Functional activity of human sodium/iodide symporter in tumor cell lines^[*]

Summary

Aim: The sodium/iodide symporter (NIS) actively transports iodide into thyrocytes. Thus, NIS represents a key protein for diagnosis and radioiodine therapy of differentiated thyroid cancer. Additionally, in the future the NIS gene may be used for cancer gene therapy of non-thyroid-derived malignancies. In this study we evaluated the functionality of NIS with respect to iodide uptake in a panel of tumor cell lines and compared this to gene transfer efficiency. Methods: A human NIS-containing expression vector and reporter-gene vectors encoding ß-Galactosidase- or EGFP were used for transient transfection of 13 tumor cell lines. Following transfection measurements of NIS-mediated radioiodide uptake using Na¹²⁵I and of transfection efficiency were performed. The latter included ß-Galactosidase activity measurements using a commercial kit and observation by fluorescence microscopy for EGFP expression. Results: In contrast to respective parental cells, most NIS-transfected cell lines displayed high, perchlorate-sensitive radioiodide uptake. Differences in radioiodide uptake between cell lines apparently corresponded to transfection efficiencies, as judged from reporter-gene assays. Conclusion: With respect to iodide uptake we provide evidence that NIS is functional in different cellular context. As iodide uptake capacity appears to be well correlated to gene transfer efficiency, cell type-specific actions on NIS (e. g. post-translational modification such as glycosylation) are not inhibitory to NIS function. Our data support the promising role of NIS in cancer gene therapy strategies.

Zusammenfassung

Ziel: Der Natrium/Iodid-Symporter (NIS) transportiert aktiv Iodid in die Schilddrüsenzellen. Deshalb ist er ein Schlüsselprotein für die Diagnose und Therapie des differenzierten Schillddrüsenkarzinoms. Weiterhin könnte NIS in Zukunft bei gentherapeutischen Ansätzen zur Behandlung verschiedener anderer Krebserkrankungen eine Rolle spielen. In dieser Studie untersuchen wir, inwieweit NIS in Tumorzellinien nach Einschleusung von NIScDNA funktionell aktiv ist. Dabei wurde der Iodidtransport mit der Transfektionseffizienz verglichen. Methoden: Nach transienter Transfektion von 13 Tumorzellinien mit einem NIS-Expressionsvektor sowie verschiedenen Reportergenen (ß-Galaktosidase, EGFP) wurde die zelluläre Aufnahme von Na¹²⁵I gemessen. Die Transfektionseffizienz wurde durch Messung der ß-Galaktosidaseaktivität bestimmt bzw. durch Fluoreszenzmikroskopie abgeschätzt. Ergebnisse: Fast alle NIS-transfizierten Zellinien zeigten im Gegensatz zu den Kontrollzellen die Fähigkeit zur Iodidaufnahme, die spezifisch mit NaClO₄ gehemmt werden konnte. Unterschiede in der Iodidaufnahme der einzelnen Zellinien stimmten gut mit deren Transfektierbarkeit bei der hier verwendeten Methode überein. Schlussfolgerung: Unsere Untersuchungen zeigen, dass NIS prinzipiell in verschiedenen Tumorzellarten die Iodidaufnahme vermitteln kann. Aus der guten Korrelation der Gentransfereffizienz und der Iodidaufnahme lässt sich ableiten, dass offenbar zellspezifische Modifikationsmechanismen (z. B. Glykosylierung) sich nicht hemmend auf die NIS-Funktion auswirken. Diese Ergebnisse unterstützen die Einbeziehung des NIS-Gens in aktuelle Gentherapiekonzepte.

Keywords

Sodium/iodide symporter - cell culture - cancer

Schlüsselwörter

Natrium/Iodid-Symporter - Zellkultur - Krebs

^* Diese Arbeit ist Prof. Dr. Dr. h.c. Hundeshagen zum 75. Geburtstag gewidmet.

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