新型生物转化预处理技术提升体外碘摄取抑制评估：跨物种甲状腺激素干扰研究新突破

为解决环境中甲状腺激素(TH)系统干扰化学物质(THSDCs)的快速筛查难题，研究人员通过整合外源性生物转化系统(BTS)优化体外钠碘同向转运体(NIS)抑制检测方法。研究建立了稳定转染人NIS的HEK293T细胞模型及大鼠FRTL-5细胞模型，采用Sandell-Kolthoff(SK)比色法替代传统放射性检测，成功评估23种模型化合物的抑制作用。创新性引入S9代谢系统证实生物转化可减弱部分化学物(如BPA、DBP、TCS)的NIS抑制效应，并通过SeqAPASS工具验证NIS功能域在脊椎动物中的高度保守性。该研究为甲状腺癌诊疗及环境污染物风险评估提供了高灵敏度、高通量的标准化检测方案。

　　

随着农药混合物、个人护理品中人工化学品的广泛使用，甲状腺激素(TH)系统干扰已成为全球性健康挑战。甲状腺激素对脊椎动物发育、生长和代谢至关重要，尤其胎儿期母体TH水平轻微波动即可导致神经发育异常等不可逆后果。更令人担忧的是，钠碘同向转运体(NIS)作为TH合成的关键起始环节，其抑制不仅与甲状腺功能减退相关，还会影响甲状腺癌放射性碘治疗的敏感性。然而现有评估方法存在两大瓶颈：传统放射性碘摄取(RAIU)检测受实验室条件限制，而替代性非放射性方法又缺乏代谢活化能力，难以反映体内真实情况。

针对这些技术空白，来自捷克马萨里克大学等机构的研究团队Puja Kumari、Sebastian Lungu-Mitea等开发了创新性检测体系。研究通过构建稳定表达人NIS的HEK293T细胞系（HEK293T NIS 02/C），结合大鼠甲状腺FRTL-5细胞模型，采用Sandell-Kolthoff(SK)催化显色反应替代放射性检测。最突破性的是整合了苯并芘/苯巴比妥诱导的大鼠肝S9生物转化系统(BTS)，建立首个能同时评估原形物及代谢物活性的NIS抑制检测平台。该成果发表于毒理学权威期刊《Archives of Toxicology》，为环境污染物筛查和临床治疗评估提供了重要工具。

关键技术方法包括：1）构建CMV启动子驱动的hSLC5A5基因慢病毒载体，筛选高表达NIS蛋白的HEK293T单克隆细胞；2）优化SK反应检测条件（2小时碘摄取，砷铈催化显色）；3）设计三阶段BTS预处理（活性S9+辅因子、热灭活S9对照、单纯辅因子对照）；4）通过SeqAPASS生物信息学工具分析NIS蛋白跨物种保守性；5）采用CellTiter-Glo和中性红双验证细胞活性。

NIS基因和蛋白表达特征
通过qPCR和Western blot验证，新构建的HEK293T NIS 02/C细胞系NIS mRNA表达量超越内源性表达的FRTL-5细胞10倍以上。值得注意的是，尽管NIS C克隆表达量最高，但其膜定位效率反而低于NIS 02，提示转染位点可能影响蛋白翻译后修饰。非转染的HEK293T和人甲状腺细胞Nthy-ori 3-1均未检测到NIS活性，为实验提供理想阴性对照。

跨模型检测一致性验证
在23种测试化合物中，9种显示出NIS抑制活性，包括已知抑制剂高氯酸盐(PCL, IC₅₀=1.65±0.57μM)和新型疑似物三氯生(TCS)。特别值得注意的是，HEK293T NIS 02与FRTL-5模型结果高度一致（R²=0.89），但NIS C模型因异常细胞毒性干扰而灵敏度降低。与ToxCast数据库放射性检测数据比对显示，SK法与RAIU的IC₅₀差异在3倍以内，证实该方法可靠性。对争议性物质全氟辛烷磺酸(PFOS)，本研究未发现其特异性NIS抑制效应，澄清了先前文献矛盾。

生物转化调控效应解析
BTS预处理使双酚A(BPA)的IC₂₀值提升6.3倍，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)更达9倍以上，这与UGT介导的葡萄糖醛酸化预测相符。通过对比活性S9与热灭活S9组，明确TCS的抑制减弱源自CYP1A2介导的代谢而非蛋白结合效应。但对log K_ow>5的甲氧滴滴涕(MET)，观察到血清介导被动剂量效应(SMPD)——S9蛋白可吸附疏水化合物形成"缓释库"，这为高脂溶性物质评估提供重要方法学启示。

跨物种保守性证据链
SeqAPASS分析揭示NIS关键功能域（如Na⁺结合位点）在斑马鱼到人类的序列相似性>90%，与Concilio等报道的跨物种离子抑制规律相互印证。这支持将人源细胞模型数据外推至水生生物风险评估，尤其对竞争性阴离子抑制剂(如SCN^-)的预测具有普适价值。

该研究成功建立首个整合代谢能力的NIS抑制检测体系，突破现有体外模型"静态检测"局限。技术层面，SK比色法实现与放射性检测等效的灵敏度，且通量提升5倍；生物学层面，BTS系统重现了肝脏首过效应，避免对前体物质的误判。对于甲状腺癌治疗，该方法可筛查干扰放射性碘治疗的环境污染物；对化学品监管，则提供区分直接NIS抑制剂与代谢活化型毒物的判据。研究同时指出，对CYP2B1底物三苯基磷酸酯(TPP)等特殊代谢路径化合物，需定制化S9诱导方案。这些发现为完善AOP（不良结局通路）框架中NIS抑制环节提供关键实验证据，推动内分泌干扰物评估从定性走向定量。