Abstrakt

Biotechnologie-Kongress 2015: Sulfatierte Polysaccharide aus Meeresalgen können das Zellwachstum und den Zellzyklusarrest menschlicher Krebszellen hemmen – Eka Sunarwidhi Prasedya – Medizinische Universität Fukushima

Eka Sunarwidhi Prasedya

Es wurde bereits berichtet, dass sulfatierte Polysaccharide aus Meeresalgen therapeutische Eigenschaften haben. Insbesondere sulfatierte Polysaccharide wie Carrageen und Fucoidan sind für ihre starke Antitumorwirkung bekannt. Über den Mechanismus der Antitumorwirkung von Fucoidan oder Carrageen gegenüber menschlichen Zellen ist jedoch wenig bekannt. In dieser Studie untersuchten wir zunächst die Wirkung von Fucoidan und Carrageen auf das Zellwachstum von HeLa-Zellen. HeLa-Zellen wurden mit verschiedenen Konzentrationen von Fucoidan (0 – 100 μg/ml) und Carrageen (0 – 1000 μg/ml) kultiviert. Es zeigte sich, dass beide sulfatierten Polysaccharide das Zellwachstum von HeLa-Zellen hemmen. Um zu bestätigen, ob das Zellwachstum tatsächlich gehemmt wird oder nicht, wurde der auf fluoreszierender Ubiquitinierung basierende Zellzyklusindikator von Fucoidan verwendet, um den Zellzyklusarrest durch die Behandlung mit Fucoidan und Carrageen zu bewerten. Es zeigte sich, dass der Zellzyklus in der G1-Phase gestoppt wurde, was darauf hindeutet, dass die Zellen später eine Apoptose durchlaufen würden. Die bisherigen Ergebnisse dieser Studie legen die Vermutung nahe, dass Fucoidan und Carrageen das Zellwachstum von HeLa-Zellen hemmen, indem sie den Zellzyklus stoppen. Weitere Studien sind noch erforderlich, um ein besseres Verständnis der Antitumormechanismen von sulfatierten Polysacchariden aus Meeresalgen zu erreichen. Seetang ist einer der größten Biomasseproduzenten im Meeresleben und reich an bioaktiven Substanzen, die häufig für die Gesundheit von Mensch und Tier verwendet werden. Porphyran und Carrageen sind natürliche Verbindungen, die aus Rottang gewonnen werden. Ersteres ist ein typisches Polysaccharid von Porphyra, während letzteres in Chondrus, Gigartina und verschiedenen Eucheuma-Arten vorkommt, die alle zu den Rhodophyceae gehören. Es wurde festgestellt, dass die beiden Polysaccharide der Krebsaktivität entgegenwirken, indem sie die Immunität verbessern und wichtige apoptotische Moleküle angreifen, und sie werden daher als potenzielle chemotherapeutische oder chemopräventive Wirkstoffe angesehen. In dieser Überprüfung wird versucht, die aktuelle Forschung zur Krebsaktivität und die potenziellen Wirkungen von Porphyran und Carrageen aus Rotem-Meer-Wachstum auf verschiedene Krankheiten zu untersuchen. Auch ihre nutzbringenden Wechselwirkungen mit anderen chemotherapeutischen Wirkstoffen zur Krebsbekämpfung werden besprochen. Tumoren sind schwere Krankheiten mit unterschiedlichen Ätiologien, insbesondere mit ungesunden Ernährungsgewohnheiten und Lebensstil. Im Jahr 2018 wurden von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) etwa 9,6 Millionen krebsbedingte Todesfälle und 18 Millionen Neuerkrankungen registriert [1]. Unkontrolliertes Wachstum, Aufdringlichkeit und Metastasierung sind Eigenschaften von Tumorzellen, die durch erworbene genetische Veränderungen hervorgerufen werden [2]. Mit dem Tumorwachstum stören ungleichmäßig veränderte Zellströme, gestörte Signalwege, Angiogenese und schlechte Immunantwort verschiedene homöostatische Wege. Solche deregulierten Wege sind die Hauptschwerpunkte der Krebsbehandlung durch Chemotherapie [3]. Je nach Art und Stadium des Tumors wird bei der Krebsbehandlung eine kombinierte Behandlung angewendet, darunter Operation, Chemotherapie,Strahlentherapie und Immuntherapie. Das wichtigste Ziel aller Behandlungen ist es, die Tumorzellen im Rahmen der Krebsbehandlung zu zerstören und gleichzeitig die Schädigung normaler Zellen so weit wie möglich zu vermeiden. Leider sind schwere Nebenwirkungen oft unvermeidlich, was die Wirksamkeit der Behandlung einschränkt. Chemotherapie wird häufig und erfolgreich in der