• 대한핵의학회지
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• 제38권2호
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• pp.152-160
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• 2004

Radioiodide uptake in thyroid follicular epithelial cells, mediated by a plasma membrane transporter, sodium iodide symporter (NIS), provides a first step mechanism for thyroid cancer detection by radioiodide injection and effective radioiodide treatment for patients with invasive, recurrent, and/or metastatic thyroid cancers after total thyroidectomy. NIS gene transfer to tumor cells may significantly and specifically enhance internal radioactive accumulation of tumors following radioiodide administration, and result in better tumor control. NIS gene transfers have been successfully performed in a variety of tumor animal models by either plasmid-mediated transfection or virus (adenovirus or retrovirus)-mediated gene delivery. These animal models include nude mice xenografted with human melanoma, glioma, breast cancer or prostate cancer, rats with subcutaneous thyroid tumor implantation, as well as the rat intracranial glioma model. In these animal models, non-invasive imaging of in vivo tumors by gamma camera scintigraphy after radioiodide or technetium injection has been performed successfully, suggesting that the NIS can serve as an imaging reporter gene for gene therapy trials. In addition, the tumor killing effects of I-131, ReO4-188 and At-211 after NIS gene transfer have been demonstrated in in vitro clonogenic assays and in vivo radioiodide therapy studies, suggesting that NIS gene can also serve as a therapeutic agent when combined with radioiodide injection. Better NIS-mediated imaging and tumor treatment by radioiodide requires a more efficient and specific system of gene delivery with better retention of radioiodide in tumor. Results thus far are, however, promising, and suggest that NIS gene transfer followed by radioiodide treatment will allow non-invasive in vivo imaging to assess the outcome of gene therapy and provide a therapeutic strategy for a variety of human diseases.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권3호
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• pp.209-217
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• 2007

목적: mdr1유전자를 표적으로 한 short hairpin RNA (shMDR)는 다약재내성을 나타내는 암세포에서 효과적으로 mdr1 유전자의 발현을 억제 할 수 있고 sodium iodide symporter (NIS)는 유전자 치료와 리포터로의 기능을 동시에 나타낼 수 있다. 이 연구에서는 사람 대장암세포(HCT15)에 shMDR과 NIS를 동시에 이입하고 Tc-99m sestamibi와 I-125 섭취를 측정하였고 doxorubicin과 I-131 치료효과도 관찰하였다. 대상 및 방법: 사람 태아 신장 세포주(Human Embryonic Kidney cells; HEK293)에 liposome 시약으로 shMDR을 이입하고 RT-PCR과 western blot으로 분석하였다. shMDR와 NIS 유전자가 발현하는 adenovirus를 만들고 HCT15 세포에 이입 후 48시간에 shMDR에 의한 Pgp의 기능 억제를 확인하기위해 Tc-99m sestamibi 섭취와 doxorubicin 세포독성을 측정하였다. 또한 NIS유전자의 기능을 확인 하기위해 I-125 섭취와 I-131 세포독성도 확인하였다. 결과: shMDR이 이입 된 HEK293 세포에서 mdr1의 mRNA와 Pgp의 발현이 각각 75%, 80% 감소하였다. NIS 유전자가 발현하는 adenovirus를 HCT15 세포에 이입하고 NIS 유전자 발현을 확인 한 결과 대조군에 비해 월등히 높게 발현하였다. Ad-shMDR 300 MOI, Ad-shMDR 300 MOI 와 Ad-NIS 10 MOI를 처리한 경우 Tc-99m sestamibi의 섭취가 대조군보다 1.5배 정도 증가하였다. HCT15 세포에 Ad-NIS 10 MOI를 감염시킨 경우 I-125 섭취가 대조군에 비해 25배 이상 증가였다. 또한 Ad-shMDR와 Ad-NIS를 동시 감염 시켰을 경우 doxorubicin의 세포 독성이 증가하여 나타났고 Ad-NIS 20 MOI를 감염시켰을 때 I-131에 의한 세포독성이 대조군보다 증가하였다. 결론: 세포에 shMDR의 이입으로 mdr1 유전자의 발현이 억제되고 Tc-99m sestamibi의 섭취와 doxorubicin의 세포독성이 증가하였으며 NIS 유전자의 이입으로 I-125의 섭취와 I-131의 세포독성이 증가하였다. 다약제내성세포에 shMDR와 NIS 유전자의 동시 이입은 doxorubicin과 방사성 옥소의 이중치료 효과를 높일 수 있을 것으로 본다.

