0 引言

同源盒基因是一类发挥转录因子功能的核蛋白的基因，在机体正常的发育过程中起重要作用。同源盒最初发现于果蝇体内，是一段由183个碱基组成的片段，编码61个氨基酸组成的结构域，一般位于同源蛋白的末端或亚末端。用于结合特定序列的DNA基序，发挥转录因子的功能，从而促进或抑制下游靶基因的表达，参与器官的生长发育。哺乳类动物的同源盒基因分为两大类，Ⅰ类同源盒基因成簇排列在不同染色体上，即HOX基因。Ⅱ类同源盒基因称为非HOX（non-HOX）基因，其分子结构差异较大，与成簇的基因存在不同的表达模式，如PAX、MSX、DLX等基因家族。在人体中，HOX基因分为A、B、C、D四簇，共39个基因。每一基因簇都包含9~11个基因，分属于13个亚型。可以看到，4个基因簇都有HOX13横向同源物，这些基因位于基因簇的最下游，一般表达于胚胎后段的发育。

1966年，Zeltser等在17号染色体上发现了HOXB基因簇下游的一个含有70个碱基的新基因，与A, C, D的HOX13同源域有高度的序列一致性，被称为HOXB13。HOXB13的表达多在胚胎后部结构，在脊髓、消化道和泌尿生殖系统的发育中都起着重要作用^[1]。

HOXB13在前列腺的发生发展过程中发挥着重要作用。Screenath等早在1999年用Northern blot和原位杂交的方法对成年小鼠前列腺组织中的HOXB13的mRNA水平进行定量分析，发现其在前列腺各叶的上皮细胞中均有表达，并且经过去势处理后，HOXB13的mRNA表达未见消失^[2]。以上结果表明，HOXB-13是一个表达在小鼠前列腺上皮细胞中的非雄激素依赖性基因。关于HOXB13影响前列腺生长发育的具体机制，Economides等^[3]在2003年就构建了HOXB13缺失的突变小鼠模型，对HOXB13缺失小鼠的前列腺组织进行研究。结果显示，HOXB13和HOXD13同时变异的小鼠显示出前列腺腹侧叶导管末端的发育不全，HOXB13缺失小鼠的前列腺腹侧叶的上皮细胞由正常的柱状上皮变成异常的立方上皮细胞，并且缺乏腹侧前列腺特异的分泌蛋白p12和p25。提示HOXB13在前列腺尤其是前列腺腹侧叶的正常形态和功能的发生过程中起着重要的作用。由此想到，如果HOXB13基因发生变化，可能与前列腺细胞的异型性产生、前列腺癌的发生也存在联系。

1 HOXB13在前列腺癌中的作用 1.1 HOXB13在前列腺癌中的基因突变

家族史是前列腺癌发生的重要危险因素，其中17q21-22是前列腺癌易感基因可能存在的区域之一。Ewing^[4]通过对94名前列腺癌患者在17q21-22区域的200多个基因进行测序，在4名患者中发现了HOXB13基因上的一个G84E突变（rs138213197）。对这4名先证者的家庭进行调查，发现家族中另外18个患前列腺癌的男性也带有G84E突变。研究者又做了进一步的研究，对5 083个前列腺癌患者样本和1 404个对照组样本进行了调查，发现G84E突变在前列腺癌患者中显著增高，并且G84E突变在早发型家族性癌患者中的比例也较在迟发型家族性前列腺癌患者中的比例显著增高。由此推测，HOXB13基因上的G84E突变会增加前列腺癌，尤其是早发家族性前列腺癌的患病风险。

