Pax基因（Paired box genes）是一个进化保守的基因家族，因编码由128个氨基酸组成的成对结构域（paired domain）而得名。PAXs是Pax基因的编码蛋白，共有9个成员分子，分别被命名为PAX1~9。PAXs蛋白定位于细胞核，是一类与胚胎早期发育与组织定向分化有关的转录调控因子，多个成员在发育成熟后仍然有表达，而且呈现出一定的组织与细胞表达特异性。因此PAX蛋白家族是分子病理中一组比较有价值的分子标记物，例如：PAX2和PAX8对泌尿生殖系统肿瘤的诊断意义，PAX5对B细胞淋巴瘤的诊断意义。此外，Pax3和Pax7的基因异常与部分横纹肌肉瘤的发病有关。

PAXs蛋白家族的结构共同特点为靠近N端含有序列保守的成对结构域（简称PD）。靠近C端的结构中，部分PAXs蛋白家族成员（PAX3/4/6/7）含有完整的同源结构域（homeodomain，HD），PAX2/5/8中仅含部分同源结构域，PAX1/9中无此结构域（表1）。在成对结构域（PD）和同源结构域（HD）之间通常会有一个八肽保守序列结构（octapeptide，OP），PAX4/6无OP结构（表1）。根据结构特点，PAXs蛋白家族通常被分为4组，分别为：Pax group 1（包含PAX1/9）、Pax group 2（包含PAX2/5/8）、Pax group 3（包含PAX3/7）和Pax group 4（包含PAX4/6）（图1）。

图1. PAXs蛋白家族分组

2. PAXs蛋白家族的生理与病理意义

       Pax group 1

PAX1与脊椎动物的早期胚胎发育有关，主要参与体节分段过程。人PAX1由440个氨基酸组成。最近研究发现PAX1基因启动子区甲基化与宫颈癌和宫颈CIN3+有显著相关，联合检测HPV16/18能够提高宫颈癌和宫颈CIN3+检出的敏感性与特异性。

PAX9与颅面、牙齿、肢体发育有关，与鳞状上皮发育有关。部分肺癌中PAX9基因会有扩增。人PAX9由341个氨基酸组成。

Pax group 2

PAX2与泌尿生殖系统、视神经的发育过程有关。人PAX2由417个氨基酸组成。PAX2基因突变会导致肾畸形与肾囊肿等病变。PAX2与其同组分子PAX8在泌尿生殖系统发育过程中均具有重要作用，其表达出现在胚胎早期的Wolffian和Müllerian管以及由此发育而来的肾脏、输尿管、子宫、输卵管、卵巢、睾丸、输精管等组织。因此PAX2和PAX8成为了这些组织及其来源肿瘤的重要标记物。在肾脏近曲小管和部分Henle袢环中PAX2表达阴性，而PAX8为阳性，故此PAX8在诊断肾细胞癌中比PAX2具有更好的敏感性（PAX2对肾细胞癌诊断的敏感性与特异性分别为47%和85%，而PAX8对肾细胞癌诊断的敏感性与特异性分别为88%和84%）。PAX2在肾透明细胞癌、肾头状癌和嫌色细胞癌中的表达率分别为：87%、60%和16%。肾脏其它肿瘤中如：Wilms瘤、肾源性腺瘤、上皮样间质瘤中同样有PAX2和PAX8的表达，尤其在Wilms瘤中二者的表达率分别为98%和100%。在转移性肿瘤鉴别中，PAX-2有助于肝脏转移性肾透明细胞癌与肝脏原发的透明细胞癌（PAX-2阴性）的鉴别，有助于鉴别卵巢浆液性乳头癌（PAX-2阳性）和卵巢转移性乳腺癌（PAX-2阴性）。

