Observe de perto os atletas que competem nos Jogos Olímpicos de Verão deste ano em Londres - sua musculatura lhe dirá muito sobre como eles alcançaram seu status de elite. Horas sem fim de treinamento e compromisso com o esporte desempenharam um papel importante na construção dos corpos que os levaram à principal competição esportiva do mundo. Dê uma olhada ainda mais de perto - esta requer microscopia - e você verá outra coisa, algo embutido nas plantas genéticas desses homens e mulheres jovens que é tão importante para o sucesso deles.
Em quase todos os casos, esses atletas perceberam todo o potencial colocado por esses genes. E esse potencial pode ser muito maior para começar do que para o resto de nós, mortais. Por exemplo, os genes nas células que compõem as pernas do velocista Tyson Gay foram codificados com instruções especiais para construir muitos músculos de fibra rápida, dando às pernas força explosiva dos blocos iniciais. Em comparação, a velocidade máxima de contração dos músculos das pernas do maratonista Shalane Flanagan, como ditada por seus genes, é muito mais lenta do que a de Gay ainda otimizada para a resistência necessária para correr por horas a fio com pouco cansaço. Tal ajuste fino genético também ajuda os competidores em basquete, vôlei e nado sincronizado, embora o impacto possa ser muito menor, porque o trabalho em equipe eficaz e o arbitro também influenciam o sucesso nesses esportes.
Quando a arma dispara para o sprint de 100 metros, quando os nadadores Michael Phelps e Tyler McGill atingem a água, quando Tom Daley salta de sua plataforma de mergulho, vemos os melhores que o pool genético do mundo tem a oferecer, embora os cientistas ainda tentando descobrir quais genes são esses. Infelizmente, a história dita que também podemos ver o que há de melhor na manipulação de genes, já que alguns atletas exigem desempenho máximo com a ajuda de substâncias ilegais que estão se tornando cada vez mais difíceis de detectar.
O magro nos músculos
O corpo humano produz dois tipos de fibras musculares esqueléticas - contração lenta (tipo 1) e contração rápida (tipo 2). As fibras de contração rápida se contraem muito mais rápido e com mais força do que as de contração lenta, mas também fatigam mais rapidamente. Cada um desses tipos de músculos pode ser subdividido em subcategorias, dependendo da velocidade contrátil, da força e da resistência à fadiga. As fibras de contração rápida tipo 2B, por exemplo, têm um tempo de contração mais rápido que o tipo 2A.
Os músculos podem ser convertidos de uma subcategoria para outra, mas não podem ser convertidos de um tipo para outro. Isso significa que o treinamento de resistência pode dar ao músculo tipo 2B algumas das características resistentes à fadiga do músculo tipo 2A e que o treinamento com pesos pode dar ao músculo tipo 2A algumas das características de força do músculo tipo 2B. O treinamento de resistência, no entanto, não converterá o tipo 2 em músculo tipo 1 nem o treinamento de força converterá o músculo de contração lenta em rápido. Os atletas de endurance têm uma proporção maior de fibras de contração lenta, enquanto os velocistas e os saltadores têm mais da variedade de contração rápida.
Assim como podemos alterar nossa mistura muscular apenas até certo ponto, o crescimento muscular também é cuidadosamente regulado no corpo. Uma diferença entre a composição muscular e o tamanho, no entanto, é que o último pode ser mais facilmente manipulado. O fator de crescimento semelhante à insulina 1 (IGF-1) é tanto um gene quanto a proteína que ele exerce um papel importante durante o crescimento infantil e estimula os efeitos anabólicos - como a construção muscular - quando essas crianças se tornam adultos. O IGF-1 controla o crescimento muscular com a ajuda do gene da miostatina (MSTN), que produz a proteína da miostatina.
Há mais de uma década, H. Lee Sweeney, fisiologista molecular da Universidade da Pensilvânia, liderou uma equipe de pesquisadores que usaram manipulação genética para criar os "ratos Schwarzenegger" ligados aos músculos. Os ratos injetados com uma cópia extra do gene IGF-1 adicionaram músculo e se tornaram 30% mais fortes. Sweeney concluiu que é muito provável que as diferenças nos níveis de proteína IGF-1 e MSTN de uma pessoa determinem sua capacidade de colocar músculos durante o exercício, embora admita que esse cenário não tenha sido amplamente estudado.
O crescimento e a resistência dos músculos de fibras lentas também podem ser controlados através da manipulação genética. Em agosto de 2004, uma equipe de pesquisadores que incluiu Ronald Evans, do Instituto Salk para Estudos Biológicos, relatou que eles alteraram um gene chamado PPAR-Delta para melhorar sua atividade em camundongos, ajudando a nutrir os músculos de contração lenta resistentes à fadiga. Esses chamados "mouses de maratona" podem ser executados duas vezes mais longe e quase o dobro do tempo de suas contrapartes não modificadas.