Beebe-Dimmer等^[5]的研究结果显示，G84E突变携带者的癌症发生率为51.1%，而非G84E突变携带者的癌症发生率为30.6%（P=0.004）。与其他类型的肿瘤相比，前列腺癌患者的G84E携带者的比例更高。G84E突变在前列腺癌患者和非前列腺癌的人群中差异也有统计学意义（P < 0.0001）。G84E突变携带者相比非携带者有前列腺癌家族史的比例更高（36.2% vs. 16.0%, P=0.0003）。Zhang等^[6]的Meta分析结果显示，HOXB13的G84E突变携带者的前列腺癌患病率明显高于非携带者（OR=3.38, 95%CI: 2.45~4.66）。此外，亚组分析的结果显示，HOXB13的G84E突变携带者与前列腺癌的早发（OR=2.90, 95%CI: 2.24~3.75），亲属患病率（OR=2.60, 95%CI: 2.19~3.10）和高侵袭性（OR=2.38, 95%CI: 1.84~3.08）相关。Hoffmann等^[7]研究发现，G84E突变增加了年龄特异性前列腺癌风险，调查结果显示G84E携带者患年龄特异性前列腺癌的风险高于非携带者。G84E在人群中的分布显示出种族差异性。Handorf等^[8]针对一个35~69岁有前列腺癌家族史的男性以及非洲裔男性的前列腺癌筛查项目的参与者G84E突变携带情况进行了研究，结果并未发现非洲裔男性携带G84E突变，G84E突变在非非洲裔参与者中的携带率为0.73%，其中在白人中的携带率远高于拉丁美洲裔和其他族群。

除G84E突变外，HOXB13其他位点的突变也被发现与前列腺癌的发生有关。Cardoso等^[9]对462个葡萄牙的早发型和家族遗传性前列腺癌患者HOXB13编码区的突变位点进行了研究，为了评价前列腺肿瘤的患病率，排除了178个HOXB13体细胞突变的前列腺癌患者。3名患者被发现生殖细胞系DNA中携带了A128D和F240L两个异常的错义突变，这两个突变在不同的计算机分析中都被认为是有害突变，并且没有发现体细胞突变。Cardoso等^[9]用表达载体定向诱导HOXB13变异，并建立HOXB13高表达的野生型和突变型的前列腺癌体外模型，进行体外测定。结果显示，F240L突变型和A128D突变型均可以使肿瘤细胞凋亡减少，并能促进细胞的锚定非依赖生长。Chandrasekaran等^[10]利用计算机模拟对HOXB13的SNP进行分析，发现了23个nsSNP，其中20个（SIFT）或21个（PolyPhen，PANTHER和PROVEAN）nsSNP可能是有害的，其中W63R、D244N、K239Q、P222R、K218R和G216C被认为在前列腺癌的发生机制中有更重要的地位。Albitar等^[11]发现HOXB13的同义突变也跟前列腺癌的发生有关系，尤其是可能在良性前列腺增生（BPH）发展为前列腺癌的过程中起了重要作用。研究还发现了rs8556（366C > T, S122S）和rs9900627（513T > C, S171S）两个可能有意义的同义突变。rs8556在48个前列腺癌患者（20.7%）和26个BPH患者（23.6%）中有表达；rs9900627在27个前列腺癌患者（11.6%）和19个BPH患者（17.3%）中有表达。同时带有rs8556和rs9900627或其中一个突变的纯合子个体患前列腺癌的可能性将提高至少2.9倍（P=0.05）。

中国前列腺癌联盟在我国男性前列腺癌患者基因序列中发现了一个与前列腺癌发生相关的新的HOXB13突变位点G135E。研究中对96个无亲缘关系的前列腺癌患者的HOXB13全部编码区域进行测序，并没有发现G84E突变，而是在第135个密码子发现了GCA→GAA的非同义突变，即G135E突变。为验证G135E与前列腺癌的相关性，进而对671个无亲缘关系的前列腺癌（包括之前的96个）患者和1 536个对照样本进行分析，在患者中检出了3个G135E突变杂合子携带者，而对照组没有检出G135E突变，提示G135E更多见于前列腺癌患者中的结果有统计学意义（P=0.027）。单体型分析的结果显示3个G135E携带者有一个独特的单体型，而不见于其他的非G135E携带者，进一步提示G135E突变的单体型可能具有奠基者效应^[12]。近年来一系列对不同人群的流行病学研究结果都显示，前列腺癌患者中HOXB13的G84E突变携带的比例显著升高，由此推测HOXB13与前列腺癌相关^[13-16]，见表 1。

