188Re辐射正反馈介导肿瘤hNIS基因治疗的实验研究

钠碘同向转运体（NIS）是肿瘤靶向显像及治疗领域的研究热点，可介导131I、99mTc及188Re等多种核素的局部聚集。但目前肿瘤摄取的核素排出较快成为NIS基因治疗的瓶颈。众多方案以期增加核素滞留，但效果均有限。本研究拟利用对辐射敏感的Egr1启动子可被射线诱导并激活启动其下游基因转录的特性，在人钠碘同向转运体（hNIS）基因上游连接Egr1启动子，构建成慢病毒基因治疗载体，将其感染A549肺癌细胞后建立稳定表达一定hNIS的细胞系；静脉给予188Re后被细胞通过胞膜表达的hNIS摄取，摄取的188Re激活Egr1启动子，进而激活下游的hNIS蛋白表达，hNIS蛋白表达的增高又进一步促进188Re摄取，形成一定程度的正反馈体系，保证细胞摄取足量188Re，抵消其流出过快导致的疗效下降，从而达到增加核素滞留及提高治疗效果的目的。为hNIS基因介导的肿瘤基因治疗提供依据。

hNIS相关研究中存在的最大问题是其介导的肿瘤细胞摄取核素后，核素缺乏有机化，不能被有效储存，疗效因此受限。为此本课题进行了辐射正反馈介导的肿瘤hNIS基因治疗体系研究，拟通过研究188Re与hNIS相互作用的辐射正反馈介导体系，针对目前hNIS基因治疗中普遍存在的核素滞留时间短问题，提出增加核素摄取，进而延长滞留时间、提高疗效的解决方案。本课题完成了重组慢病毒基因治疗载体的构建、病毒包装及稳定细胞系的筛选。首先在体外细胞水平辐射介导188Re摄取规律研究中发现该肿瘤细胞即使在没有辐射刺激的情况下也可表现出功能性的由血清中的早期反应因子诱导的hNIS蛋白表达。但hNIS表达量较低。随着188Re刺激浓度增加，hNIS的表达量逐渐增加，细胞188Re摄取明显增加，达3 MBq/mL后进一步增加188Re刺激量并不能增加188Re摄取，反而会因细胞受到辐射损伤而减低摄取。188Re刺激总体增加了hNIS的表达导致的188Re摄取。但无法增加其滞留。体外研究提示未刺激的细胞，188Re杀伤作用达42.3%，而188Re可更有效杀伤（77.4%）经188Re刺激的肿瘤细胞。进一步在体内研究中发现，肿瘤部位给药2h后188Re聚集达高峰，6h内肿瘤有明显放射性浓聚，12 h只有少量放射性分布。经辐射刺激3天后第2次显像时，肿瘤放射性分布强度大于第1次显像，肿瘤部位在给药2h后188Re的聚集达到高峰，12 h后仍可见肿瘤显影，24 h时几无显像剂分布。第2次显像虽然滞留时间并未增加，但摄取显像剂增多。这提示188Re刺激通过增加hNIS表达，从而增加188Re摄取，增加了肿瘤部位的辐射剂量。体内给予188Re刺激后，hNIS介导188Re摄取显像的同时，188Re刺激hNIS表达的提高，进而促进 188Re摄取，提高了疗效。总之，核素正反馈调控hNIS基因治疗肿瘤的研究结果表明肿瘤细胞在188Re辐射刺激后可摄取更多量188Re，从而达到相对增加核素滞留及提高疗效的目的。本课题提出并初步验证了辐射正反馈介导的肿瘤hNIS基因治疗体系，为hNIS基因介导的肿瘤基因治疗提供了依据。部分研究成果已发表SCI论文一篇，并在美国核医学年会及欧洲核医学年会进行了交流。以此项目为基础，获得了2013年上海交通大学 “医工交叉研究基金”面上项目（YG2013MS27），是本课题的延伸和扩展。