相同組換え
BRCAに変異を有するがん細胞は相同組換えに欠陥が生じており、こうした欠陥を利用する薬剤が開発され臨床試験で成功している。PARP1の阻害剤であるオラパリブは、BRCA1またはBRCA2の変異によって引き起こされた乳がん、卵巣がん、前立腺がんを収縮させる、もしくは成長を止める。BRCA1またはBRCA2が存在しないときには、停止した複製フォークに対しては塩基除去修復(BER)、二本鎖切断に対しては非相同末端結合(NHEJ)など、他のタイプのDNA修復機構によって相同組換えの欠陥の補償が行われなければならない。相同組換えに欠陥が生じている細胞でBERを阻害することにより、オパラリブは標的がん細胞特異的な合成致死性をもたらす。PARP1阻害剤はがん治療に新たなアプローチをもたらしたが、研究者らは末期の転移性がんの治療には不十分である可能性を警告している。がん細胞でBRCA2の変異の欠失が起こった場合、がん細胞は相同組換えによるDNA修復能力を回復して薬剤の合成致死性を弱め、PARP1阻害剤に対する抵抗性を獲得する可能性がある。
DNA修復の過程で起こる相同組換えは乗換えが起こっていない産物を作り出す傾向があり、損傷したDNA分子は二本鎖切断が起こる前の状態へと復旧される。
相同組換えは、生物の3つのドメイン、さらにDNAウイルスやRNAウイルスでも保存されており、ほぼ普遍的な生物学的機構であることが示唆される。原生生物(真核生物型微生物の大きなグループ)に相同組換えに関する遺伝子が存在することは、真核生物の進化の初期に減数分裂が出現したことの証拠として解釈される。これらの遺伝子の機能不全と一部のがんに対する感受性の高さとには強い関係があり、そのため相同組換えを促進するタンパク質に対して活発な研究が行われている。また相同組換えは、標的生物へ遺伝的変化を導入する技術である遺伝子ターゲティングにも利用されている。この技術の開発により、マリオ・カペッキ、マーティン・エヴァンズ、オリヴァー・スミティーズは2007年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。カペッキとスミティーズはマウスの胚性幹細胞への相同組換えの応用を独立して発見したが、形質転換されたDNAの相同領域への均一な取り込みなど、二本鎖切断修復モデルの背景にある高度に保存された機構は、Orr-Weaver、Szostack、Rothsteinによるプラスミドを用いた実験で初めて示された。1970年代から80年代にかけてはガンマ線照射を用いてプラスミドを用いた二本鎖切断修復の研究が行われていたが、その後、酵母よりも高頻度で非相同組換えが起こる哺乳類細胞では、I-SceI(英語版)などのエンドヌクレアーゼを用いて染色体を切断して実験が行われるようになった。