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染色体断裂与重组是细胞遗传信息变异的重要机制，尤其在癌症等疾病中具有关键作用。长期以来，科学家们已知染色体能够断裂并重新排列片段，但对于断裂发生的具体位置及重组规律一直缺乏系统性理解。近期，波士顿儿童医院和免疫疾病研究所（IDI）联合马萨诸塞大学医学院系统生物学团队，利用高通量基因组测序技术，深入揭示了细胞核内基因组三维结构对染色体断裂与重组的影响。

研究团队开发了高通量全基因组易位测序法（HTGTS），并结合Hi-C技术，系统绘制了染色体断裂与易位的“热区”，实现了前所未有的分辨率。结果显示，染色体断裂后的片段重组不仅取决于断裂频率，还受到基因组三维空间中序列物理接近性的显著影响。即，只有在断裂且物理距离接近的情况下，两个序列才更可能发生易位。

这一机制在癌症细胞中尤为突出，染色体重组常导致新的融合基因产生，驱动肿瘤发生。此外，B细胞产生抗体时也依赖于基因断裂与重组，体现了该机制在正常免疫功能中的作用。研究还发现，染色体片段更倾向于与同一染色体上的其他片段重组，而与其他染色体的远距离片段重组则与癌症基因组异常密切相关，如染色体碎裂（chromothripsis）现象。

该研究不仅揭示了染色体断裂与重组的空间组织规律，还为理解癌症及其他染色体重组相关疾病的分子机制提供了新视角。联合应用Hi-C与HTGTS等高通量技术，将推动癌症基因组结构研究和精准诊断的发展。

本研究获得美国国家癌症研究所、美国国家人类基因组研究所、霍华德休斯医学研究所、白血病和淋巴瘤协会、W.M. Keck基金会、癌症研究所与德国国家卓越基金会等机构支持。

doi:10.1016/j.cell.2012.02.002