2022 年 2 月 9 日，负责北京冬奥会反兴奋剂工作的国际检查机构（ITA）宣布，伊朗男子高山滑雪运动员谢姆沙基兴奋剂检测呈阳性，被即时暂停参赛资格。
这也是北京冬奥会开幕以来首次出现了运动员兴奋剂检测异常的情况。
ITA 对谢姆沙基兴奋剂检测结果的通报
图源：ITA 官网
在科技不断进步的今天，兴奋剂开始以更隐蔽的形式出现在体育赛事中，而反兴奋剂机构也开始用科技手段「武装」自己，维护体育公平。
兴奋剂和反兴奋剂机构之间的这场战争，曾在 2003 年，因为一支针筒的出现，被推向了高潮。
足以颠覆体坛的神秘注射器
2003 年 6 月，美国反兴奋剂机构（USADA）发言人瓦宁格接到了一通匿名举报电话。
对方先以浓重的牙买加口音声称自己是「美国某知名田径教练」，然后表示一些知名田径运动员服用了兴奋剂，但这种兴奋剂以目前的检测手段无法发现，他愿意给反兴奋剂机构提供这种兴奋剂的样本以便检测。
这些内容听起来似乎有些荒唐，却很快引起了瓦宁格的注意——美国牙买加裔的「知名田径教练」只有一个，也就是格拉汉姆。
彼时他在美国田径界知名度极高，蒙哥马利、加特林、甚至于「女飞人」琼斯等短跑运动员都曾是他的弟子。
瓦宁格意识到，如果格拉汉姆所说的兴奋剂确实存在，无疑将会对美国体育界的公信力造成毁灭性打击，为了尽快获得线索，他假装自己没有识破对方的身份，提供了一个地址以便寄送「样本」。
没过多久，反兴奋剂机构的办公室收到了一支装载着不明液体的注射器。
高层不敢怠慢，马上将注射器送到了加州大学洛杉矶分校的奥林匹克分析实验室，并点名要求实验室负责人、反兴奋剂专家唐·卡特林接手此事。
「体育药检之父」唐·卡特林
图源：Science
难以检测的新型兴奋剂
根据此前举报电话中提供的信息，注射器里所装的兴奋剂为一种蛋白同化类固醇。
作为雄激素的衍生物，蛋白同化类固醇在大剂量时可以促进人体肌肉生长，增强运动员的肌肉力量，是田径领域最常见的兴奋剂之一。
出于谨慎，卡特林带领研究人员们首先取少量样本，利用当时检测兴奋剂的「金标准」气相色谱-质谱法（GC-MS）进行分析，并将结果与当时常见的兴奋剂进行对比。
很快，研究人员在色谱图上观察到了类固醇的痕迹，但尴尬的是，色谱图显示样本中存在近 30 种类固醇化合物——考虑到 GC-MS 会对样本进行预处理，唯一的合理解释是这种新型兴奋剂在预处理过程中发生了裂解，研究人员在色谱图里看到的都是兴奋剂的「徒子徒孙」。
当然这也意味着，这种新型兴奋剂可以轻易逃避以 GC-MS 为基础的尿检，举报电话中提到的「以目前的检测手段无法发现」所言非虚。
AAS类兴奋剂 17β-群勃龙的 GC-MS 色谱图
图源：Waters Corporation.
GC-MS 行不通，卡特林想到了利用液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）进行分析，尽管这在当时并不是兴奋剂检测的常规操作，但 LC-MS/MS 采用的样本预处理方式与 GC-MS 不同，或许可以避免此前出现的裂解现象。
果然，研究人员通过 LC-MS/MS 抓到了这种新型兴奋剂的痕迹，进一步的分析还发现，它的结构和两种已知的兴奋剂——孕三烯酮（gestrinone）和群勃龙（trenbolone）类似。
遗憾的是，限于当时的技术水平，卡特林并没能直接确定这种新型兴奋剂的分子结构。
就在研究再次进入瓶颈时，卡特林决定采取逆向思维解决问题：先以现有证据猜想出新型兴奋剂的分子结构，再合成「猜想中的化合物」，最后将合成的化合物与标本进行比对，就可以绕过技术限制确定结构了。
为此，卡特林和研究人员开展了为期数周的「纸上谈兵」，最终决定合成四氢孕三烯酮（tetrahydrogestrinone, THG）来进行比对。
THG（左）、孕三烯酮（中）和群勃龙（右）的结构非常类似，目前均被列入 WADA 禁用物质清单（图源：参考文献[4]）
不出所料，四氢孕三烯酮在 LC-MS/MS 分析中的表现和格拉汉姆提供的针筒里面的药液一致，而四氢孕三烯酮的 GC-MS 更是完美复现了原药液的裂解现象。
卡特林就此证明格拉汉姆所提到的「以目前的检测手段无法发现」的兴奋剂，正是四氢孕三烯酮。
「女飞人」等名将相继落马
经过数月的不懈努力，2003 年 8 月，UCLA 奥林匹克分析实验室宣布已经成功研发四氢孕三烯酮的检测方法，相应尿检在多国正式展开。
同年 10 月，英国短跑名将钱伯斯的四氢孕三烯酮尿检呈阳性，被国际田联禁赛两年。
针对钱伯斯的调查成功捣毁了研发、销售和推广四氢孕三烯酮的巴尔科实验室，其创始人随后被捕，陆续交代出了曾使用过四氢孕三烯酮的运动员，其中就包括格拉汉姆的「得意弟子」蒙哥马利和琼斯，他们也随后被处以禁赛、剥夺奖牌等处罚。
