einer möglichen Gefährdung Unbeteiligter. Gefährlich wird es vor allem dann, wenn nicht absolut sicher ist, dass die zum Gentransfer verwendeten Viren vermehrungsunfähig sind.

Neben den speziellen Auflagen zur biotechnologischen Sicherheit müssen gentherapeutische Studien extrem hohen ethischen Anforderungen genügen. Sie durchlaufen oftmals ein Zulassungsverfahren, das sich über mehrere Jahre hinziehen kann. In den vergangenen fünf Jahren konnten jedoch sowohl bei Patienten mit monogenetischen Immundefekten oder monogenetischen Erkrankungen der Netzhaut als auch bei Patienten mit chronisch lymphatischer Leukämie im Endstadium beachtliche Behandlungserfolge erzielt werden (2, 3). Bei all diesen Erfolgen war, wie in der Phase der theoretischen Konzeption der Gentherapie, der Behandlungserfolg im Vergleich zu den praktisch nicht vorhandenen pharmakologischen Alternativen bahnbrechend und von großem Medieninteresse begleitet.

Entsprechendes Medieninteresse gab es bereits bei den ersten Erfolgen genetischer Manipulation von Tieren, bei denen entweder über eine Klonierung eine „gain of function“ (wie bei der PPARδ-Maus) oder eine „loss of function“ (Myostatin-knock-out-Maus) oder aber über einen Gentransfer im adulten Tier (IGF-1 und Follistatin) Tiere mit enormen Muskelmassen und auch zum Teil enormen Kraftwerten gezüchtet wurden (47).

Genau an diesen Versuchen zum In-vivo-Gentransfer an adulten Tieren und deren Auswirkungen dürften sich auch die ersten potenziellen Anwender der Gentransfertechnologie im Sport orientiert haben. So hatte sich beispielsweise nach Einführung des Nachweises für EPO (Erythropoetin) der mittlerweile wegen Doping an Minderjährigen vorbestrafte „Trainer des Jahres 2002“, Thomas Springstein, in einem 2004 gerichtlich beschlagnahmten E-Mail-Dokument danach erkundigt, wie er das Gendopingmittel Repoxygen beziehen könne. Bei Repoxygen handelt es sich um einen bislang rein tierexperimentell untersuchten AAV-Vektor, über den man zusätzliche, unter sinkendem Gewebssauerstoffpartialdruck aktivierbare EPO-Gensequenzen in den Körper einschleusen kann (8).

Foto: Fotolia
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Auch aus anderen Gerichtsverfahren mit gedopten Sportlern, wie Marion Jones, Maurice Green und Dwain Chambers, ist bekannt, dass die Sportler es nicht etwa bei der Verwendung eines eigens für den Missbrauch im Sport synthetisierten Designersteroids beließen. Solche Sportler nehmen zusätzlich alles andere, was ebenfalls nicht nachweisbar ist. Auf der Dopingliste der genannten Sportler standen Substanzen wie hGH, Insulin, IGF-1 und EPO. Zum Zeitpunkt der vermeintlichen Selbstmedikation mit diesem Cocktail gab es für die Weltklassesprinter weder einen wissenschaftlich gesicherten Grund zu der Annahme, dass sich hierdurch ihre Sprintleistung verbessern würde, noch war klar, mit welchen gesundheitlichen Beeinträchtigungen sie zu rechnen hätten. Aber etwa 50 Prozent der Hochleistungssportler sind bereit, innerhalb von fünf Jahren zu sterben, wenn ihnen zuvor die Einnahme einer Droge den sportlichen Erfolg sichern würde – dies ist bekannt als das sportsoziologisch gut belegte Goldman-Dilemma (9). Interessanterweise wird diese Haltung von weniger als einem Prozent der Allgemeinbevölkerung geteilt (10).