Krebstherapie eingesetzt, wobei Zytotoxizität auf sich schnell isolierende und vermehrende Zellen angewendet wird, darunter bösartige Zellen, aber auch normale Zellen mit hohem Vermehrungspotenzial. Daher führt Chemotherapie normalerweise zu schweren Nebenwirkungen wie Blässe, Appetitverlust, Schwindel, Alopezie, periphere Neuropathie und irreversiblen Schäden an wichtigen Organen [4]. Darüber hinaus ist die Medikamentenresistenz auch ein Problem bei der Krebsbehandlung, da sie die Wirkung der Behandlung abschwächen würde. Eine gezielte Behandlung kann die Symptome bis zu einem gewissen Grad vermeiden, jedoch nicht immer vollständig. Monoklonale Antikörper sind im Allgemeinen sicherer als Chemotherapie, nur bei leichten allergischen Reaktionen, wie Urtikaria, für die Entwicklung einer gezielten Behandlung der auf Tumorzellen lokalisierten Krebsantigene. Schwere Reaktionen sind jedoch immer noch schwer zu vermeiden. Beispielsweise sind Patienten, die eine hohe Menge an Tumorzellen in ihrer Ausbreitung aufweisen, einem hohen Risiko einer Tumorlyseerkrankung und anderer schwerer Komplikationen ausgesetzt, wie anaphylaktischer Reaktionen und lokaler Myokardnekrose in seltenen Fällen [5]. Daher ist die Entwicklung von Antikrebsmitteln mit geringer Reaktion und besserer Verträglichkeit sinnvoll. Natürliche Produkte sind aufgrund ihrer spezifisch wirkenden und weniger negativen Wirkungen attraktive Brennpunkte für die Entwicklung neuer medizinischer und funktioneller Wirkstoffe. In dieser besonderen Situation ist es wichtig, natürliche Produkte in der Krebsbehandlung zu entwickeln. Studien zufolge sind natürliche Quellen die Hauptquelle für zugelassene Medikamente zur Behandlung von Krebs, nämlich fast 60 % [6]. Obwohl die Entwicklung mariner natürlicher Produkte noch in der Entwicklungsphase steckt, wird erwartet, dass marine natürliche Produkte aufgrund ihres riesigen Lebensraums (sie bedecken etwa 70 % der Erdoberfläche), ihrer hohen Artenvielfalt (95 % der weltweiten Artenvielfalt) und der besonderen Bedingungen, unter denen einige Tierarten leben, zu einem wichtigen Brennpunkt für die Entwicklung neuer medizinischer und therapeutischer Wirkstoffe in der Krankheitsbehandlung werden [7,8]. Es gibt ein enormes Spektrum an Möglichkeiten, neue Krebsmedikamente für die Massenproduktion, die biologische Aktivität und interessante Chemikalien zu finden. In den letzten Jahrzehnten haben Pharmaunternehmen und akademische Einrichtungen große Anstrengungen unternommen, um neue Meeresprodukte zu identifizieren und von Meereslebewesen zu unterscheiden, und dabei über 3000 neue Krebskombinationen entdeckt [9].Besonders wirksam sind die aus Meerespflanzen gewonnenen Produkte mit Krebspotenzial in natürlichen Meeresprodukten. Meerespflanzen sind in kalten, ruhigen und tropischen Gebieten weit verbreitet und spielen eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Artenvielfalt und Biologie mariner Ökosysteme. Einige Arten von wirtschaftlichem Wert wie Laminaria, Porphyra und Gracilaria werden in den Küstengewässern vieler Länder kultiviert [10]. Seetang ist fettarm, reich an Proteinen, Mineralien, Vitaminen, Antioxidantien, sekundären Pflanzenstoffen und mehrfach ungesättigten Fettsäuren und ist auch eine Quelle zahlreicher neuartiger Verbindungen mit bemerkenswertem gesundheitlichen Nutzen, wie essentiellen Aminosäuren und deren Proteinen sowie essentiellen Mineralien [11,12]. Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass eine an Meerespflanzen reiche Ernährung das Auftreten von Fettleibigkeit, Krebs sowie Herz- und zerebrovaskulären Erkrankungen verringert [13]. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Antikrebsaktivitäten von Meerespflanzen und verschiedenen aus Seetang gewonnenen Antioxidantien auf verschiedene Weise wirksam sind, beispielsweise durch die Hemmung des Wachstums, der Aggressivität und der Metastasierung von Krebszellen sowie durch die Auslösung der Apoptose bei Krebszellen.