Observe de cerca a los atletas que compiten en los Juegos Olímpicos de verano de este año en Londres: su musculatura le dirá mucho sobre cómo lograron su estatus de élite. Las interminables horas de entrenamiento y compromiso con su deporte jugaron un papel importante en la construcción de los cuerpos que los llevaron a la competencia atlética más importante del mundo. Eche un vistazo aún más de cerca, este requiere microscopía, y verá algo más, algo incrustado en los planos genéticos de estos hombres y mujeres jóvenes que es tan importante para su éxito.
En casi todos los casos, estos atletas se han dado cuenta de todo el potencial establecido por esos genes. Y ese potencial puede ser mucho mayor para empezar que para el resto de nosotros los mortales. Por ejemplo, los genes en las células que conforman las piernas del velocista Tyson Gay fueron codificados con instrucciones especiales para construir muchos músculos de fibra rápida, dándoles a sus piernas un poder explosivo fuera de los bloques iniciales. En comparación, la velocidad de contracción máxima de los músculos de las piernas del maratonista Shalane Flanagan, según lo dictado por sus genes, es mucho más lenta que la de Gay pero optimizada para la resistencia requerida para correr durante horas a la vez con poco cansancio. Tal ajuste genético también ayuda a los competidores en baloncesto, voleibol y natación sincronizada, aunque el impacto podría ser mucho menor porque el trabajo en equipo efectivo y el arbitraje también influyen en el éxito en esos deportes.
Cuando el arma se dispara para el sprint de 100 metros, cuando los nadadores Michael Phelps y Tyler McGill golpean el agua, cuando Tom Daley salta de su plataforma de buceo, vemos lo mejor que el acervo genético del mundo tiene para ofrecer, a pesar de que los científicos todavía están tratando de averiguar qué genes son esos. Desafortunadamente, la historia dicta que también podemos ver lo mejor en manipulación de genes, ya que algunos atletas presionan para obtener el máximo rendimiento con la ayuda de sustancias ilegales que son cada vez más difíciles de detectar.
El flaco en los músculos
El cuerpo humano produce dos tipos de fibras musculares esqueléticas: contracción lenta (tipo 1) y contracción rápida (tipo 2). Las fibras de contracción rápida se contraen muchas veces más rápido y con más fuerza que las de contracción lenta, pero también se fatigan más rápidamente. Cada uno de estos tipos de músculos se puede desglosar en subcategorías, dependiendo de la velocidad contráctil, la fuerza y la resistencia a la fatiga. Las fibras de contracción rápida tipo 2B, por ejemplo, tienen un tiempo de contracción más rápido que el tipo 2A.
Los músculos se pueden convertir de una subcategoría a otra, pero no se pueden convertir de un tipo a otro. Esto significa que el entrenamiento de resistencia puede dar al músculo tipo 2B algunas de las características de resistencia a la fatiga del músculo tipo 2A y que el entrenamiento con pesas puede dar al músculo tipo 2A algunas de las características de fuerza del músculo tipo 2B. Sin embargo, el entrenamiento de resistencia no convertirá el músculo tipo 2 en tipo 1 ni el entrenamiento de fuerza convertirá el músculo de contracción lenta en rápido. Los atletas de resistencia tienen una mayor proporción de fibras de contracción lenta, mientras que los velocistas y saltadores tienen más de la variedad de contracción rápida.
Así como podemos alterar nuestra mezcla muscular solo hasta cierto punto, el crecimiento muscular también está cuidadosamente regulado en el cuerpo. Sin embargo, una diferencia entre la composición muscular y el tamaño es que este último puede manipularse más fácilmente. El factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1) es tanto un gen como la proteína que expresa que juega un papel importante durante el crecimiento infantil y estimula los efectos anabólicos, como el desarrollo muscular, cuando esos niños se convierten en adultos. IGF-1 controla el crecimiento muscular con la ayuda del gen miostatina (MSTN), que produce la proteína miostatina.
