Glykoalkaloide sind eine Klasse natürlich vorkommender Verbindungen, die in vielen Pflanzen vorkommen, insbesondere in solchen aus der Familie der Nachtschattengewächse, zu der Kartoffel-, Tomaten-, Auberginen- und Paprikapflanzen gehören. Aufgrund ihrer toxischen Natur werden sie isoliert, gereinigt und manipuliert erforscht, um sie in sichere Anti-Krebs-Medikamente umzuwandeln.
Glykoalkaloide, die in Pflanzen der Gattung vorkommen Nachtschatten könnte ein wichtiger Bestandteil zukünftiger Krebsmedikamente sein.
Krebs ist eine Krankheit, die weltweit viele Menschen betrifft. Im Jahr 2020 wurden rund 19 Millionen Neuerkrankungen und 10 Millionen Todesfälle registriert. Krebsbehandlungen werden zwar immer besser, können aber auch gesunde Zellen schädigen oder schwere Nebenwirkungen haben. Auf der Suche nach zielgerichteteren und wirksameren Krebsmedikamenten untersuchen Forscher das Potenzial bioaktiver Verbindungen, die in der traditionellen Medizin zu finden sind, wie z. B. Glykoalkaloide.
Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Magdalena Winkiel von der Adam-Mickiewicz-Universität in Polen hat kürzlich eine Studie veröffentlicht Grenzen in der PharmakologieÜberprüfung des Potenzials von Glykoalkaloiden, die in gewöhnlichen Gemüsesorten wie Kartoffeln und Tomaten zur Behandlung von Krebs vorkommen.
„Wissenschaftler auf der ganzen Welt suchen immer noch nach Medikamenten, die für Krebszellen tödlich, aber gleichzeitig sicher für gesunde Zellen sind“, sagte Winkiel. „Trotz der Fortschritte in der Medizin und der starken Entwicklung moderner Behandlungstechniken ist es nicht einfach. Deshalb könnte es sich lohnen, auf Heilpflanzen zurückzugreifen, die vor Jahren erfolgreich bei der Behandlung verschiedener Beschwerden eingesetzt wurden. Ich glaube, dass es sich lohnt, ihre Eigenschaften noch einmal zu prüfen und vielleicht ihr Potenzial neu zu entdecken.“
Medizin aus Gift herstellen
Winkiel und ihre Kollegen konzentrierten sich auf fünf Glykoalkaloide – Solanin, Chaconin, Solasonin, Solamargine und Tomate – die in Rohextrakten der Pflanzenfamilie Solanaceae, auch bekannt als Nachtschattengewächse, vorkommen. Diese Familie enthält viele beliebte Nahrungspflanzen – und viele, die giftig sind, häufig wegen der Alkaloide, die sie als Abwehr gegen Tiere produzieren, die Pflanzen fressen. Aber die richtige Dosis kann ein Gift in ein Medikament verwandeln: Sobald Wissenschaftler eine sichere therapeutische Dosis für Alkaloide gefunden haben, können sie wirksame klinische Werkzeuge sein.
Insbesondere Glykoalkaloide hemmen das Wachstum von Krebszellen und können den Tod von Krebszellen fördern. Dies sind wichtige Zielbereiche für die Bekämpfung von Krebs und die Verbesserung der Patientenprognosen und haben daher ein enormes Potenzial für zukünftige Behandlungen. In-silico-Studien – ein wichtiger erster Schritt – deuten darauf hin, dass die Glykoalkaloide nicht toxisch sind und nicht schaden können[{” attribute=””>DNA or causing future tumors, although there may be some effects on the reproductive system.
“Even if we cannot replace anticancer drugs that are used nowadays, maybe combined therapy will increase the effectiveness of this treatment,” Winkiel suggested. “There are many questions, but without detailed knowledge of the properties of glycoalkaloids, we will not be able to find out.”
From tomatoes to treatments
One necessary step forward is using in vitro and model animal studies, to determine which glycoalkaloids are safe and promising enough to test in humans. Winkiel and her colleagues highlight glycoalkaloids derived from potatoes, like solanine and chaconine – although the levels of these present in potatoes depend on the cultivar of potato and the light and temperature conditions the potatoes are exposed to. Solanine stops some potentially carcinogenic chemicals from transforming into carcinogens in the body and inhibits metastasis. Studies on a particular type of leukemia cells also showed that at therapeutic doses, solanine kills them. Chaconine has anti-inflammatory properties, with the potential to treat sepsis.
Meanwhile, solamargine — which is mostly found in aubergines — stops liver cancer cells from reproducing. Solamargine is one of several glycoalkaloids that could be crucial as a complementary treatment because it targets cancer stem cells which are thought to play a significant role in cancer drug resistance. Solasonine, which is found in several plants from the nightshade family, is also thought to attack cancer stem cells by targeting the same pathway. Even tomatoes offer potential for future medicine, with tomatine supporting the body’s regulation of the cell cycle so that it can kill cancer cells.
Further research will be needed to determine how this in vitro potential can best be turned into practical medicine, Winkiel and her team noted. There is some reason to believe that high-temperature processing improves glycoalkaloid properties, and nanoparticles have recently been found to improve the transmission of glycoalkaloids to cancer cells, boosting drug delivery. However, the glycoalkaloids’ mechanisms of action need to be better understood, and all potential safety concerns need to be scrutinized before patients can benefit from cancer drugs straight out of the vegetable patch.
Reference: “Anticancer activity of glycoalkaloids from Solanum plants: A review” by Magdalena Joanna Winkiel, Szymon Chowański and Małgorzata Słocińska, 7 December 2022, Frontiers in Pharmacology.
DOI: 10.3389/fphar.2022.979451