• 대한핵의학회:학술대회논문집
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• 대한핵의학회 2002년도 제41차 추계학술대회
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• pp.35.2-35.2
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• 2002

• 대한핵의학회:학술대회논문집
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• 대한핵의학회 2001년도 제40차 추계학술대회 및 총회
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• pp.28.1-28.1
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• 2001

• 대한핵의학회지
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• 제38권1호
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• pp.99-108
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• 2004

목적: 생체 내로 이식한 신경 줄기 세포의 이동과 증식을 비침습적으로 추적하는 것은 기초와 임상에서 중요한 것으로 알려져 있다. 신경줄기 세포주(F3)를 생체내로 이식 후, 비침습적으로 추적하기 위해 사람의 hNIS 유전자를 F3 세포에 안정적으로 형질 도입하여 세포 배양 시간 및 조건에 따른 F3-NIS 세포 내에서 hNIS 유전자의 발현 변화를 알아보았다. 방법: HB1.F3는 태아 종뇌에서 신경 줄기 세포를 분리한 후 v-myc유전자로 불멸화한 신경줄기 세포주이다. CMV 프로모터 조절 받도록 hNIS와 하이그로마이신 저항 유전자를 IRES(internal ribosomal entry site)를 이용하여 재조합하였다(pIRES-NIS/Hyg). pIRES-NIS/Hyg를 리포좀을 이용하여 HB1.F3 세포를 형질전환 하였다. 탈메틸화시약(5-Azacytidine)와 히스톤탈아실화효소저해제(trichostatin; TSA)을 세포주에 24시간 처리한 후, hNIS 발현을 I-125 섭취율과 역전사효소 중합효소연쇄반응(RT-PCR)으고 측정하였다. 결과: pIRES-NIS/Hyg 재조합 유전자를 HB1.F3에 형질도입 후, 2주 동안 하이그로마이신 B를 처리해 hNIS 유전자를 안정적으로 발현하는 HB1.F3 세포를 얻었다(F3-NIS III). I-125 섭취율은 HB1.F3에 비해 F3-NIS가 12.9배 높았으며, $KClO_4$를 처리 했을 때 F3-NIS의 I-125 섭취가 완전히 저해되었다. F3-NIS를 계대 배양하면 hNIS 유전자의 발현이 1.9배 까지 서서히 감소하였다. 5-Azacytidine과 TSA를 F3-NIS에 24시간 처리한 결과, I-125 섭취율이 5-Azacytidine과 TSA 농도에 따라 증가되었다. 또한 같은 방법으로 F3-NIS 세포에 5-Azacytidine과 TSA를 처리한 후 hNIS 프라이머로 RT-PCR을 수행한 결과 hNIS mRNA가 농도에 따라 증가 되었다. 결론: hNIS 유전자 이입된 F3 세포는 계대 배양하는 동안 생물학적인 특성이 변화되는 것으로 관찰되었으며, 이는 줄기 세포에 이입된 외래 유전자의 발현이 DNA 탈메틸화나 히스혼아세틸화를 통한 에피지네틱 조율 때문이라고 생각한다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제42권5호
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• pp.394-400
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• 2008