Hace más de una década, H. Lee Sweeney, un fisiólogo molecular de la Universidad de Pennsylvania, dirigió un equipo de investigadores que utilizaron la manipulación genética para crear los "ratones Schwarzenegger" unidos a los músculos. Los ratones inyectados con una copia extra del gen IGF-1 agregaron músculo y se volvieron hasta un 30 por ciento más fuertes. Sweeney concluyó que es muy probable que las diferencias en los niveles de proteína IGF-1 y MSTN de una persona determinen su capacidad de aumentar la masa muscular cuando hace ejercicio, aunque admite que este escenario no se ha estudiado ampliamente.
El crecimiento y la resistencia muscular de fibra lenta también pueden controlarse mediante la manipulación genética. En agosto de 2004, un equipo de investigadores que incluía al Instituto Salk para el Estudio Biológico Ronald Evans informó que alteraron un gen llamado PPAR-Delta para mejorar su actividad en ratones, ayudando a nutrir los músculos de contracción lenta resistentes a la fatiga. Estos llamados "ratones maratón" podrían correr el doble de distancia y casi el doble de tiempo que sus homólogos no modificados.
Esta capacidad demostrada para jugar con los músculos de contracción rápida o lenta plantea la pregunta: ¿Qué sucedería si uno introdujera genes para desarrollar músculo de contracción rápida y lenta en un atleta? "Hemos hablado de hacerlo pero nunca lo hemos hecho", dice Sweeney. "Supongo que terminarías con un compromiso que sería adecuado para un deporte como el ciclismo, donde necesitas una combinación de resistencia y potencia". Aun así, agrega Sweeney, ha habido pocas razones científicas (que se traducen en financiación) para llevar a cabo dicho estudio en ratones, mucho menos en humanos.
La manipulación genética tendrá su impacto más significativo en el tratamiento de enfermedades y la promoción de la salud en lugar de mejorar las habilidades atléticas, aunque los deportes ciertamente se beneficiarán de esta investigación. Los científicos ya están estudiando si las terapias genéticas pueden ayudar a las personas que padecen enfermedades musculares como la distrofia muscular. "Se ha aprendido mucho sobre cómo podemos hacer que los músculos sean más fuertes y más grandes y contraerse con mayor fuerza", dice Theodore Friedmann, genetista de la Universidad de California, San Diego, y jefe de un panel asesor de dopaje genético para el World Anti -Agencia de Dopaje (AMA). Los estudios científicos han introducido la proteína IGF-1 en el tejido del ratón para prevenir la degradación muscular normal durante el envejecimiento. "En algún momento en el camino se podrían hacer esfuerzos para lograr lo mismo en las personas", agrega. "¿Quién no haría cola para algo como esto?"
La terapia génica ya ha demostrado ser útil en estudios no relacionados con el tratamiento muscular. En diciembre de 2011, por ejemplo, un equipo de investigadores británicos informó en The New England Journal of Medicine que pudieron tratar a seis pacientes con hemofilia B, una enfermedad en la que la sangre no puede coagularse adecuadamente para controlar el sangrado, mediante el uso de un virus para administrar un gen que les permite producir más del agente de coagulación, factor IX.
Objetivos duros
A pesar de los experimentos con los niveles de proteína IGF-1 y MSTN en el músculo del ratón, identificar qué genes son directamente responsables de la destreza atlética es un asunto complicado. "Lo que hemos aprendido en los últimos 10 años desde la secuenciación del genoma humano es que aquí hay muchísima más complejidad de lo que imaginamos", dice Stephen Roth, profesor asociado de fisiología del ejercicio y envejecimiento de la Universidad de Maryland. y genética. "Todo el mundo quiere saber cuáles son los genes que contribuyen al rendimiento atlético en general o la fuerza muscular o la capacidad aeróbica o algo así. Todavía no tenemos objetivos duros reconocidos por la comunidad científica por su contribución al rendimiento deportivo".
