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유전자재조합 아데노바이러스를 이용한 NIS 발현 갑상선암 세포주에서 요오드 역동에 대한 LiCl의 영향
김원배,송자영,한성민,여정석,이희란,송영기,문대혁 대한내분비학회 2003 Endocrinology and metabolism Vol.18 No.2
연구배경: Lithium은 갑상선 조직 및 분화 갑상선암에서 요오드의 저류를유포파는것으로 알려져 있다 본안)미Iff는 lithium이 Sodium iodide symporter (NIS)단백질의 기능에 영향을 주는지, 특히 lithium이 NIS발현세포에서 요오드의 저류를 유도할 수 있는지 알아보고자, 미분화 갑상선암 세포에서 NIS 발현을 유전자재조합 아데노바이러스로 유도한 상태에서 요오드의 역동에 대한 lithium의 영향을 평가하였다. 방법: 사람 NIS CDNA를 유전자를 El과 E3 gene이 deletion된 recombinant adenoviral cosmid인 pAxCAwt에 넣어 유전자재조합 아데노바이러스(Rad-hNIS)를 만들고 이를 293 세포에 감염시켜 대량 생산하였다. 미분화 갑상선암 세포주인 ARO, FRO, NPA세포에 Rad-hNIS를 1, 10 MOI로 감염시키고 24시간후에 요오드 섭취를 12fl uptake assay로 살펴보았으며lithium의 영향을 살펴보기 위하여 0.1, 1.0mM의 LiCl 노출 유무에 따른 차이를 보았다. 요오드 유출은 ^(125)I efflux assay로 1시간 동안의 요오드 유출을 15분 간격으로 측정하였으며 LiCl 유무에 따른 차이를 살펴보았다. 한편, 정상 갑상선 세포주인 FRTL-5 세포를 TSH 존재하에서 배양하면서 요오드의 섭취, 유출을 살펴보았고 LiCl 유무에 따른 차이를 살펴보았다. 결과: Trypan blue 염색법으로 평가했을 때, LiCl는 1.0 mM 이상의 농도에서 용량-의존적으로 갑상선암 세포주의 viability를 감소시켰다. ARO 세포 및NPA 세포는 Rad-hNIS 감염시 요오드 섭취율이 LiCl에 의하여 증가되지 않았으나, Rad-hNIS 감염 FRO세포의 경우에는 LiCl 0.ImM, 1.0mM 노출시 요오드 섭취율이 대조실험에 비해 50∼100% 증가하였다. FRTL-5 세포에서는 요오드 섭취율이 LiCl 노출시 변화하지 않았다. Rad-hNIS 감염 FRO 세포에 1"fl을 1시간동안 처리하여 세포내로 섭취되게 한 후, 요오드유출을 살펴본 결과 LiCl 노출이 없는 대조실험에서60분 후 세포내 잔류 요오드량은 기저치의 20.7±4.8%이었고, LiCl 노출시에는(1.OHM) 기저치의 24.5±7.9%로 유의한 차이가 없었다. 같은 실험조건으로 TSH존재 하에서 배양한(6H5 배양4b FRTL-5 세포를 대상으로 살펴 본 결과, LiCl의 요오드 저류 유발효과는 관찰할 수 없었다. 결론: Lithium은 갑상선 조직 또는 분화 갑상선암조직에서 요오드 저류 유도 효과를 나타내는데, 그 효과가 NIS를 포함한 요오드의 세포막 운반 단백질이나 요오드 이동에 관여하는 channel에 대한 영향을 매개로 하지는 않는 것으로 생각된다. Rad-hNIS로 미분화갑상선암 세포에서 NIS 발현을 유도하면 요오드 섭취율은 현저히 증가하나 단시간 내에 요오드가 세포 밖으로 유출되므로, 갑상선암 세포를 방사성요오드 치료에 반응하도록 전환시키는 NIS 유전자 치료가 유효하려면 세포내로 섭취된 요오드의 저류를 증가시키는 방법을 모색하여야 할 것으로 사료된다. Background: Lithium is known to increase the retention of iodide in the thyroid gland, or in well differentiated thyroid cancer tissue. The effects of lithium on the function of the sodium iodide symporter (NIS) protein, especially when the lithium is increased in the retention of iodide in NIS-producing cells, the effect of lithium, on the kinetics of undifferentiated thyroid cancer cells transduced by a recombinant adenovirus containing the NIS gene, were checked. Method: Human NIS cDNA was inserted into pAxCAwt, a recombinant adenoviral cosmid vector, where the E1 & E2 genes have been deleted, making Rad-hNIS, which was propagated in 293 cells. The iodide uptake was evaluated by the 125I uptake assyay in the undifferentiated thyroid cancer cells, ARO, FRO and NPA, following the infection with Rad-hNIS (1 or 10 MOI) in the presence, or absence, of LiCl at optimized concentrations. The iodide efflux was evaluated by the 125I efflux assay, for 1 hour, in the same cells expressing the NIS in the presence, or absence, of LiCl. Similar experiments were performed in the normal thyroid cell line, FRTL-5, culturd in 6H5 media. Results: LiCl, at concentrations over 1.0mM, caused a significant decrease in the cell viability, as evaluated by trypan blue dye exclusion, in a dose dependent manner. When infected with Rad-hNIS, the iodide uptake was not affected by the LiCl in the ARO or NPA cells. However, LiCl (0.l and 1.0 mM) increased the iodide uptake by 50 to 100% (vs. control) in the Rad-hNIS transduced FRO cells. In the Rad-hNIS transduced FRO cells, the iodide was released rapidly from the cells, with only 20.7±4.8% of the iodide uptake remaining at 1 hour, which was no different in the presence of LiCl (24.5±7.9%). The iodide efflux was not affected by the LiCl in the FRTI-5 cells cultured in the presence of TSH. Conclusion: These results suggest that the lithium-induced iodide retention in the thyroid gland, or in well differentiated thyroid cancer tissue, is not caused by the effect of the lithium on the NIS function, or the function of proteins or channels, involved in iodide transport via cell membranes. Although the iodide uptake can be markedly increased by the expression of NIS, with the transduction of Rad-hNIS, in undifferentiated thyroid cancer cells, the iodide taken up is rapidly released from the cells. A method for inducing the iodide retention in the cell should be elucidated in order to render the NIS gene therapy effective (J Kor SOC Endocrinol 18:166-176, 2003).
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