1.2 HOXB13在前列腺癌中的表达

Edwards等^[17]为寻找前列腺癌的标志物做了相关工作。他们选取前列腺癌细胞系，运用基因芯片技术进行研究，找出了可能的13个前列腺癌分子标志物，其中包括HOXB13。笔者进一步运用qRT-PCR技术，证实了HOXB13的表达在原发性前列腺癌中普遍存在。

根据Zabalza等^[18]的研究结果，HOXB13在51.7%的前列腺癌肿瘤组织中都有表达，并且HOXB13高表达的患者，其肿瘤往往也具有较多提示预后不良的临床病理因素，包括高pT分期、高Gleason评分、淋巴结转移，高PSA水平以及增高的生化复发风险。此外，HOXB13高表达的病例常伴有较高的TMPRSS2:ERG融合基因检出率、PTEN缺失以及AR的表达降低。由此提示HOXB13的表达与前列腺癌的进展相关，HOXB13可能是一个潜在的前列腺癌的进展标志物。

Jeong等^[19]对HOXB13的表达水平与复发性前列腺癌的关系做了相关研究。在57个根治性前列腺癌标本中发现HOXB13的表达水平与Gleason评分和术前PSA水平显著相关。此外，最终生化复发的4名患者（PSA > 0.2 ng/ml），不论他们的危险因素水平高低，均表现出HOXB13的高水平表达。由此研究者认为HOXB13可能是判断前列腺癌复发危险程度的重要标志物。

2 HOXB13在前列腺癌中的作用机制 2.1 HOXB13与前列腺癌细胞生长的关系

2.1.1 HOXB13与雄激素受体通路的关系

雄激素受体（AR）在正常和癌变的前列腺上皮细胞的增殖和分化中起关键作用，人们认为AR活化后，可以引起下游的jun、fos、myc、cdks和FGF等调控基因的激活，从而发挥作用。Jung等^[20]研究发现，在雄激素刺激下，AR表达会升高，而HOXB13的过表达可以对雄激素刺激的AR的过表达起抑制作用，也能下调雄激素刺激的前列腺特异抗原（PSA），NKX3.1等雄激素刺激基因的表达，抑制前列腺癌细胞的生长。Jung等又进一步对HOXB13与A R的相互作用进行研究，结果发现HOXB13通过直接与AR的相互作用来抑制雄激素刺激的AR活动，而不是通过与AR应答元件（ARE）连接，或者干扰雄激素刺激下AR的核转位起作用。实验结果显示，HOXB13在调控激素激活的雄激素受体信号通路的过程中，起到了DNA连接转录因子和直接作用于AR的抑制功能。进一步的研究又揭示了HOXB13在AR信号通路中非DNA连接转录抑制物的新作用^[21]。与之相反，Norris等^[22]的工作发现，HOXB13与AR交互作用，形成HOXB13-AR复合体，对AR与ARE的连接起作用，影响雄激素受体通路的应答，实现对前列腺癌细胞生长发育过程的调节。但是有研究者又进行了HOXB13的miRNA干扰实验，结果发现HOXB13对AR下游通路的表达有时起促进作用，有时起抑制作用，并且与AR的结构以及AR与HOXB13的作用方式有关。以上研究结果初步揭示了HOXB13通过对AR信号通路的调控从而参与前列腺癌的发生，但具体的机制比较复杂，还有待进一步的研究。