Doping ist weit verbreitet

Bei der Frage, in welchem Umfang Gendoping im Sport praktiziert wird, geben die Ergebnisse aus neueren epidemiologischen Studien zum Doping ein wenig Orientierung. Danach ist davon auszugehen, dass mindestens circa sieben Prozent der minderjährigen Leistungssportler in Deutschland bereits konventionelles Doping praktizieren (11). Im Bereich des aktiven internationalen Hochleistungssports konnte eine aktuelle Studie belegen, dass in manchen Ländern mehr als 60 Prozent der Leichtathleten Blutdoping oder Doping mit EPO-Mikrodosen betreiben. Dabei fiel auf, dass Doping unter Sportlern offensichtlich „ansteckend“ ist, da in den Ländern, wo die Quote bei den Frauen niedrig lag, auch die Quote bei den Männern entsprechend niedrig war und umgekehrt. Diese Korrelation der Prävalenz zwischen den Geschlechtern war hochsignifikant (12). Nimmt man diese Befunde zusammen und zieht man die Erfahrungen aus den gerichtlich bekanntgewordenen und anscheinend typischen polytoxikomanen Dopingpraktiken des Hochleistungssports hinzu, dann ist nur eine Vermutung plausibel: Betreibt ein einziger Sportler Gendoping, dann ist es nur eine Frage der Zeit, bis alle dopenden Sportler auch Gendoping betreiben.

In Tierversuchen konnte ein Gentransfer auch nach einem längeren Zeitraum nachgewiesen werden. Foto: picture alliance
In Tierversuchen konnte ein Gentransfer auch nach einem längeren Zeitraum nachgewiesen werden. Foto: picture alliance

Die zur Neuentwicklung von Nachweisverfahren von Gendoping zur Verfügung stehenden Geldmittel sind derzeit viel zu gering, als dass damit Entscheidendes ausgerichtet werden könnte. Will man dem Missbrauch effektiv und möglichst noch präventiv begegnen, werden Gendopingnachweisverfahren benötigt, die mit ausreichend hoher Spezifität, Sensitivität und Reliabilität durchgeführt werden können. Gendoping sollte aus ethischen Erwägungen und insbesondere auch aus Sicherheitsgründen möglichst komplett unterbunden werden. Der Wettlauf zwischen Dopern und Analytikern, der etwa zur Folge haben könnte, dass das Gendoping immer experimenteller, invasiver und riskanter wird, sollte unter dem Aspekt der biologischen Sicherheit der Gesellschaft vermieden werden.

Nachweis schwer möglich

Hierin liegt unter anderem ein großer Nachteil der sogenannten indirekten Nachweisverfahren, die gerade zur Bekämpfung von Gendoping immer wieder gefordert und vorgeschlagen werden. Man weist bei diesen Verfahren lediglich nach, dass eine auf natürlichem Weg höchstwahrscheinlich nicht erreichbare physiologische Konstellation bei einem Sportler vorliegt. Wie eine solche Konstellation erreicht wurde, bleibt hierbei gänzlich offen. Ein anschauliches Beispiel dafür, was das konkret bedeutet, liefert der Fall der Eisschnellläuferin Claudia Pechstein, die wegen abnormer Schwankungen der Retikulozyten mit unphysiologischen Anstiegen genau vor wichtigen Wettkämpfen gesperrt wurde. Es bleibt offen, wie diese Schwankungen entstanden sind. Im günstigsten Fall lässt sich annehmen, dass eine genetische Grundkonstellation in Verbindung mit einem Umweltfaktor, wie psychischem oder physischem Stress vor einem Wettkampf, zu solchen Werten führen könnte.

Mit welcher Wahrscheinlichkeit im Kollektiv der genetisch recht einmalig veranlagten und begabten Hochleistungssportler sich eine solche potenzielle Gen-Umwelt-Interaktion finden lässt, liegt im Bereich des Spekulativen, womit sich eher Juristen als Fachgutachter befassen mögen. Möglich erscheint aber auch, dass die Athletin Gendoping, etwa mittels eines induzierbaren Vektorsystems, betrieben und ihre Erythropoiese zielgenau angekurbelt hat, so wie dies bereits 1998 am Menschenaffen erfolgreich und über mehr als sieben Jahre hinweg praktiziert wurde (13). Vielleicht liegt es nicht im Verantwortungsbereich des Sports, diesen kleinen Unterschied aufzuspüren und zu sichern. Der Gesellschaft sollte jedoch sehr stark daran gelegen sein, dass genetisches Enhancement – so es denn betrieben wird – auch eindeutig erkannt, in der Folge verhindert oder zumindest in seiner Relevanz für die biologische Sicherheit eingestuft werden kann.