목적: 줄기 세포에서 렌티바이러스와 아데노바이러스를 이용해 유전자를 전달하였을 때 유전자 발현 정도를 정량적으로 비교하는 연구는 보고되지 않았다. 저자들은 쥐의 중간엽줄기세포(이하 rMSC)에 사람 나트륨/옥소 공동수송체 (이하 hNIS) 유전자를 렌티바이러스와 아데노바이러스를 통하여 전달하고 발현 정도를 정량적으로 비교해 보았다. 대상 및 방법: hNIS를 발현하는 rMSE (lenti-hNIS-rMSC)의 생산은 hNIS유전자를 렌티바이러스 벡터인 pLenti/UbC/V5-DEST (Invitrogen)에 클로닝하여 pLenti-hNIS를 얻은 후 rMSC에 감염시켜서 3주간 blasticidin으로 선별하였다. hNIS를 발현하는 재조합 아데노바이러스(Rad-hNIS)는 homologous recombination 방법에 의하여 생산하였으며 Rad-hNIS의 rMSC에 대한 transduction efficiency는 Rad-GFP를 사용하여 MOI 1, 5, 20, 고리고 100에서 평가하였고 그 결과는 각각 $19.1{\pm}4.7%$, $54.0{\pm}6.4%$, $85.7{\pm}8.7%$, 그리고 $98.4{\pm}1.3%$이었다. 두 바이러스 전달 시스템에서 hNIS의 발현정도를 ummunocytochemistry, western blot 그리고 방사성옥소 섭취실험을 통해 평가하였다. 결과: Immunocytochemistry와 western blot으로 hNIS 단백질의 양을 비교하였을 때 lenti-hNIS-rMSC에서 발현하는 hNIS 단백질의 양은 Rad-hNIS를 rMSC에 MOI 20으로 감염시킨 경우보다는 많았으나 MOI 50 보다는 작았다. 그러나 방사성옥소 섭취실험에서 lenti-hNIS-rMSC ($29,704{\pm}6,659\;picomole/10^6\;cells$)는 MOI 100의 Rad-hNIS를 rMSE에 감염시킨 경우($6,168{\pm}2,134\;picomole/10^6\;cells)$ 보다도 높은 섭취율을 보였다. 결론: 렌티바이러스를 통하여 hNIS를 rMSC에서 발현하도록 했을 때 아데노바이러스를 전달 벡터로 사용한 경우에 비하여 단백질 발현 양은 상대적으로 적었으나 hNIS의 기능은 더 우수하였다. hNIS를 리포터 유전자로 사용한 줄기세포추적은 벡터에 따른 유전자 발현효율의 차이를 고려하고 시행되어야 할 것으로 생각한다.

• 대한핵의학회지
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• 제36권6호
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• pp.325-332
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• 2002

목적: hNIS는 갑상선 조직 외에 다른 조직들에서도 발현된다고 알려져 있다. 유방암 세포는 그런 조직들 중에 하나이며, 그에 의한 유방암의 방사성옥소치료의 가능성이 제시되고 있다. 본 연구에서는 유방암 조직에서 hNIS의 발현정도를 알아보고, $^{99m}Tc-MIBI$ 유방스캔과 hNIS의 발현 정도와의 관계를 조사하여 보았다. 대상 및 방법: 본 연구에서는 유방암으로 수술을 시행했던 56명의 환자를 대상으로 하였다. hNIS의 발현은 면역조직화학염색에 의해서 평가되었으며, 그 결과를 $^{99m}Tc-MIBI$ 유방스캔의 판정 결과와 비교하였다. 결과: 전체 56명의 환자에서 hNIS의 발현율은 41.1%였다. 병리학적 진단에 의해 침윤성관상피암종이었던 49명에서의 발현율은 42.9%, 관상피내암종이었던 7명에서의 발현율은 28.6%였다. $^{99m}Tc-MIBI$ 유방스캔에서 국소섭취 소견이 관찰되었던 41명에서의 hNIS의 발현율은 31.7%였다. 비정상적인 섭취 소견이 관찰되지 않았던 15명의 환자에서의 hNIS의 발현율이 의미있게 높게 관찰되었다(66.7%, p>0.05). 결론: 유방암 환자에서의 hNIS의 발현율은 그다지 높지 않았다. $^{99m}Tc-MIBI$ 유방스캔에서 섭취증가 소견이 없을 때 hNIS의 발현율이 더 높았다.

• 대한핵의학회지
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• 제38권4호
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• pp.294-299
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• 2004

