12.04.2021 - American Chemical Society (ACS)

Doping von Sportlern könnte mit neuer Nachweismethode schwieriger zu verbergen sein

Ionenmobilitätsspektrometrie zum Nachweis bekannter Dopingsubstanzen und neu geschaffener, noch nicht bekannter illegaler Steroide

Während die Welt auf die bevorstehenden Olympischen Spiele wartet, könnte eine neue Methode zum Nachweis von Dopingmitteln in Urinproben das Spielfeld für diejenigen ebnen, die versuchen, die Leichtathletik sauber zu halten. Wissenschaftler berichten über einen Ansatz, der die Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie nutzt, um den Aufsichtsbehörden zu helfen, existierende Dopingmittel und zukünftige "Designer"-Verbindungen zu erkennen.

Die Forscher präsentierten ihre Ergebnisse auf der Frühjahrstagung der American Chemical Society (ACS). Die ACS Spring 2021 findet vom 5. bis 30. April online statt. Live-Sitzungen finden vom 5. bis 16. April statt, On-Demand- und Networking-Inhalte sind bis zum 30. April verfügbar. Das Treffen bietet fast 9.000 Präsentationen zu einer breiten Palette von wissenschaftlichen Themen.

Jedes Jahr veröffentlicht die Welt-Anti-Doping-Agentur (WADA) eine Liste von Substanzen, darunter auch Steroide, deren Verwendung für Sportler verboten ist. Es kann jedoch schwierig sein, die natürlichen oder "endogenen" Steroide eines Sportlers von den synthetischen "exogenen" zu unterscheiden, die zur Leistungssteigerung verabreicht werden.

Und die Aufsichtsbehörden stehen vor einer weiteren Herausforderung: "So schnell, wie wir Methoden entwickeln, um nach leistungssteigernden Medikamenten zu suchen, entwickeln geheime Labore neue Substanzen, die den Athleten einen Wettbewerbsvorteil verschaffen", sagt Christopher Chouinard, Ph.D., der Hauptforscher des Projekts. Diese Designerdrogen entgehen der Entdeckung, wenn die Testlabore nicht wissen, dass sie nach ihren spezifischen chemischen Strukturen suchen müssen.

Chouinards Team am Florida Institute of Technology versucht, Betrüger mit einem Test zu überlisten, der zwischen endogenen und exogenen Steroiden unterscheiden und auch die Struktur neuer Verbindungen vorhersagen kann, die in den Urinproben der Sportler auftauchen könnten.

Derzeit analysieren Testlabore die Proben mit Tandem-Massenspektrometrie (MS) und Gas- oder Flüssigkeitschromatographie. Bei diesen Verfahren werden die Moleküle in der Probe aufgespalten und die Fragmente getrennt, wodurch Spektren entstehen, die die Identität der ursprünglichen, intakten Verbindungen offenbaren können. Aber es kann schwierig sein, Moleküle mit kleinen strukturellen Unterschieden - einschließlich Isomeren - zu unterscheiden, die endogene Steroide von exogenen unterscheiden, wie z. B. die synthetischen anabolen Steroide, die Sportler zum Muskelaufbau einnehmen.

Um diese Unterschiede hervorzuheben, kombiniert Chouinard die MS mit der Ionenmobilitätsspektrometrie (IM), einer Trenntechnik, die er als Doktorand bei Richard Yost, Ph.D., an der Universität von Florida gelernt hat. Yosts Team und andere fanden heraus, dass die Unterschiede zwischen Isomeren noch deutlicher sichtbar gemacht werden können, wenn die Moleküle in einer Probe vor der IM-Massenspektrometrie durch Reaktion mit anderen Verbindungen modifiziert werden. Nachdem Chouinard 2018 sein eigenes Labor eingerichtet hatte, wendete er diese Technik an, indem er Steroidproben mit Ozon oder Aceton in Gegenwart von ultraviolettem Licht reagierte - Reaktionen, die unter Forschern, die Lipidisomere untersuchen, bereits gut bekannt sind, aber in der Anti-Doping-Arena neu sind.