Essa capacidade demonstrada de mexer com os tipos de músculos de contração rápida ou lenta afeta a pergunta: o que aconteceria se alguém introduzisse genes para construir músculo de contração rápida e lenta em um atleta? "Nós conversamos sobre fazer isso, mas nunca o fizemos", diz Sweeney. "Eu suponho que você acabaria com um compromisso que seria bem adequado para um esporte como o ciclismo, onde você precisa de uma combinação de resistência e poder." Ainda assim, acrescenta Sweeney, tem havido pouca razão científica (que se traduz em financiamento) para conduzir tal estudo em ratos, muito menos em seres humanos.
A manipulação de genes terá seu impacto mais significativo no tratamento de doenças e na promoção da saúde, em vez de melhorar as habilidades atléticas, embora os esportes certamente se beneficiem dessa pesquisa. Os cientistas já estão estudando se as terapias genéticas podem ajudar pessoas que sofrem de doenças musculares, como a distrofia muscular. "Muito se aprendeu sobre como podemos tornar os músculos mais fortes e maiores e contraí-los com mais força", diz Theodore Friedmann, geneticista da Universidade da Califórnia, em San Diego, e chefe de um painel de aconselhamento sobre doping genético para o World Anti-Doping. Agência de Doping (WADA). Estudos científicos introduziram a proteína IGF-1 no tecido do rato para prevenir a degradação normal do músculo durante o envelhecimento. "Em algum ponto da estrada, esforços poderiam ser feitos para realizar o mesmo nas pessoas", acrescenta. "Quem não iria ficar na fila por algo assim?"
A terapia gênica já se mostrou útil em estudos não relacionados ao tratamento muscular. Em dezembro de 2011, por exemplo, uma equipe de pesquisadores britânicos relatou no New England Journal of Medicine que eles foram capazes de tratar seis pacientes com hemofilia B - uma doença em que o sangue não consegue coagular adequadamente para controlar o sangramento - usando um vírus para administrar um gene que lhes permite produzir mais do agente coagulante, o fator IX.
Alvos duros
Apesar das expericias com os neis de protea IGF-1 e MSTN no mculo de ratinho, identificar quais genes s directamente responsel pela capacidade atlica uma questo complicada. "O que aprendemos nos últimos 10 anos desde o seqüenciamento do genoma humano é que há muito mais complexidade aqui do que imaginamos inicialmente", diz Stephen Roth, professor associado de fisiologia do exercício da Universidade de Maryland e genética. "Todo mundo quer saber quais são os genes que estão contribuindo para o desempenho atlético de forma ampla ou muscular, capacidade aeróbica ou algo assim. Nós ainda não temos nenhum alvo sólido reconhecido solidamente pela comunidade científica por sua contribuição para o desempenho atlético."
Em 2004, cientistas descobriram mais de 90 genes ou locais cromossômicos que consideravam os principais responsáveis por determinar o desempenho atlético. Hoje, a contagem aumentou para 220 genes.
Mesmo com essa falta de certeza, algumas empresas já tentaram explorar o que foi aprendido até agora para comercializar testes genéticos que alegam poder revelar as predisposições atléticas de uma criança. Essas empresas "estão escolhendo um pouco de literatura e dizendo: 'Ah, essas variações de quatro ou cinco genes vão lhe dizer alguma coisa'", explica Roth. Mas a conclusão é que quanto mais estudos fazemos, menos certos estamos de que qualquer um desses genes seja realmente um grande contribuinte por si só. "
A Atlas Sports Genetics, LLC, em Boulder, Colorado, começou a vender um teste de US $ 149 em dezembro de 2008, disse que a empresa pode rastrear variantes do gene ACTN3, que em atletas de elite está associado à presença da proteína alfa-actinina-3. ajuda o corpo a produzir fibras musculares de contração rápida. Músculos em ratos de laboratório que não possuem alfa-actinina-3 atuam mais como fibras musculares de contração lenta e usam energia de forma mais eficiente, uma condição mais adequada à resistência do que massa e energia. "A dificuldade é que estudos mais avançados não encontraram exatamente como a perda de alfa-actinina-3 afeta a função muscular em humanos", diz Roth.
A ECA, outro gene estudado em relação à resistência física, apresentou resultados incertos. Os pesquisadores originalmente argumentaram que as pessoas com uma variante da ACE seriam melhores em esportes de resistência e aquelas com uma variante diferente seriam mais adequadas à força e potência, mas as descobertas foram inconclusivas. Assim, embora o ACE e o ACTN3 sejam os genes mais reconhecidos quando se trata de atletismo, nenhum deles é claramente uma previsão de desempenho. A ideia predominante de 10 ou 15 anos atrás, de que pode haver dois, três ou quatro genes contribuintes realmente fortes para uma característica específica, como a força muscular, "é meio que desmoronar", diz Roth. "Temos percebido, e foi confirmado nos últimos anos, que não são da ordem de 10 ou 20 genes, mas centenas de genes, cada um com variações muito pequenas e um grande número de combinações possíveis de muitos.", muitos genes que podem resultar em uma predisposição para a excelência.