En 2004, los científicos habían descubierto más de 90 genes o ubicaciones cromosómicas que creían que eran los más responsables de determinar el rendimiento deportivo. Hoy el recuento se ha elevado a 220 genes.
Incluso con esta falta de certeza, algunas compañías ya han intentado explotar lo que se ha aprendido hasta ahora para comercializar pruebas genéticas que, según afirman, pueden revelar las predisposiciones atléticas de un niño. Estas compañías "están escogiendo algo de literatura y diciendo: 'Oh, estas cuatro o cinco variaciones genéticas te dirán algo'", explica Roth. Pero la conclusión es que cuantos más estudios hayamos realizado, menos seguros estamos de que cualquiera de estos genes contribuyan realmente por sí mismos ".
Atlas Sports Genetics, LLC, en Boulder, Colorado, comenzó a vender una prueba de $ 149 en diciembre de 2008, la compañía dijo que podría detectar variantes del gen ACTN3, que en los atletas de élite está asociado con la presencia de la proteína alfa-actinina-3 que ayuda al cuerpo a producir fibras musculares de contracción rápida. El músculo en ratones de laboratorio que carece de alfa-actinina-3 actúa más como fibra muscular de contracción lenta y usa la energía de manera más eficiente, una condición más adecuada para la resistencia que la masa y la potencia. "La dificultad es que los estudios más avanzados no han encontrado exactamente cómo la pérdida de alfa-actinina-3 afecta la función muscular en humanos", dice Roth.
ACE, otro gen estudiado en relación con la resistencia física, ha arrojado resultados inciertos. Los investigadores originalmente argumentaron que las personas con una variante de ACE serían mejores en deportes de resistencia y aquellas con una variante diferente serían más adecuadas para la fuerza y el poder, pero los hallazgos no han sido concluyentes. Entonces, aunque ACE y ACTN3 son los genes más reconocidos cuando se trata de atletismo, ninguno es claramente predictivo del rendimiento. Hace 10 o 15 años, la idea predominante de que podría haber dos, tres o cuatro genes contribuyentes realmente fuertes a un rasgo particular como la fuerza muscular "se está desmoronando", dice Roth. "Nos hemos dado cuenta, y se ha confirmado en los últimos años, que no es del orden de 10 o 20 genes, sino de cientos de genes, cada uno con variaciones realmente pequeñas y un gran número de posibles combinaciones de esos muchos, muchos genes que pueden dar lugar a una predisposición a la excelencia.
"Nada de la ciencia cambió", agrega. "Supusimos desde el principio que resultó no ser correcto en la mayoría de los casos, eso es ciencia".
Dopaje genético
La AMA recurrió a Friedmann en busca de ayuda después de los Juegos Olímpicos de Verano de Sydney en 2000 después de que comenzaron a correr rumores de que algunos de los atletas habían sido modificados genéticamente. No se encontró nada, pero la amenaza parecía real. Las autoridades estaban al tanto de un reciente ensayo de terapia génica en la Universidad de Pennsylvania que había resultado en la muerte de un paciente.
"En medicina, tales riesgos son aceptados por los pacientes y por la profesión de que se corre el peligro de curar y prevenir el dolor y el sufrimiento", dice Friedmann. "Si esas mismas herramientas, cuando se aplicaran a un atleta joven sano, salieran mal, habría mucho menos consuelo ético por haberlo hecho. Y a uno no le gustaría estar en el medio de una sociedad que acepta ciegamente el lanzamiento [ eritropoyetina ( EPO )] genes en atletas para que puedan tener un mejor rendimiento de resistencia ". EPO ha sido un objetivo favorito para las personas interesadas en manipular la producción de sangre en pacientes con cáncer o enfermedad renal crónica. También ha sido utilizado y abusado por ciclistas profesionales y otros atletas que buscan mejorar su resistencia.