2007 年，曾经的「女飞人」琼斯因瞒报自己使用四氢孕三烯酮及在此事件中做出虚假供词，被判监禁 6 个月，并被剥夺多块奖牌（图源：AFP）
而在被揭穿「匿名举报」的身份之后，格拉汉姆的举报动机却让所有人大跌眼镜。
他原本是巴尔科实验室创始人孔蒂的合作伙伴，帮助过孔蒂在体坛大肆推广兴奋剂（包括促红素、生长激素和 THG 等），却最终因为与孔蒂关系不和而进行举报。
当然，反兴奋剂机构也并没有因为格拉汉姆的举报而对他手下留情，格拉汉姆于 2008 年被处以终身禁赛。
对付兴奋剂，「黑科技」齐上阵
毫不夸张的说，四氢孕三烯酮（THG）事件可以说是反兴奋剂史上第一次通过现代分析化学手段，破获的体坛集体性兴奋剂丑闻事件，「THG」更是在 2003 年一度成为媒体热词。
在 THG 事件后，包括世界反兴奋剂机构和国际奥委会在内的各大组织纷纷痛定思痛，开始将现代兴奋剂检测手段引入赛场。
例如在自行车领域，由于输血、使用促红素和促红细胞生成药物等多种可提高耐力的方法日趋泛滥，国际自行车联盟于 2008 年推出了运动员生物护照制度，随后成为运动员参加各大体育赛事的必需门槛。
在运动员生物护照体系中，反兴奋剂机构会根据竞赛项目需要，动态检测、分析运动员的激素水平、血液常规等指标，一旦运动员的有关指标出现波动，反兴奋剂机构便会及时安排有关检测，具有跨赛季、跨赛事的优点。
运动员生物护照（ABP）的血液模块，主要用于耐力项目运动员（图源：参考文献[7]）
在本届冬奥会上，我国自主研发的干血点兴奋剂检测首次于奥运赛事中正式应用。
相比于传统的尿检、血检，干血点兴奋剂检测技术可有效提高部分生物稳定性较差的兴奋剂的检出率，其主要有两个原因：一是血样在干血斑的状态下，其中的成分不容易发生反应；二是样品更方便运输，不容易在运输过程中受外界因素干扰而变质。
同时，干血点兴奋剂检测技术对运动员伤害小，更能有效缓解反兴奋剂实验室的检测压力，颇具实用价值。
致谢：本文经 清华大学化学系博士 孙亚飞专业审核
策划：地猫、z_popeye
监制：gyouza
题图来源：图虫创意
参考文献：
[1]Internal Revenue Service Criminal Investigation Division. Memorandum of Interview for Investigation #940330013. http://assets.espn.go.com/media/pdf/090921/graham_irs.pdf
[2]DUFF WILSON. Instigator of Steroids Inquiry May Be a Target. New York Times. July 20, 2006.
[3]Catlin DH, Sekera MH, Ahrens BD, et al. Tetrahydrogestrinone: discovery, synthesis, and detection in urine. Rapid Commun Mass Spectrom. 2004;18(12):1245-049. doi: 10.1002/rcm.1495
[4]Malvey TC, Armsey TD 2nd. Tetrahydrogestrinone: the discovery of a designer steroid. Curr Sports Med Rep. 2005;4(4):227-30. doi: 10.1007/s11932-005-0041-5
[5]Forsdahl G, Geisendorfer T, Göschl L, et al. Unambiguous identification and characterization of a long-term human metabolite of dehydrochloromethyltestosterone. Drug Test Anal. 2018. doi: 10.1002/dta.2385
[6]Pereira HM, Padilha MC, Neto FR. Tetrahydrogestrinone analysis and designer steroids revisited. Bioanalysis. 2009;1(8):1475-89. doi: 10.4155/bio.09.136
[7]Schumacher YO. The athlete biological passport: haematology in sports. Lancet Haematol. 2014 Oct;1(1):e8-e10. doi: 10.1016/S2352-3026(14)70009-2
本文来自微信公众号 “丁香园”（ID：dingxiangwang），作者：方婧玉，36氪经授权发布。
