Radioiodide is an effective therapy for thyroid cancer. This treatment modality exploits the thyroid-specific expression of the sodium iodide symporter (NIS) gene, which allows rapid internalization of iodide into thyroid cells. To test whether a similar treatment strategy could be exploited in nonthyroid malignancies, we transfected non-small cell lung cancer (NSCLC) cell lines with the NIS gene. Although the expression of NIS allowed significant radioiodide uptake in the transfected NSCLC cell lines, rapid radioiodide efflux limited tumor cell killing. Because thyroperoxidase (TPO) catalyzes iodination of proteins and subsequently causes iodide retention within thyroid cells, we hypothesized that coexpression of both NIS and TPO genes would overcome this deficiency. Our results show that transfection of NSCLC cells with both human NIS and TPO genes resulted in an increase in radioiodide uptake and retention and enhanced tumor cell apoptosis. These findings suggest that single gene therapy with only the NIS gene may have limited efficacy because of rapid efflux of radioiodide. In contrast, the combination of NIS and TPO gene transfer, with resulting TPO-mediated organification and intracellular retention of radioiodide, may lead to more effective tumor cell death. Thus, TPO could be used as a therapeutic strategy to enhance the NIS-based radioiodide concentrator gene therapy for locally advanced lung cancer.

中文翻译：

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甲状腺过氧化物酶基因的异位表达可增加非小细胞肺癌中碘化钠同向转运蛋白介导的放射性碘的摄取和保留。

放射性碘是治疗甲状腺癌的有效方法。这种治疗方式利用了碘化钠共转运蛋白（NIS）基因在甲状腺中的特异性表达，从而使碘化物快速内在化进入甲状腺细胞。为了测试在非甲状腺恶性肿瘤中是否可以采用类似的治疗策略，我们用NIS基因转染了非小细胞肺癌（NSCLC）细胞系。尽管NIS的表达允许在转染的NSCLC细胞系中大量吸收放射性碘，但是快速放射性碘的流出限制了肿瘤细胞的杀伤。由于甲状腺过氧化物酶（TPO）催化蛋白质的碘化并随后导致甲状腺细胞内碘化物滞留，因此我们假设NIS和TPO基因的共表达将克服这一缺陷。我们的结果表明，用人NIS和TPO基因转染NSCLC细胞会导致放射性碘的摄取和保留增加，并增强肿瘤细胞的凋亡。这些发现表明，仅使用NIS基因的单基因疗法由于放射性碘的快速流出而可能具有有限的疗效。相反，NIS和TPO基因转移的结合，以及由此产生的TPO介导的组织和放射性碘的细胞内保留，可能导致更有效的肿瘤细胞死亡。因此，TPO可以用作治疗策略，以增强针对局部晚期肺癌的基于NIS的放射性碘浓缩剂基因治疗。这些发现表明，仅使用NIS基因的单基因疗法由于放射性碘的快速流出而可能具有有限的疗效。相反，NIS和TPO基因转移的结合，以及由此产生的TPO介导的组织和放射性碘的细胞内保留，可能导致更有效的肿瘤细胞死亡。因此，TPO可以用作治疗策略，以增强针对局部晚期肺癌的基于NIS的放射性碘浓缩剂基因治疗。这些发现表明，仅使用NIS基因的单基因疗法由于放射性碘的快速流出而可能具有有限的疗效。相反，NIS和TPO基因转移的结合，以及由此产生的TPO介导的组织和放射性碘的细胞内保留，可能导致更有效的肿瘤细胞死亡。因此，TPO可以用作治疗策略，以增强针对局部晚期肺癌的基于NIS的放射性碘浓缩剂基因治疗。