Aufdecken von Blutdoping bei Sportlern
RNA-Änderungen markieren alte Blutkörperchen unter den neuen und verdeutlichen Selbsttransfusionen
Ein Forschungsteam der Duke University hat einen Weg gefunden, Sportfunktionären zu helfen, zu erkennen, ob das Blut eines Athleten durch eine Infusion seines eigenen gespeicherten Blutes aufgefüllt wurde.
Rote Blutkörperchen transportieren Sauerstoff zu Geweben und liefern so Kraftstoff für die Muskelaktivität. Skrupellose Athleten konnten ihr Blut "dopen", indem sie ihre Versorgung mit roten Blutkörperchen bereicherten. Aber ein neuer Test der microRNA kann alte von neuen Zellen unterscheiden.
Bruce Blausen via Wikimedia Commons
Während Tests zum Nachweis von zwei der drei häufigsten Methoden zur drastischen Erhöhung der Sauerstofftragfähigkeit des Blutes eines Konkurrenten entwickelt wurden, waren sogenannte "autologe" oder Selbsttransfusionen nicht nachweisbar.
Eine autologe Transfusion entnimmt einen Teil des Blutes des Athleten lange vor dem Wettkampf, sortiert nur die roten Blutkörperchen aus und überträgt diese Zellen dann direkt vor dem Wettkampf wieder in den Athleten, um die Fähigkeit des Blutes zu verbessern, Sauerstoff zu transportieren, den wesentlichen Treibstoff der Muskelleistung.
Die beste Nachweismethode, die die Welt-Anti-Doping-Agentur (WADA) bisher angewandt hat, ist der "Athletenpass", der eine Blutprobe vor dem Wettkampf mit einer beim Wettkampf entnommenen vergleicht, um zu sehen, ob es "signifikante" Veränderungen in der Biochemie gibt.
"Die Schwierigkeit bestand darin, dass die Tests, die sie durchgeführt haben, nicht den Unterschied zwischen einem jungen und einem alten Blutkörperchen erkennen konnten", sagte Dr. Jen-Tsan "Ashley" Chi, der diese von der WADA finanzierte Forschung in seinem Labor am Duke's Center for Genomic and Computational Biology leitete.
Blutbanken in den USA betrachten 42 Tage als die äußere Grenze dafür, wie lange eine Einheit roter Blutkörperchen wegen biochemischer Veränderungen, die den Empfängern schaden könnten, gelagert werden sollte. Die Menge an energiebereitstellenden ATP-Tropfen und sauerstoffbindendem Hämoglobin nimmt ebenfalls ab. Aber diese Veränderungen waren nicht präzise genug, um eine autologe Transfusion zu erkennen.
Was Chi und seine Kollegen in den roten Blutkörperchen untersuchten, sind Nukleinsäuren, insbesondere RNA. Rote Blutkörperchen wurden lange Zeit für nukleinsäurearm gehalten, weil sie keinen Kern tragen, wo man normalerweise DNA finden würde. Aber es stellt sich heraus, dass sie eine reiche und vielfältige Population von RNAs enthalten. Dazu gehören einige kurze RNA-Stücke, die microRNAs (miRNA) genannt werden, die im Allgemeinen dazu dienen, die Produktion von Proteinen in einer Zelle zu steuern.
Die Forscher entnahmen drei Einheiten Blut von Freiwilligen und verarbeiteten sie, um praktisch alle weißen Blutkörperchen und etwa 80 Prozent des Plasmas zu entfernen, und hinterließen eine relativ gereinigte Probe roter Blutkörperchen, genau wie es eine autologe Transfusion erfordern würde.
Dann extrahierten und analysierten Jennifer Doss, eine ehemalige Duke-Absolventin, und andere Labormitglieder RNA-Proben, die aus den Zellen entnommen wurden, in acht Zeitabständen, von 1 Tag bis 42 Tagen. Veränderungen in der mit der Lagerung verbundenen RNA wurden deutlich, als sie die späteren Proben mit der Tag-1-Probe verglichen.
Zwei Arten von miRNA nahmen während der Lagerung zu und zwei gingen zurück, sagte der Doktorand Wen-Hsuan Yang, der die biochemischen Experimente durchführte. Eine der Formen, die abnahm, genannt miR-70, hatte die dramatischsten und konsequentesten Veränderungen.
Mit weiteren Tests isolierten die Forscher die wahrscheinliche Quelle dieses 18-Nukleotidfragments der RNA. Es scheint als Nebenprodukt einer größeren RNA zu entstehen, die während der Lagerung von Enzymen geschnitten wird, und zwar auf eine sehr präzise und vorhersehbare Weise.
"Dieser Anstieg von miR-720 ist signifikant und konsistent genug, um als Biomarker zum Nachweis gespeicherter roter Blutkörperchen verwendet werden zu können", sagte Chi.
Er sagte, dass sich die weitere Forschung auf das Verständnis konzentriert, warum das Enzym, das miR-720 produziert, in gespeicherten Zellen aktiv ist und was es tun könnte, wenn es eine größere RNA auseinander bricht.
Originalveröffentlichung
Wen‐Hsuan Yang, Jennifer F. Doss, Katelyn A. Walzer, Shannon M. McNulty, Jianli Wu, John D. Roback, Jen‐Tsan Chi; "Angiogenin‐mediated tRNA cleavage as a novel feature of stored red blood cells"; British J Hematology; 2018
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