HOX对白血病诊疗的作用范文

作者：江南静刘文君单位：泸州医学院附属医院儿科

HOXA10在预后不良的AML中高表达，在小鼠骨髓中HOXA10的高表达最终导致了髓系白血病的发生。Shah等的研究发现，HOXA10阻碍骨髓细胞增殖分化是通过激活其目的基因转录生长因子β2(TGF-β2)影响其过程。HOXA10在造血发育过程中具有双重作用，对早期祖细胞增殖起增效作用，其下调有助于造血细胞进一步分化，允许细胞进入成熟过程。Wang等通过研究发现，在体内由于同源结构域酪氨酸化而变异的HOXA10的过度表达很快导致AML，且持续活化的SHP2与HOXA10的共同作用过度表达将导致AML的发生。房明浩等通过临床研究发现HOXA簇基因亚群CpG岛的甲基化状态与AML和CML患者的病情进展和预后相关，由于启动子区域高甲基化与相应基因的转录活性丧失有关，HOXA4、A6、A7、A9、A10和A11在多种白血病细胞的异常高甲基化，提示这些基因在白血病细胞中表达抑制，丧失了对细胞增殖分化的控制，导致白血病发生和发展。Bach等通过实验研究证明了HOXA簇基因影响造血分化过程和细胞转录，HOXA5基因在造血过程中并不是肿瘤抑制物，前HOXA基因包括HOXA1、A4、A6在动物模型中导致骨髓增殖和AML的发生。vanVlierberghe等通过对92例T-ALL患儿进行分析，得出结论:一种SET－NUP214结合物通过激活HOXA簇基因中的某个成员而使得T淋巴细胞变异从而导致T-ALL的发生。

HOXB6的过度表达使HPCs迅速扩增，同时抑制红系和淋系的发生。HOXB6在小鼠体内的过度表达诱导鼠AML的发生(中位致病时间223d)，同时研究发现HOXB6诱导的AML发生中多存在2D-EH染色体缺失，这在HOXA9诱导的AML中亦经常见到。

Taketani等用反转录(RT)-PCR技术对64种白血病细胞株和5种EB病毒B细胞株进行检测。结果显示22种髓系细胞系中5类有HOXC11表达，其中包括9种AML细胞株中的2种，6种急性单核细胞白血病细胞株中的2种，5种慢性髓系白血病细胞株中的2种。在48份淋巴细胞白血病细胞株中2份有HOXC11的表达，其中包括22份急性前B淋巴细胞白血病中的2种，在10份急性B淋巴细胞白血病或T-ALL中为0。2份表达HOXC11的急性前B淋巴细胞白血病细胞株中，其中一个含有MLL－AF4基因，另一个含有TEL－AML1，他们都有一个骨髓的标记。虽然HOXC11基因在白血病细胞系中表达的频率不高，但在髓系白血病细胞系中的表达频率明显高于淋巴系白血病细胞系(P=0．0418)，说明了NUP98－HOXC11融合基因蛋白在骨髓恶性肿瘤中发挥作用。

微小RNAs(miRNAs)是一段长的核苷酸中19～25非编码的微小RNA，其与癌症的发生发展相关。很多下调的miRNAs包括miR-204，miR-128a，miR-10a等是将某些HOX基因作为靶基因。在儿童AML中，miRNA-196a/b与HOXA9，A10，B9相互联系，并与miR基因位置相毗邻。表明HOX基因表达不仅自身与白血病相关，还通过与其他基因相关而介导白血病的发生发展。

HOX基因在白血病中异常表达的调控

在正常的造血干细胞中HOX基因调节其增殖分化，在白血病中HOX基因也一样有表达，特别是在急性白血病(AL)中有表达，在白血病中HOX基因表达是如何被调节，从而导致白血病的机制尚不十分清楚。数据表明，HOX基因表达生成的调节因子，HOX基因尾部的同源转录因子CDX1，CDX2和CDX4，可能与在白血病中HOX基因异常调节有关。

CDX同源转录因子是果蝇尾部基因的同系物，是HOX基因表达的主要调节因子。大部分学者认为3个CDX同源因子CDX1，CDX2和CDX4的结合位点存在于多个HOX基因中。证据证明了CDX家庭成员对HOX基因表达的上调的重要性。其中包括一个关键作用就是在胃肠道上皮细胞中CDX2调控HOX基因表达。以及在CDX1－、CDX2－和CDX4缺乏的小鼠和石斑鱼和HOX基因缺乏的动物的同源转化类似。