Hoffnung auf neue Verfahren

Die meisten Dopingtests beruhen auf einem direkten Nachweisverfahren, das verbotene Substanzen, Metaboliten oder spezifische Marker konkret nachweisen kann. Beim Gendoping gibt es das Problem, dass die im Körper des Athleten selbst herbeigeführte Expression des aus dem Transgen hervorgegangenen Peptids in der Regel keine Unterscheidung desselben von der körpereigenen Variante des Proteins erlaubt. Auch kann man Gendoping so betreiben, dass man nur Material zuführt, das bereits im Körper der meisten Menschen vorhanden ist. Dies ist bei der Verwendung der bereits genannten viralen Vektoren automatisch der Fall, da die Bevölkerung mit den Wildtyp-Varianten dieser Viren durchseucht ist und sich auch im Körper ungedopter Menschen sämtliche Genbestandteile, virale Bausteine, sämtliche Sequenzen zur Steuerung der Genexpression und Antikörper gegen alle möglichen verwendeten Strukturen und Bausteine nachweisen lassen. Derartige virale Vektoren können erstaunlicherweise ohne besondere Auflagen als „ready to use“ oder gar „custom made viral vectors“ über das Internet bezogen werden. Eine strengere Regulation der Abgabe solcher viraler Vektoren ist vor dem Hintergrund des nicht ganz unwahrscheinlichen Missbrauchs im Sport oder auch im Body Building zumindest überdenkenswert.

Dass ein Gendopingnachweis auch in der oben skizzierten Situation prinzipiell möglich ist, konnte erstmals 2006 aufgezeigt werden (14). Der Nachweis kann demzufolge an normalen Vollblutproben auf der Basis einer speziell auf das Intron-freie Transgen abgestimmten Polymerase-Kettenreaktion (PCR) hochsensitiv und spezifisch durchgeführt werden. Beiter et al. wiesen erstmals in vitro für die Kandidaten VEGF und EPO die hohe Spezifität und Sensitivität eines solchen Verfahrens nach (15). 2010 konnten dann die Spezifität, die Sensitivität und vor allem auch das Potenzial als Langzeitnachweis von zwei unabhängigen Arbeitsgruppen praktisch zeitgleich auf der In-vivo-Ebene belegt werden (16, 17). Eine Gruppe von US-amerikanischen und französischen Gentherapeuten kam zu dem Ergebnis, dass das Intron-freie EPO-Transgen auch nach einmaligem, speziell auf den Muskel ausgerichtetem Gentransfer im Menschenaffen mehr als ein Jahr nachweisbar ist. Unsere Arbeitsgruppe konnte diese hohe Sensitivität auch im Versuch an Mäusen belegen, bei denen das VEGF-A-Transgen zumindest über den Versuchszeitraum von 56 Tagen nachweisbar war. Ferner konnten wir in einem groß angelegten Feldversuch mit 327 Blutproben von Sportlern belegen, dass für die sechs Gendoping-Transgene EPO, IGF1, VEGF-A, VEGF-D, hGH und FST kein einziger Test falschpositiv war (17). Hiermit scheint der Weg frei, bei Bedarf und bei entsprechender Finanzierung erste Gendopingnachweise in die Praxis zu überführen.

So kann vielleicht ein momentan allzu einfacher Missbrauch von Gentransfertechnologie, bei dem eine mehr oder weniger befugte, aber nicht notwendigerweise fachkundige Person einen viralen Vektor über das Internet ordert und einem Hochleistungssportler injiziert, verhindert werden. Zu groß erschiene dann die Gefahr, möglicherweise lebenslang als „Gendoping-positiv“ aufzufallen, und zu gering die Wahrscheinlichkeit, einen leistungssteigernden Effekt bei tolerablen Nebenwirkungen zu erzielen. Einem Missbrauch im Breitensport und im Body Building beugen dagegen Testverfahren ohnehin nicht vor. Will man ein höheres Maß an biologischer Sicherheit gewährleisten, wird man wahrscheinlich um verschärfte gesetzliche Regelungen und eine entsprechend rigorose Kontrolle der Umsetzung nicht herumkommen.

