近日，上海科技大学生命科学与技术学院高冠军课题组在国际学术期刊《基因组生物学》(Genome Biology）上发表题为“Recruitment and rejoining of remote double-strand DNA breaks for enhanced and precise chromosome editing”的研究论文，提出一种全新的染色体编辑策略——同源重组介导的重排 (HRMR)，为染色体层面的精准基因组编辑提供了强大的新工具。这一技术为解决染色体重排的核心难题开辟了新方向。
染色体重排（如易位、倒位和大片段缺失）是许多遗传疾病和癌症的重要驱动因素。然而，在体外模拟这些复杂的染色体重排事件面临巨大挑战，在实现高效率和高精准度方面尤为突出。传统的基因编辑方法（如非同源末端连接NHEJ）在处理染色体断裂时效率较低且错误率较高，限制了其在精准染色体重排工程中的应用。
本研究开发的HRMR策略基于同源重组（HR）原理，通过引入同源供体模板，促进染色体断裂末端的靠近与精准修复，显著提升了染色体重排的效率和精准度。实验结果表明，与传统NHEJ方法相比，HRMR的染色体重排效率提高了80倍，其中超过95%的重排事件通过同源重组完成，展现了极高的编辑精确性。
本研究中，HRMR显著提高了染色体重排的编辑效率，例如在模拟慢性粒细胞白血病（CML）相关的费城染色体易位（BCR/ABL1）时，其效率比传统方法高出20倍。同时，HRMR在多种细胞类型（如HEK293T、Hela细胞、人类胚胎干细胞）以及多个基因位点上均表现出卓越的编辑效率，适用于随机和疾病相关的染色体重排。此外，研究团队通过优化供体模板设计、引入核定位信号以及抑制NHEJ关键蛋白，进一步提升了HRMR的效率和精准度。HRMR不仅适用于癌症等疾病的建模，还为染色体水平的基因治疗提供了新思路，特别是在纠正费城染色体等致病性染色体异常方面，展现了潜在的临床应用价值。
HRMR介导的染色体易位
上海科技大学博士生王明耀、硕士毕业生付鹏冲、硕士生陈梓恒、博士毕业生王向南为本文共同第一作者。高冠军和张雪迪（原课题组副研究员）为本文的共同通讯作者，生命学院马涵慧为该项研究工作提供了支持和帮助。上海科技大学为论文的第一完成单位。
论文标题：Recruitment and rejoining of remote double-strand DNA breaks for enhanced and precise chromosome editing
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