5月28日，国际著名学术期刊《Genome biology》在线发表了同济大学翁志萍教授和美国麻省大学Wen Xue共同带领完成的一项重要研究成果：“A versatile reporter system for CRISPR-mediated chromosomal rearrangements”。研究人员开发了一种荧光报告系统，可快速量化CRISPR/Cas9介导的缺失和插入，并强调了基因组编辑作为研究染色体重排机制一种潜在工具的重要性。

染色体缺失和插入在人类癌症中是很常见的，从而表明其在肿瘤发生过程中起着因果作用。在过去的两年中，细菌CRISPR系统已经成为一种卓越的基因组编辑工具。单导向RNA(sgRNA)的发展，可使Cas9核酸酶很容易地靶定到具有下游前间区序列邻近基序(protospacer adjacent motif，PAM)的特定基因组序列，在那里Cas9可产生DNA双链断裂，促进非同源末端连接(NHEJ)和同源性修复(HDR)。NHEJ可能导致的插入缺失，可潜在地灭活靶基因，当在外源供体分子的指导下，HDR通常可导致精确的DNA修复。

CRISPR/Cas9基因组编辑工具已被成功地应用于许多生物，包括小鼠和人类细胞。最近，该研究小组采用CRISPR/Cas9基因组编辑，修复一种遗传性疾病基因，并在体内研究小鼠肝癌的症驱动因子。这种方法可快速识别和验证新的癌症驱动基因，并在小鼠中模拟癌症的作用机制。

使用传统的Cre-loxP方法设计染色体重排，从技术上来说是挑战和费时的。CRISPR/Cas9也可用于模拟染色体重排。最近的研究都是在细胞系、胚胎干细胞ES、小鼠受精卵和小鼠肺癌模型中进行的;然而，检测染色体重排，需要一系列的间接试验，如在单细胞克隆中进行聚合酶链反应(PCR)、Sanger测序和荧光原位杂交。这些低通量的试验分析，限制了染色体重排机制的研究。

因此，在这项研究中，该研究小组开发了一种荧光报告系统，可快速量化CRISPR/Cas9介导的缺失和插入。研究人员发现，缺失/插入取决于非同源末端连接酶LIG4。研究人员在小鼠一小部分肝细胞中删除或插入了一段50kb的Pten基因组区域。他们在重组融合位点发现了各种各样但是序列特异性的插入/缺失。此外，研究人员在非互补链的第四个核苷酸上发现了Cas9切割，从而导致交错而不是DNA断裂。利用这种报告系统，我们可以阐述染色体重排的机制。

本论文由翁志萍课题组和美国麻省大学医学院(University of Massachusetts Medical School)的Wen Xue课题组合作完成，我院2012级直博生李鹰翔为第一作者。