Otro esquema ha sido inyectar los músculos de un atleta con un gen que suprime la miostatina, una proteína que inhibe el crecimiento muscular. Con eso, Sweeney dice: "estás funcionando como un gen genético. No sé si alguien lo está haciendo, pero creo que si alguien con capacitación científica lee la literatura, podría descubrir cómo tener éxito en este punto, "aunque las pruebas de inhibidores de miostatina inyectados directamente en músculos específicos no han progresado más allá de los animales.
Los inhibidores de miostatina, así como los genes EPO e IGF-1 han sido candidatos tempranos para el dopaje basado en genes, pero no son los únicos, dice Friedmann. El gen del factor de crecimiento endotelial vascular ( VEGF ) instruye al cuerpo a formar proteínas de señal que lo ayudan a aumentar el flujo sanguíneo al hacer brotar nuevos vasos sanguíneos en el músculo. Estas proteínas se han utilizado para tratar la degeneración macular y restaurar el suministro de oxígeno a los tejidos cuando la circulación sanguínea es inadecuada. Otros genes tentadores podrían ser aquellos que afectan la percepción del dolor, regulan los niveles de glucosa, influyen en la adaptación del músculo esquelético al ejercicio y ayudan a la respiración.
Juegos en los Juegos Olímpicos de 2012
La manipulación genética es un gran comodín en los Juegos Olímpicos de este año, dice Roth. "La gente ha estado prediciendo en los últimos Juegos Olímpicos que habrá dopaje genético en los próximos Juegos Olímpicos, pero nunca ha habido evidencia sólida". La terapia génica a menudo se estudia en un contexto médico, y falla muchas veces, señala. "Incluso si se sabe que una terapia génica es sólida en términos de tratamiento de una enfermedad, cuando la incluyes en el contexto del rendimiento deportivo, estás lidiando con lo desconocido".
La presencia de dopaje genético es difícil de detectar con certeza. La mayoría de las pruebas que pueden tener éxito requieren muestras de tejido de atletas bajo sospecha. "Estamos hablando de una biopsia muscular, y no hay muchos atletas que estén dispuestos a dar muestras de tejido cuando se estén preparando para competir", dice Roth. No es probable que la manipulación genética aparezca en el torrente sanguíneo, la orina o la saliva, por lo que es poco probable que las pruebas relativamente no intrusivas de esos fluidos determinen mucho.
En respuesta, la AMA adoptó un nuevo enfoque de prueba llamado Pasaporte Biológico de Atleta (ABP), que se utilizará en los Juegos Olímpicos de Londres. Varias autoridades deportivas internacionales como la Unión Internacional de Ciclismo también han comenzado a usarlo. La clave del éxito de ABP es que, en lugar de buscar ad hoc para un agente específico, como EPO, el programa monitorea el cuerpo de un atleta con el tiempo para detectar cambios repentinos, como un aumento en el recuento de glóbulos rojos.
Otra forma de detectar la presencia de dopaje genético es reconocer cómo el cuerpo responde a un gen extraño, en particular, los mecanismos de defensa que podría desplegar. "El efecto de cualquier droga o gen extraño se verá complicado por un organismo que trate de evitar el daño de esa manipulación", dice Friedmann, en lugar de los cambios previstos inducidos por EPO, por ejemplo.
Los juegos olímpicos dejan en claro que no todos los atletas son iguales, pero que el trabajo duro y la dedicación pueden dar al atleta al menos una posibilidad externa de victoria, incluso si los competidores provienen del extremo más profundo del acervo genético. "El rendimiento de élite es necesariamente una combinación de talento y capacitación basados genéticamente que explotan esos dones", dice Roth. "Si pudieras igualar todos los factores ambientales, la persona con cierta ventaja física o mental ganaría la competencia. Afortunadamente, esos factores ambientales entran en juego, lo que le da al deporte la incertidumbre y la magia que anhelan los espectadores".
