新的药物检测方法让运动员使用兴奋剂更难隐藏

当全世界都在等待即将到来的奥运会时，一种检测尿液样本中兴奋剂化合物的新方法可以为那些试图保持田径运动更干净的人提供公平的竞争环境。今天，科学家们报告了一种利用离子迁移率-质谱法帮助监管机构检测现有兴奋剂和未来"设计"出来的化合物的方法。

研究人员将在今天的美国化学学会（ACS）春季会议上展示他们的成果。ACS 2021春季会议将于4月5-30日在线举行。4月5-16日将举办现场会议，视频点播和交流内容将持续到4月30日。本次会议将有近9000个报告，内容涉及广泛的科学主题。

每年，世界反兴奋剂机构（WADA）都会公布运动员禁止使用的物质清单，其中包括类固醇。然而，很难区分运动员的天然或 "内源性"类固醇和为提高成绩而使用的合成 "外源性"类固醇。

而监管机构还面临着另一个挑战："就在我们开发出寻找提高成绩药物的方法的同时，秘密实验室也在开发新的物质，给运动员带来竞争优势，"该项目的主要研究者Christopher Chouinard博士说。如果检测实验室不知道寻找其特定的化学结构，那些设计药物就会逃避检测。

Chouinard在佛罗里达理工学院的团队正试图用一种能够区分内源性和外源性类固醇的检测方法来智取作弊者，并且还能预测可能出现在运动员尿样中的新化合物的结构。

目前，检测实验室使用串联质谱（MS）和气相色谱或液相色谱分析样品。这些方法将样品中的分子打散，并分离出碎片，产生的光谱可以揭示原始、完整化合物的身份。但是，要区分具有微小结构差异的分子，例如异构体是很困难的，这些差异将内源性类固醇与外源性类固醇区分开来，例如运动员为增强肌肉而服用的合成合成代谢类固醇。

为了突出这些差异，Chouinard将MS与离子迁移率(IM)光谱法配对，这是他在佛罗里达大学与Richard Yost博士一起做研究生时学到的一种分离技术。Yost的团队和其他团队发现，如果在IM-质谱分析之前对样品中的分子进行修饰，使其与其他化合物发生反应，那么异构体之间的差异可以变得更加明显。Chouinard在2018年建立了自己的实验室后，他应用了这一技术，在紫外线的作用下，将类固醇样品与臭氧或丙酮反应，这种反应在研究脂质异构体的研究人员中已经很成熟，但在反兴奋剂领域却是新技术。

去年，Chouinard的团队报告说，他们已经成功地将这些反应与IM-MS一起使用，以改善样品溶液中一些类固醇的异构体分离、鉴定和定量。现在，研究人员报告说，他们已经在尿液中针对世界反兴奋剂机构名单上近一半的禁用类固醇进行了测试，并表明它可以成功地表征和识别这些化合物。他们还表明，该方法可以表征和识别被禁止的糖皮质激素，如可的松，通过抑制受伤的炎症来提高运动成绩，检测门限在每毫升一纳克以下。

除了追踪已知的兴奋剂，该团队还希望能够找到世界反兴奋剂机构尚未知晓的新产生的非法类固醇。他们与佛罗里达理工学院的合作者，包括Roberto Peverati博士，正在开发计算建模和机器学习技术，试图预测这些分子的结构、光谱和其他特征。"如果我们能够开发出识别未来任何理论类固醇的方法，我们就可以大大减少兴奋剂的使用，因为我们将能够立即检测这些新物种，而没有过去40年与反兴奋剂检测相关的滞后时间，"Chouinard说。

Chouinard指出，虽然检测本身是快速、简单和廉价的，但IM仪器的成本很高，价格大约在100万美元左右。然而，他补充说，在 "清洁竞争伙伴关系"（PCC）等反兴奋剂资助组织的支持下，只要该方法在检测和威慑方面具有显著优势，更多的实验室可能愿意支付这笔费用。