京都大学的研究人员做出了一项令人惊讶的发现：新生神经元在穿越发育中的大脑时会常规性地断裂自身的脱氧核糖核酸。这项研究于2026年6月20日发表在《自然》杂志上。该发现颠覆了长期以来认为发育中脑细胞的基因损伤总是有害的假设，揭示了这实际上是正常大脑形成过程中一个常规而必要的环节。
当神经元穿越极其狭窄的空间到达大脑皮层的最终目的地时，它们会遭受双链断裂——这是最严重的基因损伤形式之一。双链断裂同时切断基因双螺旋的两条链，这种损伤在其他情况下可能导致细胞死亡或癌症。然而，年轻的大脑已经进化出精密的机制，能够在损伤发生后几乎立即进行修复。
研究团队追踪到导致基因断裂的原因是拓扑异构酶二型贝塔这种酶。当细胞挤过发育中大脑的狭窄通道时，其细胞核会发生显著变形，对内部紧密缠绕的基因组产生巨大的机械应力。该酶在试图缓解基因组上的扭转应力时，会在过程中途被机械性地卡住。
利用荧光标记物，研究人员观察到当细胞通过模拟发育中大脑狭窄空间的工程微通道时，基因双链断裂正在形成。这些断裂在通行过程中出现，并在神经元到达另一端后消失，大部分损伤在二十四小时内得到修复，对细胞功能没有持久影响。修复过程的精确性和速度表明大脑已经进化出专门应对这一特定挑战的机制。
这一发现对理解神经发育障碍具有重要意义。如果基因修复过程在迁移期间失败或受损，由此产生的未修复损伤可能潜在地导致自闭症、癫痫或智力障碍等疾病。研究人员认为，影响迁移机制或基因修复系统的基因突变可能通过这一此前未知的机制产生发育异常。
该研究还提出了关于衰老大脑的引人入胜的问题。同一种拓扑异构酶在成年神经元中仍然活跃，研究团队推测，基因修复过程在一生中累积的失败可能导致神经退行性疾病。虽然这种联系仍属推测，但这一发现为研究机械应力如何影响大脑衰老和疾病开辟了新的途径。
该研究由京都大学综合细胞材料科学研究所发表在《自然》杂志上。研究团队结合活细胞成像技术、定制微流体装置和先进基因组学技术，实时追踪神经元在受限空间中移动时的基因损伤，首次提供了可控基因断裂是大脑发育正常特征的直接证据。
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