"Nada sobre a ciência mudou", acrescenta. "Nós fizemos uma suposição no início que acabou por não estar certo na maioria dos casos - isso é ciência".
Doping genético
A WADA pediu ajuda a Friedmann após os Jogos Olímpicos de Sydney em 2000, depois que começaram a surgir rumores de que alguns dos atletas de lá haviam sido geneticamente modificados. Nada foi encontrado, mas a ameaça parecia real. As autoridades estavam bem conscientes de um recente teste de terapia gênica na Universidade da Pensilvânia que resultou na morte de um paciente.
"Na medicina, tais riscos são aceitos pelos pacientes e pela profissão que o perigo está sendo realizado para fins de cura e prevenção da dor e sofrimento", diz Friedmann. "Se essas mesmas ferramentas, quando aplicadas a um atleta jovem e saudável, fossem dar errado, haveria muito menos conforto ético para ter feito isso. E não gostaríamos de estar no meio de uma sociedade que cegamente aceita jogar [ eritropoietina ( EPO). )] genes em atletas para que eles possam ter melhor desempenho de resistência. " EPO tem sido um alvo favorito para pessoas interessadas em manipular a produção de sangue em pacientes com câncer ou doença renal crônica. Também tem sido usado e abusado por ciclistas profissionais e outros atletas que procuram melhorar a sua resistência.
Outro esquema foi injetar nos músculos de um atleta um gene que suprime a miostatina, uma proteína que inibe o crescimento muscular. Com isso, Sweeney diz, "você está fora e funcionando como um doper gene. Eu não sei se alguém está fazendo isso, mas acho que se alguém com formação científica ler a literatura que eles podem ser capazes de descobrir como ter sucesso neste momento, "embora o teste de inibidores de miostatina injetados diretamente em músculos específicos não tenha progredido além dos animais.
Os inibidores de miostatina, bem como os genes da EPO e do IGF-1, foram os primeiros candidatos ao doping baseado em genes, mas não são os únicos, diz Friedmann. O gene do fator de crescimento endotelial vascular ( VEGF ) instrui o corpo a formar proteínas sinalizadoras que ajudam a aumentar o fluxo sanguíneo ao desenvolver novos vasos sanguíneos no músculo. Essas proteínas têm sido usadas para tratar a degeneração macular e restaurar o fornecimento de oxigênio aos tecidos quando a circulação sanguínea é inadequada. Outros genes tentadores podem ser aqueles que afetam a percepção da dor, regulam os níveis de glicose, influenciam a adaptação do músculo esquelético ao exercício e auxiliam a respiração.
Jogos nas Olimpíadas de 2012
Manipulação de genes é um grande desafio nos Jogos Olímpicos deste ano, diz Roth. "As pessoas vêm prevendo nos últimos Jogos Olímpicos que haverá doping genético nas próximas Olimpíadas, mas nunca houve evidências sólidas". A terapia gênica é frequentemente estudada em um contexto médico, e falha muito, ele observa. "Mesmo que se saiba que uma terapia genética é sólida em termos de tratamento de uma doença, quando você a coloca no contexto do desempenho atlético, você está lidando com o desconhecido".
A presença de doping genético é difícil de detectar com certeza. A maioria dos testes que podem ter sucesso requer amostras de tecido de atletas sob suspeita. "Estamos falando de uma biópsia muscular, e não há muitos atletas dispostos a dar amostras de tecido quando se prepararem para competir", diz Roth. É improvável que a manipulação de genes apareça na corrente sanguínea, na urina ou na saliva, portanto, os testes relativamente não intrusivos desses fluidos provavelmente não determinarão muito.
Em resposta, a WADA adotou uma nova abordagem de testes chamada Passaporte Biológico de Atleta (ABP), que será usada nas Olimpíadas de Londres. Várias autoridades esportivas internacionais, como a União Internacional de Ciclismo, também começaram a usá-lo. A chave para o sucesso da ABP é que, em vez de parecer ad hoc para um agente específico - como EPO - o programa monitora o corpo de um atleta ao longo do tempo em busca de mudanças súbitas, como um aumento na contagem de glóbulos vermelhos.
Outra maneira de detectar a presença de doping genético é reconhecer como o corpo responde a um gene estranho - principalmente mecanismos de defesa que podem ser implantados. "O efeito de qualquer droga ou gene estranho será complicado por um organismo que tente evitar danos causados por essa manipulação", diz Friedmann - e não pelas mudanças pretendidas induzidas pela EPO, por exemplo.
Os jogos olímpicos deixam claro que todos os atletas não são criados iguais, mas o trabalho duro e a dedicação podem dar ao atleta pelo menos uma chance externa de vitória, mesmo se os competidores vierem do fundo do pool genético. "O desempenho de elite é necessariamente uma combinação de talentos e treinamento de base genética que explora esses dons", diz Roth. "Se você pudesse igualar todos os fatores ambientais, a pessoa com alguma vantagem física ou mental ganharia a competição. Felizmente esses fatores ambientais entram em jogo, o que dá ao esporte a incerteza e a magia que os espectadores desejam".