PAX8与PAX2共同参与泌尿生殖系统的发育与组织分化过程，因此其表达分布在正常的肾、输尿管、子宫内膜、宫颈内膜、输卵管、卵巢、睾丸、附睾、精囊等组织，也分布与这些组织来源的肿瘤组织。通常在肾脏等泌尿生殖系统肿瘤的诊断与鉴别诊断中，PAX8较PAX2具有更高的敏感性，因而也具有更广的应用性。尤其在肾集合管癌或髓样癌与尿路上皮癌的鉴别中，PAX8可与P63联合使用，前两者中PAX8为阳性而p63为阴性，尿路上皮癌中则p63为阳性而PAX8为阴性。在卵巢肿瘤中，PAX8表达在大多数的非粘液性癌中（包括：浆液性癌、子宫内膜样癌、透明细胞癌与移行细胞癌），而粘液性癌中表达率约为26%，有助于卵巢肿瘤的鉴别。此外，PAX还与甲状腺与甲状旁腺的特异分化有关，因而也是这些组织来源肿瘤的标记性分子。PAX8与TTF-1共同参与甲状腺素的合成调控，主要表达滤泡上皮细胞，C细胞仅为局部表达。PAX8在甲状腺肿瘤中广泛表达包括间变性癌与髓样癌，与TTF-1和Calcitonin联合实用有助于甲状腺肿瘤与其它肿瘤的鉴别。人PAX8由451个氨基酸组成。

PAX5 是B淋巴细胞特异性激活蛋白（BSAP），人PAX5由391个氨基酸组成。PAX5对B细胞发育与活化具有很重要的作用，其表达始于前前体B淋巴细胞（Pre-pre B cell）直至生发中心B细胞（Germinal center B cell）的发育阶段，浆细胞中不表达。在大多数（90%）经典性霍奇金淋巴瘤的RS细胞中有弱到中等强度的表达，在多发性骨髓瘤、孤立性浆细胞瘤和少部分弥漫大B细胞淋巴瘤（具有终末B细胞分化特征的亚群）中几乎不表达。所有T细胞性非霍奇金淋巴瘤以淋巴母细胞性淋巴瘤/白血病中均不表达该分子，仅在间变大细胞淋巴瘤中的少数（5%）病例中有表达。Pax-5是一种新型的B细胞及其来源的肿瘤细胞的标记物，与CD20具有很高相关性，但其在诊断前B淋巴母细胞性白血病与经典性霍奇金淋巴瘤中较CD20具有明显优势，也可以被用来鉴别淋巴浆细胞淋巴瘤（阳性）与浆细胞瘤（阴性）。此外，Pax-5也会在一些非淋巴组织中出现如：神经内分泌瘤、横纹肌肉瘤、Merkel细胞癌、小细胞肺癌等组织。总之，Pax-5是目前最广谱的B细胞标记，具有最高的敏感性，但在特异性方面有点欠缺。

Pax group 3

PAX3 与眼、耳及面部发育有关，人PAX3由479个氨基酸组成。PAX3基因突变会导致瓦登伯格综合症。PAX3表达常见于黑色素瘤，与肿瘤细胞存活有关系。PAX3在胚胎发育早期参与轴旁中胚层向骨骼肌的发育过程。因2号和13号染色体移位而形成的PAX3/FKHR融合基因常见于腺泡型横纹肌肉瘤，是腺泡型横纹肌肉瘤的标记分子并且预示者容易发生骨髓转移与生存期短。

PAX7 与神经嵴及原肠的发育有关，是调节Slug、Sox9、Sox10和HNK-1等神经嵴标记分子表达的关键因子。参与了上颚和鼻的发育形成过程。此外，PAX7通过形成同源二聚体或者还与PAX3形成异源二聚体参与调控肌原细胞的增殖与更新。Pax7与FKH家族成员融合也会导致腺泡型横纹肌肉瘤。人PAX7由520个氨基酸组成。

Pax group4

PAX4 与胰岛β细胞的发育有关。人PAX4由350个氨基酸组成，正常情况仅在胰岛素可见少量表达。在胰岛细胞瘤中PAX4基因呈高表达，有助于诊断。其基因异常常会引起糖尿病。

PAX6又称AN2（II型无虹膜蛋白），由422个氨基酸组成，是眼睛与脑部发育等神经外胚层发育的关键基因。尤其与眼睛发育的关系紧密，PAX6基因突变会导致无虹膜症、角膜变薄或浑浊等疾病，PAX6功能完全缺失会导致无眼。此外，PAX6与胰岛发育以及与胰岛β细胞合成与分泌胰岛素的功能有关。有助于胰腺神经内分泌瘤的鉴别诊断。