人類神經細胞的再生能力非常有限，一旦成年，就很難再產(chan) 生新的細胞。所以你腦子裏的每一個(ge) 神經細胞都算是老壽星。它們(men) 陪你活上好幾十年，就為(wei) 了維持自己的功能，好讓你有一個(ge) 清醒的大腦，也讓你記得這一輩子發生的喜怒哀樂(le) 。

但神經細胞的超長待機，給它們(men) 留下了健康隱患。由於(yu) 無法分裂成新的細胞，它們(men) 難以通過細胞分裂來修複DNA出現的損傷(shang) ，因此隻能依靠自己的能力來對DNA進行小修小補。在過去，科學家們(men) 對這種修補機製了解不多，但近日發表在《科學》雜誌上的一篇論文，解開了這個(ge) 謎題。

在這項研究裏，來自Salk研究所的科學家們(men) 開發了一種新的技術。首先，他們(men) 將胚胎幹細胞誘導成了神經元，然後給它們(men) 提供一些人工合成的核苷酸。這些核苷酸會(hui) 成為(wei) 修複DNA損傷(shang) 的“材料”，哪裏的DNA被修複了，哪裏就能發現它們(men) 的蹤跡。此外，研究人員們(men) 還能通過測序或是成像的方法，了解這些核苷酸在基因組上的具體(ti) 位置。

令人驚訝的是，這些核苷酸並非“雨露均沾”，而是集中在一些區域之中。研究人員們(men) 發現了將近65000個(ge) 修複的熱點，而它們(men) 隻占神經元基因組的2%左右。這也說明在有限的能力下，神經細胞會(hui) 集中力量辦大事，優(you) 先處理它們(men) 覺得比較重要的區域。

在這個(ge) 神經元的細胞核中，亮點顯示的是集中修複的位點（Credit：Salk Institute/Waitt Advanced Biophotonics Center）

後續的研究也支持了這個(ge) 觀點。對這些修複熱點的分析發現，其位點附近所產(chan) 生的蛋白和神經退行性疾病，或是衰老有著關(guan) 聯。因此，神經細胞優(you) 先修複的，是那些涉及到自身功能和身份的基因組部分。演化上看，這些區域也是人類基因組中比較保守的部分。

研究人員們(men) 也指出，隨著年齡的增長，神經細胞的修複能力終究會(hui) 出現下降，這可能會(hui) 影響到這些區域的完整性，也能夠解釋為(wei) 啥年紀一大，就可能出現阿爾茨海默病，帕金森病，或是其它衰老有關(guan) 的癡呆症。

 “本研究首次發現，神經元在進行修複時，對基因組的不同部分有著優(you) 先級區別，”本研究的負責人Rusty Gage教授說道，“這些發現有潛力改變我們(men) 對於(yu) 許多衰老相關(guan) 疾病的認知，也有可能探索出治療性的DNA修複手段，這讓我們(men) 感到振奮。”

“我們(men) 顛覆了範式，沒有去尋找DNA損傷(shang) ，而是去找DNA修複，這也讓我們(men) 找到了這些熱點，”本研究的共同第一作者Dylan Reid博士說道，“這也表明新的生物學能如何最終改變我們(men) 對神經元的認知。我們(men) 了解得越多，越能開發解決(jue) 神經相關(guan) 疾病的療法。”

本研究的通訊作者Rusty Gage教授（左）和共同一作Dylan Reid博士（右）（Credit：Salk Institute, Dylan Reid）

綜合來看，由於(yu) 不能通過細胞分裂來修複DNA的損傷(shang) ，神經細胞隻能依靠自己有限的能力，優(you) 先修複那些對自己功能至關(guan) 重要的基因組區域，好讓我們(men) 免於(yu) 各種神經疾病的困擾。陪伴我們(men) 數十年，它們(men) 一直在默默守護著我們(men) 的認知能力和記憶力，讓我們(men) 成為(wei) 最好的自己。

參考資料：

[1] Dylan A. Reid et al., (2021), Incorporation of a nucleoside analog maps genome repair sites in postmitotic human neurons, Science, DOI: 10.1126/science.abb9032

[2] How brain cells repair their DNA reveals “hot spots” of aging and disease, Retrieved April 1, 2021, from https://www.salk.edu/news-release/how-brain-cells-repair-their-dna-reveals-hot-spots-of-aging-and-disease/


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