nis研究进展及其在肿瘤治疗中的应用

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1、NIS研究进展及其在肿瘤治疗中的应用【摘要】 钠/碘共同转运体(sodium/iodidesymporter,NIS)是一种跨膜糖蛋白，其表达不但与多种甲状腺疾病密切相关，而且在甲状腺及非甲状腺中可激活对碘的摄取过程。随着基因克隆与转染技术的发展，将NIS基因转染到甲状腺及非甲状腺肿瘤中，可作为治疗基因在体内发挥作用，这使得131I有望应用于甲状腺恶性肿瘤及非甲状腺肿瘤的治疗，为肿瘤的治疗提供新的思路。本文就NIS的结构与功能、NIS的临床意义、NIS基因与肿瘤治疗的关系及进展作以综述。【关键词】 钠/碘转运体；基因转染；肿瘤治疗钠/碘共同转运体(sodium/iodide

2、symporter,NIS)是一种跨膜糖蛋白,主要存在于甲状腺滤泡细胞基底膜上,是甲状腺细胞摄取碘的分子基础。随着对hNIS结构和功能的阐明，使人们对包括自身免疫性甲状腺疾病及先天性甲状腺功能减低在内的多种甲状腺疾病的分子机制有了更深入的研究。近年来，研究者将NIS基因转染到非甲状腺肿瘤与不摄碘的甲状腺癌肿瘤细胞而实现放射性碘治疗，这将为众多难治性肿瘤开辟了全新的治疗途径，具有广阔的临床应用前景。   1 NIS结构与功能   继1996年［1］发现小鼠NIScDNA序列及蛋白质结构后，人NIS基因也得到阐明。hNIS基因位于人类19号染色体的短臂，由15个外显子和14个内

3、含子组成，其开放阅读框架为348～2276位核苷酸，转录体长度约为3.7kb，编码643个氨基酸，分子量约68.7kDa。鼠NIS基因编码618个氨基酸，与hNIS的氨基酸序列有84％的同源性和93%的相似性。目前研究认为NIS二级结构包括13个跨膜区,其N端位于胞外区，C端位于胞内侧（见图1）。尽管成熟NIS为糖基化蛋白，包括至少3个天门冬酰胺-糖基化位点，但其N端糖基化缺失并不影响NIS的稳定存在与功能的发挥［2］。在跨膜区段Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ中的3个带电残基(Asp16,Glu79,Arg208)对于碘摄取调节起重要的作用,而位于跨膜区IX的几个含羟基的氨基酸残基(Ser35

4、3,Thr354,Ser356及Thr357)对其功能也至关重要,其基因突变将会引起摄碘功能丧失。目前对NIS二级结构的具体拓扑分析仍在研究之中。图1 NIS二级结构模型   甲状腺内碘的浓度是血浆碘浓度的20～40倍，其中NIS在碘的摄取与转运过程中发挥着重要的作用。NIS可促进碘的主动转运，使碘顺着电化学梯度从间质进入细胞内。有研究证实，将NIS基因转染到不能聚集碘的鼠恶性甲状腺癌细胞中，鼠甲状腺细胞的123I积聚可增加60倍，这表明NIS的基因表达和功能完整是碘转运和聚集的重要因素。值得注意的是，人体组织对碘的摄取并不仅仅局限于甲状腺，其它一些组织如唾液腺、胃粘膜亦有

5、明显的hNIS表达，而乳腺有较弱的表达，在卵巢、直肠、腮腺、颌下腺、胰腺、睾丸、肾上腺、心脏、胸腺以及肺等组织中的表达也有报道，并显示聚集碘的能力；但与甲状腺组织相比，甲状腺外周组织NIS表达水平相对较低，且只有甲状腺才能在促甲状腺激素作用下促进碘聚集，并能够将碘有机化。故NIS被认为是甲状腺的特异蛋白，在甲状腺疾病的诊断中，具有与甲状腺球蛋白或甲状腺过氧化物酶一样的意义［3］。  2 NIS的临床意义   随着对NIS研究的不断深入，人们已经逐渐认识到其在碘摄取及甲状腺激素合成过程中所发挥的特殊作用。此外，从一些临床及实验室研究中，还发现某些甲状腺疾病与NIS有着密切的联

6、系。   在一些甲状腺自身免疫疾病患者的血清中发现了NIS抗体的存在，尤其是Graves病的患者，阳性率可高达84％；桥本氏甲状腺炎和自身免疫性甲状腺功能低下，抗体阳性率分别为20.8％和24％。已有研究证实，NIS基因的突变亦可引起甲状腺转运缺陷及先天性甲减［4］。其基因突变可发生在多个位置，目前已发现7种NIS点突变可导致先天性甲状腺功能减退和先天性甲状腺肿，主要为93位甘氨酸被精氨酸替代(G93R)、267位谷氨酰胺被谷氨酸替代(Q267E)、272位半胱氨酸被其他任意氨基酸替代(C272X)、354位酪氨酸被脯氨酸替代(T354P)、351位酪氨酸被其他任意氨基酸替

7、代(Y351X)、575位氨基酸被其他任意氨基酸替代(575X)、543位甘氨酸被谷氨酸替代(G543E)。这7种点突变主要位于第6号、9号和13号外显子上［5］。其中，T354P最为常见。目前认为,NIS基因突变所引起的碘转运功能障碍,是由于突变引起NIS蛋白质的构像发生改变,导致碘与NIS蛋白结合障碍。   Patel等［6］证实NIS在甲状腺癌细胞中的表达与其分化程度成反比，在甲状腺乳头状癌和滤泡状癌中，NIS表达率分别为35％、44％，而未分化癌中则无该蛋白的表达，这与临床所涉及相应疾病的摄碘情况相符。而在