The Sodium/Iodide Symporter (NIS): Molecular Physiology and Preclinical and Clinical Applications

Abstract

Active iodide (I−) transport in both the thyroid and some extrathyroidal tissues is mediated by the N a+/I− symporter (NIS). In the thyroid, NIS-mediated I− uptake plays a pivotal role in thyroid hormone (TH) biosynthesis. THs are key during embryonic and postembryonic development and critical for cell metabolism at all stages of life. The molecular characterization of NIS in 1996 and the use of radioactive I− isotopes have led to significan advances in the diagnosis and treatment of thyroid cancer and provide the molecular basis for studies aimed at extending the use of radioiodide treatment in extrathyroidal malignancies. This review focuses on the most recent finding on I− homeostasis and I− transport deficiency-causin NIS mutations, as well as current knowledge of the structure/function properties of NIS and NIS regulatory mechanisms. We also discuss employing NIS as a reporter gene using viral vectors and stem cells in imaging, diagnostic, and therapeutic procedures.

EGFR Targeting and Shielding of pDNA Lipopolyplexes via Bivalent Attachment of a Sequence‐Defined PEG Agent

“…After the proof of concept using the sensitive luciferase reporter capability for quantifying transduction efficacy, the sodium iodide symporter (NIS) was used as a clinically more relevant target gene. NIS features the beneficial dual characteristic as diagnostic and therapeutic gene . This theranostic function gives the possibility of exact determination of tumoral NIS gene expression in vivo by noninvasive imaging modalities as well as therapeutic investigation by application of cytotoxic radionuclides …”

“…NIS features the beneficial dual characteristic as diagnostic and therapeutic gene. [60,62] This theranostic function gives the possibility of exact determination of tumoral NIS gene expression in vivo by noninvasive imaging modalities as well as therapeutic investigation by application of cytotoxic radionuclides. [48,59,61,64,65,[84][85][86][87][88][89][90] In cell culture studies, NIS gene expression after lipopolyplex-mediated delivery can be detected by measuring iodide ( 125 I) uptake activity of transfected cells by gamma-counter analysis.…”

“…The transfection efficacy of the most effective bidentate PEG-GE11 pDNA nanoparticle was further demonstrated and confirmed on a functional level by using the theranostic sodium iodide symporter (NIS) gene. [48,[60][61][62][63][64][65][66]…”

Impact of Na+/I– symporter to non-oncologic pathology of the thyroid

“…С момента его открытия прошло более 20 лет, в течение которых биохимиками, цитологами, молекулярными биологами, гистологами и патологами было выполнено большое количество исследований, посвященных структуре и функции этого транспортера как в щитовидной железе, так и в других органах. Основным направлением исследований НЙС стало изучение его роли в процессах канцерогенеза, что позволило не только использовать его экспрессию в качестве диагностического маркера, но и разработать новые направления в экспериментальной радиотерапии опухолей [2][3][4][5][6]. Роль НЙС в развитии неопухолевых заболеваний щитовидной железы аутоиммунного генеза, а также функциональных нарушений, таких как синдром нетиреоидных заболеваний и дисфункции, обусловлена действием антропогенных факторов -это менее изученное, но активно развивающееся направление фундаментальной тиреодологии.…”

“…молекула НйС состоит из 618 -у крысы и мыши -и 643 аминокислотных остатков у человека [8]. Вторичная структура включает тринадцать трансмембранных доменов с внеклеточным расположением концевых аминогрупп и внутриклеточной локализацией концевых карбоксильных групп [6]. Размер трансмембранных доменов варьирует от 18 до 28 аминокислотных остатков [6].…”