▎藥明康德內容團隊編輯  

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

但神經細胞的超長待機，給它們留下了健康隱患。由於無法分裂成新的細胞，它們難以通過細胞分裂來修復DNA出現的損傷，因此只能依靠自己的能力來對DNA進行小修小補。在過去，科學家們對這種修補機制瞭解不多，但今日發表在《科學》雜誌上的一篇論文，解開了這個謎題。

在這項研究裏，來自Salk研究所的科學家們開發了一種新的技術。首先，他們將胚胎幹細胞誘導成了神經元，然後給它們提供一些人工合成的核苷酸。這些核苷酸會成爲修復DNA損傷的“材料”，哪裏的DNA被修復了，哪裏就能發現它們的蹤跡。此外，研究人員們還能通過測序或是成像的方法，瞭解這些核苷酸在基因組上的具體位置。
令人驚訝的是，這些核苷酸並非“雨露均霑”，而是集中在一些區域之中。研究人員們發現了將近65000個修復的熱點，而它們只佔神經元基因組的2%左右。這也說明在有限的能力下，神經細胞會集中力量辦大事，優先處理它們覺得比較重要的區域。

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

後續的研究也支持了這個觀點。對這些修復熱點的分析發現，其位點附近所產生的蛋白和神經退行性疾病，或是衰老有着關聯。因此，神經細胞優先修復的，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。
研究人員們也指出，隨着年齡的增長，神經細胞的修復能力終究會出現下降，這可能會影響到這些區域的完整性，也能夠解釋爲啥年紀一大，就可能出現阿爾茨海默病，帕金森病，或是其它衰老有關的癡呆症。

 “本研究首次發現，神經元在進行修復時，對基因組的不同部分有着優先級區別，”本研究的負責人Rusty Gage教授說道，“這些發現有潛力改變我們對於許多衰老相關疾病的認知，也有可能探索出治療性的DNA修復手段，這讓我們感到振奮。”

“我們顛覆了範式，沒有去尋找DNA損傷，而是去找DNA修復，這也讓我們找到了這些熱點，”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對神經元的認知。我們瞭解得越多，越能開發解決神經相關疾病的療法。”

▲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，由於不能通過細胞分裂來修復DNA的損傷，神經細胞只能依靠自己有限的能力，優先修復那些對自己功能至關重要的基因組區域，好讓我們免於各種神經疾病的困擾。陪伴我們數十年，它們一直在默默守護着我們的認知能力和記憶力，讓我們成爲最好的自己。

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/