Letztes Jahr berichtete das Team von Chouinard, dass sie diese Reaktionen erfolgreich mit IM-MS eingesetzt haben, um die Isomerentrennung, Identifizierung und Quantifizierung für einige Steroide in Probenlösungen zu verbessern. Jetzt berichten die Forscher, dass sie diese Technik im Urin gegen fast die Hälfte der verbotenen Steroide auf der WADA-Liste getestet haben und gezeigt haben, dass sie diese Verbindungen erfolgreich charakterisieren und identifizieren kann. Sie haben auch gezeigt, dass die Methode verbotene Glukokortikoide wie Kortison charakterisieren und identifizieren kann, die die sportliche Leistung durch Unterdrückung von Entzündungen bei Verletzungen verbessern. Die Nachweisgrenzen liegen unter einem Nanogramm pro ml.

Zusätzlich zum Aufspüren bekannter Dopingsubstanzen möchte das Team in der Lage sein, neu geschaffene illegale Steroide zu finden, die der WADA noch nicht bekannt sind. Zusammen mit Mitarbeitern des Florida Institute of Technology, darunter Roberto Peverati, Ph.D., entwickeln sie computergestützte Modellierungs- und maschinelle Lerntechniken, um zu versuchen, die Struktur, die Spektren und andere Eigenschaften dieser Moleküle vorherzusagen. "Wenn wir Methoden entwickeln können, um alle theoretischen Steroide in der Zukunft zu identifizieren, könnten wir das Doping dramatisch reduzieren, weil wir in der Lage wären, diese neuen Spezies sofort zu erkennen, ohne die Verzögerungszeit, die in den letzten 40 Jahren mit Anti-Doping-Tests verbunden war", sagt Chouinard.

Obwohl die Tests selbst schnell, einfach und kostengünstig sind, sind die IM-Instrumente mit einem Preis von bis zu etwa einer Million Dollar sehr teuer, merkt Chouinard an. Er fügt jedoch hinzu, dass mit der Unterstützung von Anti-Doping-Förderorganisationen wie der Partnership for Clean Competition (PCC) mehr Labore bereit sein könnten, diese Rechnung zu bezahlen, solange die Methode einen signifikanten Vorteil bei der Erkennung und Abschreckung bietet.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Doping
  • Dopinganalyse
  • Dopingkontrollen
Mehr über American Chemical Society
  • News

    Biokraftstoffe aus der Brauerei?

    Sowohl Heimbrauer als auch große Hersteller erleben das gleiche Ergebnis des Bierherstellungsprozesses: Berge von übrig gebliebenem Getreide. Nachdem alle Aromen aus Gerste und anderen Getreidesorten extrahiert wurden, bleibt ein protein- und ballaststoffreiches Pulver übrig, das normalerwe ... mehr

    Termitendarm-Mikroben könnten die Biokraftstoffproduktion unterstützen

    Weizenstroh, die getrockneten Stängel, die bei der Getreideproduktion übrig bleiben, sind eine potenzielle Quelle für Biokraftstoffe und chemische Grundstoffe. Doch bevor Stroh in Bioraffinerien in nützliche Produkte umgewandelt werden kann, müssen die Polymere, aus denen es besteht, in ihr ... mehr

    Was die Biden-Harris-Präsidentschaft für die Chemie bedeutet

    Die Amtseinführung von Joe Biden und Kamala Harris markiert eine neue Ära für die Wissenschaftspolitik in den USA und darüber hinaus. Die neue Regierung hat unter anderem eine globale Pandemie und einen sich verschlimmernden Klimawandel geerbt, die die Wissenschaft betreffen. Eine Titelgesc ... mehr

  • Videos

    Was macht Gummi gummiartig?

    Reactions beschäftigt sich heute mit der Sportwissenschaft. Sportbälle verdanken ihre Zuverlässigkeit einem ungewöhnlichen Polymer. Erfahren Sie mehr über die Chemie von Kautschuk, dem besten Freund des Allstars! mehr

    Drachenblut könnte dein Leben retten

    Diese Woche beschäftigt sich Reactions mit Chemie an bizarren Orten, die Ihr Leben retten könnten. Die Wissenschaft im Blut des Komodo-Drachens oder in einem Pfeilschwanzkrebs kann bei der Antibiotikaresistenz helfen. Aber das ist noch nicht alles, also schauen wir uns andere wilde Orte in ... mehr

    Warum ist Olivenöl fantastisch?

    Ob Sie es mit Brot durchtränken oder es zum Kochen verwenden, Olivenöl ist fantastisch. Aber eine Menge Chemie geht in dieser Flasche vor sich. Nehmen wir den Standard "extra virgine": Die Chemie zeigt uns, dass ein höherer Gehalt an freien Fettsäuren zu einem minderwertigen, weniger schmac ... mehr