2.1.2 HOXB13与细胞周期的关系

肿瘤的发生本质上就是细胞周期的紊乱，导致细胞无限制的异常增殖，HOXB13在细胞周期的调控中也起着重要作用。Hamid等^[23]研究发现，HOXB13异常表达的细胞聚集在G₁期，这可能是HOXB13促进了CyclinD1的泛素化，使CyclinD1降解，从而降低了CyclinD1水平，同时使pRb磷酸化减少，进入S期减慢。相反，用siRNA敲低HOXB13，可以使Cyclin水平增加，E2F1和CDC25C稳定，进而pRB磷酸化增加。CyclinB1和CDC25C的增加，通过CDK1的去磷酸化，共同促进了CyclinB复合体的激活，重新开始G₂/M转变。以上结果说明，HOXB13在前列腺细胞周期的G₁/S和G₂/M两个检验点发挥作用，在前列腺癌中发挥抑癌基因的功能。

2.1.3 HOXB13与p21

Kim等^[24]实验发现，在去势抵抗性前列腺癌（CRPC）中，与雄激素依赖性前列腺癌（ADPC）相比，HOXB13与p21的表达呈现更强的负相关性。在选取的CRPC样本中，HOXB13缺失肿瘤的p21表达是HOXB13阳性肿瘤的3倍。进一步的体外增殖实验显示，雄激素不影响雄激素依赖性前列腺癌的p21的生长抑制功能，这一结果显示p21可以抵消雄激素的促生长功能，p21表达的抑制是前列腺癌细胞不受去势治疗影响的重要机制。HOXB13通过抑制JNK/c-Jun的表达下调AP-1通路。HOXB13通过JNK信号调节来抑制p21的表达，p21的改变继而影响c-Jun和AP-1的活性。总之，HOXB13的高表达导致p21在雄激素缺乏的微环境中不发挥生长抑制作用，是去势抵抗性前列腺癌（CRPC）发生机制中的重要一环。

2.2 HOXB13与前列腺癌转移的关系

目前有限的研究认为HOXB13是导致前列腺癌细胞获得侵袭转移能力的因素之一，而具体的机制虽不完全清楚，但也有一些相关学说的提出。

2.2.1 HOXB13刺激NF-κB通路

Kim等^[25]研究发现，前列腺癌细胞内的锌离子含量低。DNA阵列分析显示前列腺癌细胞中，ZnT锌排出转运体上调，其中SLC30A10（ZnT10）和SLC30A4（ZnT4）是被HOXB13高度诱导的锌排出转运体。由于细胞内锌离子浓度下降，减少了IκBα，使RelA/p65的核转位增加，从而激活NF-κB通路，导致前列腺癌细胞有更强的侵袭转移能力。

2.2.2 HOXB13与RFX6

Huang等^[26]综合许多GWAS分析的结果，在6q22发现了一个前列腺癌风险相关的单核苷酸多态性（SNP）rs339331，位于HOXB13结合位点之内。在rs339331中，T等位基因增加了HOXB13与转录刺激因子结合的能力，使得rs339331相关的RFX6基因表达上调。抑制RFX6可以使前列腺癌细胞的增殖、侵袭和转移能力降低。

2.2.3 HOXB13与PDEF

Kim等^[27]发现了Ets转录因子家族的新成员PDEF（prostate-derived Ets factor），通过基底膜侵袭实验和明胶酶谱检测实验揭示了HOXB13与PDEF功能的相关性，结合研究者所做的Western和DNA微阵列的结果可知，HOXB13通过抑制PDEF的表达，从而抵消PDEF对MMP-9和survivin的抑制，从而能够增加MMP-9和survivin的表达水平。而这两个蛋白都被认为能增加前列腺癌细胞迁移、侵袭和转移的能力。

3 结语

HOXB13是近些年发现的一个与正常前列腺组织生长发育以及前列腺癌的发生和进展密切相关的一个基因。在欧美前列腺癌患者中HOXB13突变的比例显著增高，而我国前列腺癌患者可能与新的G135E突变有关。HOXB13在前列腺癌的进展过程中也发挥多种功能。一方面人们认为HOXB13的高表达可以抑制AR的激活，调控细胞周期，抑制前列腺癌生长；另一方面，HOXB13又被认为可以促进前列腺癌的侵袭和转移。因此，对于HOXB13在前列腺癌中的具体作用及其机制还值得进一步研究。