Bansal等研究表明在CDX4功能丧失的斑马鱼中导致血流丧失的表型，与异常表达的HOX基因模式的同源转化相关。这些表型可通过HOX家族成员的表达部分被解救，更进一步支持CDX4对HOX基因表达有上调作用。其他资料也支持CDX4在造血发展中的作用，并提出了CDX4和MLL间也存在着积极关系。例如，在体外实验中，CDX4在胚胎干细胞的过度表达增加了胚体造血集落形成，HOX基因表达的上调挽救了MLL缺陷的造血作用。CDX基因也同样存在于AML中，如在小鼠骨髓移植模型中CDX2的异常表达导致了AML。

有报告证实了CDX4，一种在造血过程中与HOX基因的调节相互作用的同源转录因子，单独作用或与HOX协同因子Meis1a相互作用均可以使小鼠产生AML。

CDX4－转录行为依赖于一个完整的转录结构域和同源结构域，而与辅助因子pBX1的结合在转录过程中并不是必需的。CDX4通常在早期造血祖细胞中表达，并在约25%的AML患者样品中有异常表达。CDX4在成年鼠的造血系统中调节HOX基因的表达，在白血病中异常调节HOX基因的表达。此外，在甲基纤维素上通过反转录病毒表达出CDX4的骨髓祖细胞，在液体培养液中生长，并生成一个部分渗透剂，长时间潜伏在AML移植患者中。HOX家族协同因子Meis1a的表达加快AMLCDX4表型的表达，并使之充分渗透。通过结构与功能的分析表明，生成白血病需要CDX4完全的激活和DNA绑定域，而不是公认的PBX互相作用。总之，数据表明CDX4调节成人造血系统中HOX基因的表达，在AL中对HOX基因表达有上调作用。许多白血病患者显示HOX基因家族的成员的表达都被异常调节，这些发现也表明了在白血病起因中CDX4的表达起重要的作用。

Koo等研究表明，在骨髓中被植入MLL－AF9白血病基因的野生型小鼠发展成AL的潜伏期为49d，而在植入MLL－AF9－CDX4－/－基因的小鼠发展成AL的潜伏期明显延长至63d(P=0．0005)。而且通过流式细胞仪分析表明这2种模式发展成的白血病在骨髓细胞中都发现了相似的Mac1+细胞扩张物，MLL－AF9－CDX4－/－产生白血病的小鼠模型中也有类似的2种淋巴表面标记物CD3、B220的低水平的表达。说明CDX4虽然在MLL－AF9基因导致的白血病中是非必需的，但是CDX4的缺乏能延迟白血病的起始和改变在骨髓移植模型中白血病的显型。也说明CDX4与白血病的发展相关联。近来，Bei等通过研究发现了CDX4为HOXA10的一个靶基因，它们的顺式作用元件相互激活对方的转录启动，所以在HOXA10与CDX4之间存在着正反馈作用，这可能加强了二者任意一个转录因子在AML发病机制中的作用。

Starkova等证实了在白血病细胞中明确地检测出HOXB6和CDX2基因的表达，但在B淋巴细胞中尚未发现。CDX2的异常表达广泛存在于人类AML中，CDX2的过度表达与AML患者中HOX基因的异常表达密切相关，说明在AML患者HOX基因的异常表达中CDX2也起重要作用。个别的通过实验证实了CDX2的缺失引起了HOX基因表达结构域较晚的改变，多数学者认为这3种CDX同源转录因子引起多种HOX基因表达的启动。在成人CDX2的表达与肠黏膜发展密切相关，CDX2的异常表达与肠上皮化生、Barrett食管上皮、胃癌的发生相关联。先前证明了在AML患者中携带的异位染色体t(12;13)(p13;q12)，这种异位在成人造血干细胞中导致CDX2的异常表达，而不是产生ETV6－CDX2融合基因的表达。先前作者还证实了白血病小鼠模型中是CDX2而不是ETV6－CDX2融合基因的表达在此种类型白血病中起着关键的转换作用。在小鼠造血干细胞中证明了CDX2同源转录基因能够调节HOXA10和HOXB8这些能引起白血病的HOX基因的表达。通过在115例成年AML患者中用细胞遗传学、FISH分析、分子分析定量PCR和重排的连接介导PCR技术证实了，在人类AML中CDX2的过度表达与HOX基因的调节相关。

总之，儿童白血病的治疗是现在和将来的重大课题，通过对HOX基因越来越深入的研究，有望在分子以及基因水平上研究出针对性的治疗白血病的药物，从而达到根治白血病的目的。