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目的: 钠/碘转运体(sodium/iodide symportor，NIS)作为一种主要存在于甲状腺滤泡细胞基底膜上的跨膜糖蛋白[1]，它能将碘从细胞外逆浓度梯度转运到细胞内。它的这种浓聚碘的能力是甲状腺激素生物合成、临床上诊断性甲状腺核素显像以及甲状腺功能亢进和甲状腺肿瘤放射性碘治疗的基础[2]。 临床上利用放射性碘(131I)是治疗甲状腺恶性肿瘤的重要手段之一，它发挥杀伤肿瘤细胞效应的基础是——肿瘤细胞必须具有摄碘功能。遗憾的是，临床上少部分高分化和大部分低分化甲状腺癌及其转移灶聚碘能力低下，此外还有其他非甲状腺肿瘤细胞更无聚碘功能，这使得131I治疗起不到良好的作用。 结肠癌为我国恶性肿瘤第三位[3]，死亡率仅次于肺癌和肝癌。起病隐匿，而且早期通常没有明显的临床表现，等出现明显症状时大多已到了中晚期。此时，由于其生物学特性复杂且恶性程度高，且化疗的多重耐药性令其预后不理想，进展期结肠癌的治疗一直都不理想。 结合基因转染技术和核素放射性治疗，可在hNIS低表达或者不表达的肿瘤实现放射性核素治疗，为恶性肿瘤的治疗开辟了全新的诊治途径。我们设想将钠/碘转运体重组质粒(pcDNA3.1+-hNIS)通过脂质体转染法转染至SW480结肠癌细胞中，使原本不表达hNIS的肿瘤细胞表达hNIS蛋白，从而获得一定程度的摄碘能力，然后建立动物模型，进行分子显像，为进一步的核素治疗打下基础。 方法: 1.对已经构建好的重组质粒pcDNA3.1+-hNIS进行测序;BamHⅠ/EcoRⅠ双酶切鉴定;转化到大肠杆菌中，进行扩增以及提取。 2.培养SW480细胞并分组，脂质体法转染重组质粒至SW480细胞;半定量逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)和Western Blot方法(WB)检测转染细胞hNIS基因和蛋白的表达情况。 3.转染重组质粒后的SW480细胞，经抗生素G418筛选，获得稳定表达hNIS基因的细胞系(hNIS-SW480)。 4.体外摄131I试验及过氯酸盐抑制实验;AnnexinⅤ-FITC/PI双染行流式细胞仪检测细胞凋亡情况。 5.细胞株hNIS-SW480接种到BALB/C-nu/nu裸鼠肩胛骨处皮下，设立对照组;接种同时开始在裸鼠饮水中加入优甲乐(L-T4)施行甲状腺封闭;待皮下移植瘤直径约达到约15mm，腹腔内注射99mTcO4-和131I分别进行显像。 6.取出裸鼠皮下肿瘤组织进行WB检测。 结果: 1.对pcDNA3.1+-hNIS重组质粒进行双向测序，得到插入基因序列全长1944bp（含起始密码子ATG到终止密码子TGA共643个氨基酸）且大小和方向正确，与参考序列H.sapiens solute carrier family5(sodium iodide symporter),(GenBank accession: NM-000453)的CDS序列完全匹配。 2.BamHⅠ/EcoRⅠ双酶切之后，琼脂糖凝胶电泳鉴定酶切产物，结果显示，在1944bp和5405bp左右有两清晰电泳条带，与理论结果相符，证实本次构建质粒确实为重组质粒pcDNA3.1+-hNIS。扩增后提取质粒电泳可见，在7000bp左右有清晰条带，BamHⅠ/EcoRⅠ双酶切电泳亦在1944bp和5405bp左右见清晰条带，说明提取质粒成功。 3.SW480细胞转染后RT-PCR显示转染组可见扩增的369bp左右条带，而在对照组和空白质粒组均未检测到hNIS mRNA的表达;SW480细胞转染后WB电泳显示在转染组可见70kd左右条带，而在对照组和空白质粒组均未检测到hNIS蛋白的表达。这说明本实验转染SW480细胞成功。 4.转染组SW480细胞经抗生素G418筛选后获得稳定表达细胞系(hNIS-SW480)，它对G418的最终耐受浓度为300μ g/ml，空白对照组与空质粒组对G418没有抗性。 5.测15μCi131I孵育(hNIS-SW480)细胞系在(4h、8h、16h、24h、36h、48h)时段的摄131I能力，结果表明转染组细胞4h-24h摄131I碘曲线呈上升趋势，24小时摄碘达高峰，24h-48h摄131I碘曲线呈缓慢递减。而空白对照组与空白质粒组各时段的摄131I碘曲线未见显著变化。15uCi131I孵育24小时，转染组比空白对照组与空白质粒组的摄131I能力均增高约8倍(P＜0.05)。 6.未加入NaClO4的hNIS-SW480细胞系具有较高摄131I能力，加入NaClO4的(hNIS-SW480)细胞系摄131I能力明显受到抑制，摄131I能力降低约10倍(P＜0.05)，证明转染组的摄碘功能确实为hNIS基因所表现的功能。 7.细胞凋亡率结果提示，转染组16h早期凋亡显著，24h晚期凋亡显著升高;转染组凋亡指数高于空白对照组与空白质粒组。说明131I对转染hNIS-SW480细胞系具有显著杀伤效果。 8.建立裸鼠结肠癌模型，施行甲状腺封闭后，裸鼠皮下移植瘤直径约达到15mm时，应用SPECT进行放射性核素99mTcO4-显像，转染组可见移植瘤处明显浓聚，对照组未见明显显像。 9.放射性核素131I显像可见转染组裸鼠移植瘤部位有明显131I浓集，对照组未见明显浓聚。 10.裸鼠皮下移植瘤组织的WB结果显示确实有hNIS蛋白的表达。 结论: 本研究使用质粒将hNIS基因转染入不摄碘的结肠癌SW480细胞系中，使原来不摄碘的结肠癌细胞摄碘，然后进行SPECT分子显像。在体外及体内条件下均证明转染hNIS基因成功，在体外可介导131I有杀伤肿瘤细胞，在体内动物实验可提示，基因转染技术结合放射性核素显像和131I治疗使得非甲状腺源性肿瘤核医学检测和放射性治疗成为可能，具有广阔的应用前景。