轉載從: Tech News 科技新報
人類生命得以代代相傳，體內的細胞能展現各式各樣的功能（註），此兩者的關鍵因素都是細胞核內的遺傳物質 DNA。這些 DNA 儲存了大部分遺傳資訊，生命繁殖時這些資訊必須複製一份傳給下一代，而 DNA 也記錄了表現各種生命現象的重要遺傳密碼，如各式各樣的酵素、蛋白質及核醣核酸（RNA）等皆透過轉錄、轉譯這些密碼產生。
想像一下，當儲存資料的硬碟或隨身碟因為外力傷害而無法正常運做時，對生活工作會造成多大的不便，同樣道理，受損 DNA 若未能及時修復，對細胞也會產生不小的影響。然而細胞內的 DNA 無時無刻都可能受到傷害，造成損傷的來源可能是細胞內自發生成的自由基攻擊，或外在環境的紫外線、電磁波、放射線或致癌物質等。
DNA 的構造有如兩條串珠，彼此互相纏繞形成雙螺旋（double helix）結構，每個珠子代表 DNA 的基本單元，稱為核苷酸，每個核苷酸由鹼基、去氧核糖及磷酸三部分組成。核苷酸的鹼基主要有 4 種：腺膘呤（adenin）、胸腺嘧啶（thymine）、胞嘧啶（cytosine）、鳥糞膘呤（guanine），代號分別為 A、T、C、G。
不同種類的 DNA 傷害來源會引起不同類型的 DNA 傷害。紫外線照射 DNA 後，會使 DNA 的不同鹼基之間產生異常鍵結物。而高能的輻射線、放射線照射則會使 DNA 產生單股甚至雙股斷裂。無論何種形式的傷害，都會影響細胞的正常功能，因此面對外界各式各樣對 DNA 的傷害，細胞早已發展出修復不同傷害的機制。
其中「核酸切割修補」（nucleotide excision repair，簡稱 NER）系統，能夠修復 UV 造成的傷害。NER 是由一系列修復 DNA 蛋白質參與的機制，當傷害發生時修復蛋白會前去標定出傷害的位置，再經由切除、填補、黏合等酵素作用等步驟完成修復。
雙股斷裂是極為嚴重的 DNA 傷害，若無法有效修復會造成細胞死亡。細胞中修復雙股斷裂的是「同源重組」（Homologous Recombination）修復系統， 著名的 BRCA1 和 BRCA2 腫瘤抑制基因表現出的蛋白即是此系統的重要修復蛋白。同源重組系統修復 DNA 雙股斷裂時，RAD51 修復酵素必需先和受損 DNA 處的單股 DNA 結合，並找尋同源的雙股 DNA 為複製的模版，進行 DNA 互換並補回缺失的 DNA。而 RAD51 生化反應過程中，BRCA1 和 BRCA2 蛋白能協助 RAD51 與 DNA 相結合及催化修復反應。
正常狀況下，少數 DNA 損傷往往都能被正確修復，但當細胞 DNA 長期受外界傷害，再加上身體過於勞累細胞修復能力下降時，DNA 修補的完善程度就會下降，導致 DNA 發生突變。若 DNA 突變的位置落於較不重要的區域，細胞仍能維持相對正常的狀態，但若突變的位置剛好在重要的基因（如致癌基因、腫瘤抑制基因）時，細胞就有機會走向癌化方向。
癌症最令醫師頭痛的是許多腫瘤初期以藥物治療時有療效，經過一段時間後癌細胞卻出現抗藥性。會發生此現象，其中一項重要因素即是癌細胞已喪失了維持 DNA 完整性的能力，癌細胞遇到 DNA 傷害或 DNA 複製出錯時往往無法正確修復。因此癌細胞不斷累積基因突變，同一個腫瘤內的不同癌細胞有的遺傳訊息也已經不盡相同（腫瘤異質性，tumor heterogeneity）。一旦有少數癌細胞獲得抗藥能力，最終究就會發展成具抗藥性、更棘手的腫瘤。
近年來也有科學家以癌細胞的 DNA 修復系統為攻擊目標，因若能嚴重癱瘓修復能力使癌細胞 DNA 受損嚴重時，它無法正常運作且會走向死亡。例如抑制 PARP 蛋白質活性的藥物，就能阻斷癌細胞進行 DNA 修復達到治療癌症效果，已有數種相關藥物通過美國 FDA 核准上市。
註：人體內的細胞種類眾多功能各不相同，例如肌肉細胞提供運動能力、紅血球幫助運輸氧氣及二氧化碳、神經細胞負責傳遞訊息、腸道細胞分泌消化液幫助消化食物吸收養分、脂肪細胞則可以儲藏養分等。
（首圖來源：shutterstock）