Ⅱ类同源盒基因HLX在AML中的研究进展

朱夏吟，应丽梅，罗文达

（1.浙江省台州医院，浙江 临海 317000；2.台州市中心医院，浙江 台州 318000）

白血病是一类起源于造血干、祖细胞的造血系统恶性肿瘤，近年来，其发病率逐年升高，且死亡率位于恶性肿瘤前10位[1]，是35岁以下人群发病率、病死率最高的恶性肿瘤。急性髓系白血病（Acute myeloid leukemia，AML）约占急性白血病 70%～80%，目前主要治疗方法有化疗、分子靶向治疗、免疫治疗、造血干细胞移植等，仅有约1/3 AML可获得长期缓解[2]。目前AML的发病机制尚未明确，近年来随着分子生物学、表观遗传学及细胞生物学等研究的深入，在AML的发生过程中起重要作用的一些基因靶点如 PML/RARA、NPM1、CEBPA等相继被发现，分子靶向治疗已经在白血病亚型的诊断、预后判断及治疗研究方面取得了一定的成效。H2.0样同源盒基因 （H2.0-like homeobox gene，HLX）是近年研究较深入的基因靶点，已有数据表明HLX在AML中呈现高表达，提示HLX可能是AML潜在的基因靶点，故深入研究HLX作用机制有切实临床意义。本文从Ⅱ类同源盒基因HLX的最新研究进展进行综述，介绍HLX在AML中的研究价值。

1 同源盒基因

1.1 基本结构 同源盒基因 （homeobox gene，HOX）是一族编码转录因子的基因，在1984年被Stadler等[3]发现，该基因包含一段高度保守的183bp的碱基序列，即同源盒序列，由61个氨基酸组成的DNA结合结构域，称为同源盒结构域（Homeodomain，HD）。人类的HOX一般分为Ⅰ、Ⅱ两类：其中Ⅰ类成簇排列，分为A、B、C、D四组；Ⅱ类HOX为散在分布于染色体上的基因，呈非A-P方式。Ⅰ类HOX已被证实可协同辅助因子启动特定的信号通路/级联反应来调节细胞的增殖/分化参与白血病形成[4]；近年来研究表明，Ⅱ类HOX（如新型Ⅱ类同源盒基因-H2.0样同源盒基因HLX）在造血过程及白血病生成中也发挥具体作用[5]。

1.2 生物学作用 在脊椎动物中，HOX可影响神经系统、泌尿生殖系统、消化系统、躯干和四肢的发育，可参与胚胎和器官的发育[6-7]。 有文献[8]提到HOX是子宫内膜发育的重要调节因子，HOX A10及HOX A11基因的表达调节与子宫内膜容受性密切相关，降低HOX A10或HOX A11基因可导致着床率的下降，且与多囊卵巢综合征、子宫肌瘤、息肉、子宫腺肌病相关。另外，HOX基因也可参与协调感觉神经元和中间神经元的活动，从而组成感觉运动电路，构建成为神经系统[9]。

1.3 与肿瘤性疾病的关联 近年来，随着肿瘤发病率的升高，对肿瘤认识不断深入，Imren等[9]发现，HOX是一族影响细胞发育、成熟的基因，在正常细胞与肿瘤细胞中均有表达，且与机体分化发育有一定相关性。在部分实体肿瘤中，HOX的蛋白产物会因为其基因所属的组织类型和部位不同而变化，如生殖系统、心肺系统及表皮间皮系统中均检测到其蛋白产物。另一方面，HOX基因的表达水平可由肿瘤组织类型和肿瘤部位改变而变化，其表达的蛋白产物在癌症的发展中起关键作用。Hamid等[10]研究表明，HOX基因可通过启动某些信号通路或级联反应来调节细胞的增殖和/或分化，其异常表达与肿瘤性疾病的发生及其进展密切相关。相关研究证实[11-12]，HOX基因在胃癌、前列腺癌、口腔鳞状细胞癌、头颈部癌症中均有高表达。

1.4 与白血病的关联 Hong等[4]发现Ⅰ类同源盒基因HOX-A、HOX-B基因在AML中高表达，研究人员认为其与髓样造血干细胞的增殖和自我更新能力相关，并参与白血病的生成。并且，研究者发现，HOX B6基因通过发挥增强早期造血干细胞的增殖、阻滞髓系分化、减少红细胞、巨噬细胞及淋巴细胞生成等作用促进白血病的转换及发生。近年来，Liu等[5]证实Ⅱ类同源盒基因CDX2高表达于大多数AML细胞，沉默CDX2基因，可抑制AML细胞增殖及减弱AML细胞克隆形成能力，并通过原代鼠造血祖细胞的体外传代培养发现，CDX2与髓样造血干细胞的繁殖和自我更新能力相关，促进白血病的形成。HOX也参与白血病形成与进展有关的信号通路，如Wnt信号通路被证实是急性髓系白血病小鼠模型的关键信号，而MEIS/HOX信号通路则与混合系白血病的进展显著相关[13-14]。另已有研究证实HOX基因与骨髓增生异常综合征的发生、急性淋巴细胞白血病的发生相关[9]。上述研究均提示HOX基因尤其A、B族基因在AML的进程中发挥着重要的生物学调控作用。