목적 : 현재 생체 내로 이식된 세포를 추적하는데 여러 가지 리포터 유전자들이 이용되고 있다. 이 연구에서는 사람 나트륨 옥소 공동 수송체 (hNIS)와 도파민 2 수용체($D_2R$)를 이중 리포터 유전자로 사용하여 각각을 비교하였다. 대상 및 방법: hNIS와 $D_2R$의 발현이 동시에 이루어지도록 하기 위해서 IRES (Internal ribosome entry site)로 연결된 재조합 플라스미드(pIRES-hNIS/D_2R)를 제조하였다. $pIRES-hNIS/D_2R$를 사람의 간암세포주인 SK-Hep1에 lipofactamine을 이용하여 형질을 도입시킨 후, 항생제(G418)를 농도별로 처리하여 2주간 선별하였다(HEP-ND). hNIS와 $D_2R$발현 유무와 발현 정도를 알아보기 위하여 각 유전자에 특이적인 프라이머를 이용하여 RT-PCR을 수행하였다. 각 형질 도입세포군에서, hNIS의 활성은 $^{125}I$ 섭취율을 이용하여 측정하고 $D_2R$의 활성은 $[^3H]spiperone$을 리간드로 이용하여 수용체 결합 정도를 측정하였다. 결과: 선별된 HEP-ND세포에서 hNIS와 $D_2R$의 발현을 RT-PCR로 확인하였을 때 IRES로 연결된 hNIS와 $D_2R$의 발현 정도는 서로 비슷하였다. HEP-ND세포의 $^{125}I$ 섭취율은 대조군인 SK-Hep1세포에 배해 30-40배 증가되었고, $KClO_4$에 의해 $^{125}I$ 섭취가 저해되었다. $D_2R$의 발현 정도를 측정할 수 있는 수용체 결합 분석법을 통해G418 농도별로 나눈 두 종류의 세포주에서, $[^3H]spiperone$을 이용한 해리상수 ($K_d$)와 최대결합 부위농도 ($B_{max}$)는 각각 2.92 nM, 745.25 fmol/mg protein과 8.91nM, 1323 fmole/mg protein이었다. hNIS와 $D_2R$발현의 상관관계에서는 높은 상관관계를 나타내었다. 결론: 이 연구에서 hNIS와 $D_2R$가 이입된 세포주에서 이중 유전자, 감마 영상 리포터 시스템을 개발하였으며, $D_2R$와 HNIS 유전자를 이중 핵 영상 시스템으로서 서로 상호보완적으로 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권3호
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• pp.226-233
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• 2007

목적: 광학과 핵의학 및 자기공명 분자영상 기술은 생체내에서 리포터 유전자의 발현을 비침습적으로 평가할 수 있다. 한가지 이상의 유전자 발현을 영상화 할 수 있는 복합분자영상은 유전자의 발현과 유전자 치료 후 효능의 평가를 다양한 방법으로 반복하여 평가할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 핵의학 영상이 가능한 NIS와 광학 영상이 가능한 EGFP 두가지 유전자를 동시에 발현하는 HepG2-Retro-PNRGW (PGKp-NIS-RSVp-EGFP-WPRE) plasmid를 이용한 간암 세포주(HepG2-NE)를 구축하고, NIS와 EGFP 리포터 유전자의 기능 발현을 체내에서 광학영상과 핵의학 영상으로 확인하고자 하였다. 재료 및 방법: pcDNA-NIS로 부터 NIS 유전자를 분리하여 pRetro-PN vector를 만든 후, pLNRGW (LTR-NeoR-RSV-EGFP-WPRE)로부터 RSV-EGFP-WPRE 조각을 분리하여 최종적으로 NIS와 EGFP 유전자가 동시에 발현할 수 있는 pRetro-PNRGW vector를 구축하였다. 구축된 vector를 이용하여 Retro-PNRGW retrovirus를 생산하였으며, 이를 HepG2 세포에 감염시켜 HepG2-NE 세포주를 만들었다. 이 세포주의 NIS 유전자의 발현은 역전사효소 중합효소 연쇄반응으로 mRNA 발현을 확인하였고, EGFP 유전자의 발현은 형광현미경을 통하여 EGFP 단백질이 발현하는 녹색형광을 관찰함으로써 확인하였다. 이중 리포터 유전자 중 NIS 유전자의 기능은 세포에서 방사능 옥소의 섭취량과 유출량의 측정을 통해서 확인하였다. 이렇게 만들어진 세포를 누드마우스에 이식하여 형광 영상, I-123을 이용한 감마카메라 영상과 I-124를 이용한 소동물용 PET 영상을 획득하였다. 결과: NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지고 있는 HepG2 세포주가 성공적으로 만들어졌다. 세포의 약 50% 정도가 형광 현미경 아래에서 관찰되었다. NIS 유전자의 발현은 역전사효소 중합효소 연쇄반응 실험을 통해서 확인하였고, NIS가 발현된 세포의 방사능옥소 섭취량은 대조군에 비하여 약 9배 정도 높게 나타났다. 방사능옥소 유출량 실험에서는 약 9분에 반 정도의 옥소가 유출되는 것이 확인되었다. 구축된 세포주를 이식한 후 획득한 형광 영상, 감마카메라과 소동물용 PET 영상에서는 반대쪽의 대조군 세포를 이식한 것에 비하여 뚜렷한 형광신호가 보였고, 더 높은 방사능옥소 섭취가 확인되었다. 결론: NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지는 간암 세포주가 성공적으로 구축되었고, 소동물에서 두 유전자를 각각 치료용 리포터 유전자와 영상 리포터 유전자로의 사용이 가능할 것이라고 생각된다.