Bestätigte sich der Verdacht, dass Gentransfertechnologie missbräuchlich im Sport bereits verbreitet zum Einsatz kommt, stünde man in der Debatte über genetisches Enhancement vor einem bemerkenswerten Dilemma. Während Hochleistungssportler – ein gesunder, populärer und werbewirksamer Teil der Gesellschaft – weitgehend unreguliert und unkontrolliert genetisches Enhancement betreiben, erfolgt die Entwicklung der Gentherapie zum Wohle schwer kranker Menschen weiterhin unter hohen Auflagen. Dieser Widerspruch ist nicht haltbar. Mit der beginnenden Ära des Missbrauchs von Gentransfertechnologie im Sport sollte jetzt der Zeitpunkt erreicht sein, an dem vor allem medizinische Fachgesellschaften ihre Kompetenz einbringen und sportpolitische Entscheidungen hinterfragen müssen.

  • Zitierweise dieses Beitrags:
    Dtsch Arztebl 2012; 109(3): A 80–3

Anschrift für die Verfasser
Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Perikles Simon
Abteilung für Sportmedizin, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Albert-Schweitzer Straße 22
55131 Mainz
simonpe@uni-mainz.de

@Literatur im Internet:
www.aerzteblatt.de/lit0312

* Die Autoren bedanken sich bei Herrn Prof. Michael Bitzer, Universitätsklinikum Tübingen, Medizinische Klinik, Abteilung Innere Medizin I, für die Beratung und Mitwirkung beim Erstellen dieses Artikels.

Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Abteilung für Sportmedizin: Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Simon, Dr. rer. medic. Tug

Universitätsklinikum Tübingen, Medizinische Klinik und Poliklinik, Abteilung Innere Medizin I: Prof. Dr. med. Lauer

Ein Gentransfer bedeutet ein hohes Risiko nicht nur für den dopenden Sportler, sondern auch eine mögliche Gefährdung Unbeteiligter. Mit Nachdruck sollten die Ansätze zu bereits möglichen Nachweisverfahren verfolgt werden.

Suzan Tug, Ulrich M. Lauer, Perikles Simon*

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    raug1
    am Dienstag, 11. Juni 2013, 12:48

    Warum wird im "Fall Pechstein" nicht die medizinische Diagnose akzeptiert?

    Es kann scheinbar nicht sein, was nicht sein darf. Selbst von Autoren des Ärzteblattes wird bei Claudia Pechstein immer noch über Doping als Ursache für ihre erhöhten Retikulozyten spekuliert. Warum können die Doping-Experten nicht akzeptieren, dass es längst eine medizinische Diagnose gibt, die die schwankenden Retis bei ihr erklärt? Mit dem Münchner Prof. Stefan Eber hat diese Diagnose der Mediziner gestellt, der im Namen der pädiatrischen und der internistischen Fachgesellschaften für alle in Deutschland tätigen Ärzte die Leitlinien für vererbte Blutkrankheiten bzw. -anomalien erstellt. Wer sich mit dem Fall auskennt, der weiß auch, dass die Diagnose (hereditäre Xerozytose) mittlerweile selbst vom Gutachter des Eisschnelllauf-Weltverbandes ISU, Prof. Alberto Zanella (Italien), vollumfänglich bestätigt wurde. Von daher ist es unredlich und für die Autoren des Beitrages auch unwürdig, diese Diagnose unerwähnt zu lassen und stattdessen nochmals die Mär auszugraben, dass Pechsteins Retikulozyten stets vor wichtigen Wettkämpfen angestiegen seien.
    Der Siegener Hämatologe Prof. Winfried Gassmann hat in seiner Analyse des Falls akribisch herausgearbeitet, dass im Verhältnis von der Anzahl der Tests zu erhöhten Werten, Pechstein prozentual gesehen sogar in der wettkampfreien Trainingszeit häufiger erhöhte Retis hatte als vor wichtigen Wettkämpfen. Dies war nur deshalb nicht so offensichtlich, weil Pechstein im Training seltener getestet wurde als unmittelbar vor Wettkämpfen. Dies sind alles längst bekannte Fakten, die vor allem der bekannte Dopingexperte und Mitautor dieses Beitrages, Prof. Perikles Simon auf dem Schirm haben muss. Von daher ist der Pechstein-Part in dieser Ausarbeitung alles anderes als ein Ruhmesblatt!

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