2HLX基因

2.1 首次发现 1991年研究人员首次从鼠前B细胞中分离出一种分子结构与果蝇的同源盒基因H2.0高度类似的新型同源盒基因，并由此将该基因命名为H2.0样同源盒基因[2]。鼠类的HLX通常书写为Hlx，且小鼠的Hlx位于1号染色体，大鼠Hlx则位于13号染色体，而人类的HLX基因位于染色体 1q41-q42.1，又称为“HLX1”或“HB24”。 人类HLX基因结构中含有四个外显子和三个内含子，该基因拥有长约1467bp的开放阅读框，其可编码488个氨基酸残基[2]。

2.2 生物学特性 HLX基因在生物进化上具有高度保守性。研究发现，人类及鼠类编码的HLX蛋白序列具有86.5%的同源性，两者拥有相同的DNA结合结构域序列[15]。另外，HLX基因在不同的物种中的相同表达部位，其表达时间及其调控机制有相似性[16]。HLX在正常细胞、组织中均有表达，在肺、心脏、骨骼肌及造血组织表达量稍高，而在肠、肝脏、子宫及卵巢中表达量偏少[17]。Suttner等[18]发现，HLX不仅参与胚胎和器官的发育，还参与免疫功能调节以及多种细胞的增殖、分化和成熟，包括CD34+的骨髓富集细胞、胎盘绒毛外滋养细胞等。HLX表达时这些细胞暴露于细胞因子和其他生长因子中，从而影响未成熟的干细胞和祖细胞的发育。

2.3 与疾病的关系 HLX作为Ⅱ类HOX家族一员，也是一种转录调节因子。Rajaraman等[15]证实HLX表达异常也与先天性膈疝等出生缺陷有关，其基因缺失常导致胚胎死亡。研究发现HLX基因敲除的纯合子（HLX-/-）小鼠于胚胎早期即可因贫血、肝肠发育不良而死亡，而杂合子（HLX+/-）小鼠则无上述情况。Suttner等[18]通过实时聚合酶链反应和免疫组化证实，在孕早期胎盘绒毛间质细胞中可检测到HLX基因，且该实验数据表明同源盒基因在早期胎盘人绒毛膜间充质干细胞的长期发展中起监管作用。另外，Xu等[19]研究表明，HLX能联合T-bet等转录因子诱导IFN-γ产生，调节Th1/Th2的分化，从而赋予Th2细胞Th1功能。相关研究已证实，HLX表达异常也与Grave's病等自身免疫性疾病以及胃癌、结肠癌等恶性肿瘤的发生发展相关[20]。

2.4 与急性髓系白血病的关系 HLX表达于髓系和淋巴细胞，但不表达于红细胞和肥大细胞，提示HLX是造血系统分化和成熟的调节因子，参与血细胞的生成和造血系统的增殖、分化和成熟[17]。Pandolfi等[21]发现，非聚集的Ⅱ类新型同源盒基因HLX在髓系白血病中多表现为高表达，且在急性髓系白血病中该趋势更加明显，但是在慢性白血病中的表达水平尚未见报道。并且AML的造血干细胞中HLX miRNA高表达于CD34+正常的造血干细胞，与疾病预后有关联，故HLX基因高表达于AML患者有直接的临床价值，可前瞻性应用于临床检测，形成新的AML预后标志和治疗靶点。Kawahara等[2]通过研究美国国立信息技术中心的354例AML患者数据集，发现87%的AML患者过表达HLX基因，且过表达小鼠造血干/祖细胞中的HLX基因，可导致造血干细胞长期活跃，最终导致单核细胞分化缺陷，使其不能完全成熟。在特定的SCID小鼠AML模型中，靶向沉默HLX基因可使小鼠白血病模型生存期明显延长。抑制HLX可导致AML细胞呈现杀伤效应，阻滞有丝分裂，并诱导细胞髓样分化。这表明HLX参与一个独特的转录模式。Park等[22]发现管理正常造血细胞分化功能的特定转录因子可通过阻滞分化、促进自我更新、引起克隆形成最终导致白血病形成发展，而HLX可能和这几个因子作用类似，其过表达可能激活白细胞中的特定转录程序，通过造血干/祖细胞早期建立特殊的基因表达系统，导致长期基因克隆形成的增加、分化阻滞，最终发生不良临床预后。就现有的各个研究来看，HLX对AML的作用机制尚未完全明确。

综上所述，HLX基因可能通过影响某一个特定的基因集在AML中发挥相关作用，HLX的表达异常可引起该基因集的显著改变，至少部分参与白血病的形成，但这种调节的确切机制尚未明确。目前HLX在不同种族、不同人群中的表达、预后情况未见报道，在AML中的具体调控机制亦未明确，如HLX与T-bet的关系，及具体作用机制；或HLX通过某条信号通路发挥作用。更加深入地研究HLX基因的生物学效应，有助于进一步探讨HLX表达与白血病 （特别是AML）的起病、发展及预后的关系，HLX基因有望成为AML临床诊断和临床科研的客观指标，在AML诊断及预后判断中发挥重要作用。