直击科技之巅！麻省理工科技评论十佳的14大医疗领域突破科技（上）

《麻省理工新能源评论者》从2001年开始，每年均会公布“10大有所突破新新能源”，即TR10（Technology Review 10），并假设其大规模商品化的实用价值，以及对生常为生活和社会的相当程度直接影响。

这些新新能源代表人了近期全球新能源的蓬勃发展中间山区和没来蓬勃发展方向，集中都反映了近年来全球新能源蓬勃发展的新特点和大方向，将引领面向没来的科学研究方向。其中都许多新新能源之前所走向低价，分庭抗礼着制造业新新能源的蓬勃发展，相当大地分庭抗礼了战略规划蓬勃发展和新能源创意。

正如《麻省理工新能源评论者》主编JasonPontin所知道，近期新新能源的定义非常简单，那就是都能给人们造成了大大降低工作效率运用新能源的解决建议书。有些新新能源是工程师们多才多艺孕育力的粉末；而有的则是化学家们对始终顾虑他们的原因所实施的诸多尝试的巨匠（比如数量级深造）。评选“10大有所突破新新能源”的用以不无论如何是向人们演示新创意再加果，同时也是为了强调是生常为的聪明才智促生了这些创意新新能源。

因此动脉网（APP：vcbeat）将为你筛选从2012年~2016年的现代医学层面的新能源有所突破。由于新新能源格外迭短时间，因此只梳理近来5年大概的。鉴于篇文章篇幅毕竟较宽，将总称上下两篇，每篇详述七种新新能源。本文为上篇。这些新新能源是为解决原因而生，将会相当大地引入生常为的创造性，也有可能会相反全球的面貌，特别在没来得不到特别注意。

激光上端真核生常为的流程所示

它能擦除较较宽的突变段落，这借以明白真核生常为的十分复杂区外

再加熟阶段性：至少10年后

有所突破点：将脱氧核糖核酸DNA拉过亚基上端，探测核苷酸横穿时可用的均匀分布相反

效用：真核生常为真核生常为格外短时间，格外便宜，格外不便，带入个性公共卫生开端

该层面主要行动者：Oxford Nanopore

纵观真核生常为新新能源的蓬勃发展历程，没哪一个新新能源像激光上端真核生常为那样慢热。1996年耶鲁学院的Daniel Branton、哥伦比亚学院的Did Deamer及其熟人，在澳大利亚国家科学院季刊PNAS杂志上首次撰写篇文章知道明有，可以用膜通道探测多核苷酸碱基。能用激光上端顺利顺利进行真核生常为的实践是非常直观的：让DNA核苷酸一个个横穿激光上端，同时慢速断定每一个核苷酸。和其他DNA真核生常为步骤相比，它不需要用于荧光醛来断定核苷酸或敲除DNA分子或者导入段落，能慢速找到突变易位等状况。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks始创的Oxford Nanopore该公司，的测试了激光上端真核生常为的商业控制能力。 该新新能源仅限于了一种步骤，使真核生常为真核生常为格外短时间，格外便宜，并且足以不便，让心理医生作为最常规的真核生常为步骤，开创了既有现代医学的开端，不过恰当率上都还有待大大降低。

尤为是2012年，Oxford Nanopore 该公司发布有了一种总括激光上端真核生常为仪MinION，不便装载也很便宜。它能擦除较较宽的突变段落，这个平台的大约读较宽大约在5kb数，最较宽能达到20kb，这借以明白真核生常为的十分复杂区外。MinION还可以插入笔记本电脑干的USB接口，在屏幕上知道明了信息生再加的过程。近来撰写的科学研究知道明了MinION远比比较简单，能恰当真核生常为小真核生常为（比如生物体和酵母真核生常为），区别类群很近的生物体和病毒，擦除生常为真核生常为的十分复杂区外等。

今年，哥伦比亚学院的车靖岳（Jingyue Ju）和耶鲁学院的George Church教授一同开发开发了基于激光上端的单分子边合再加边真核生常为（SBS）系统会，对这一真核生常为新新能源顺利顺利进行适配，打造了测序的单分子激光上端真核生常为平台。但现在化学家将要通过加快DNA碱基通过激光上端速度的方式则大大降低此项真核生常为的恰当度，或许现在来看，该新新能源尚能不再加熟。

耶鲁学院生殖生常为学家史蒂芬·班布里奇

生常为也有一种十分相似猫等动常为的卵原造血，或可再加为无尽的卵巢缺少

再加熟阶段性：受质疑

有所突破点：直观亚基分选新新能源，从睾丸内提炼有了卵原造血

效用：在Laboratory中都大量培育出卵原造血，用药成年人不孕不育，甚至推迟睾丸早衰

该层面主要行动者：马萨诸塞州总医院、OvaScience、Jonathan Tilly

耶鲁学院生殖生常为学家史蒂芬·班布里奇（Jonathan Tilly，同时在马萨诸塞州总医院聘请了一个生殖生常为学中都心）科学研究制作组，验证生常为也有一种十分相似猫等动常为的卵原造血，或可再加为无尽的卵巢缺少。因为对于一个成年人来知道，到了40岁不久，卵巢的比例和质量就会减少，“卵原造血”的找到有望为用药成年人不孕不育，甚至推迟睾丸早衰仅限于新步骤。

这些卵原造血来自于再加年成年人的睾丸，知道明成年人再加年后仍然有可能会形再加在此不久卵巢。如果能在Laboratory中都大量培育出这种卵原造血，也意味着公共卫生上拥有了无尽的卵巢缺少。这一找到对成年人卵巢比例在出有生时就已被限定的传统文化观念形再加挑战。

班布里奇制作组曾在2004年首次验证，雌性猫在进到再加年后还能短时间制造出有卵母亚基。其后班布里奇制作组研制出出有一个格外加直观的亚基分选新新能源，并用于该新新能源从睾丸内提炼有了卵原造血，借助的亚基像猫卵原造血一样，能参与者形再加有着卵母亚基构造的亚基，这些卵母亚基拥有生常为睾丸内卵母亚基的常为理外表和遗传学表达方式则。

班布里奇表示，科学研究有望用于设立生常为卵原造血库，最关键的是可能会找到步骤让卵原造血在试管卵巢中都发育再加再加熟的生常为卵母亚基，以简化试管卵巢的结果，并为不孕不育病症仅限于新疗法。不过截止到现在，卵原造血仍然受到质疑，也并没通过卵原造血培育出再加任何新生儿。

的总部位于新泽西的OvaScience将要将班布里奇的岗位商品化。该该公司的联合创始人仅限于效用投资额家Christoph Westphal和耶鲁学院抗衰老讲师Did Sinclair，他们始创了Sirtris Pharmaceuticals该公司，并于2008年以7.2亿美元的售价出有售给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就筹募了4300万美元，用于追寻造血的生育用药和其他技术的发展，现在该公司运营很差。

遗忘再生，现在仍然受到很多质疑

不刚好的一天，当更严重遗忘失去的病患可以从自旋植入常为赢取希望

再加熟阶段性：尚能不再加熟

有所突破点：用于遗忘信息，信号被铝芯片类比再加为一个始终遗忘的方式则

效用：为始终遗忘遗漏病患要用复建性的再生

该层面主要行动者：Theodore Berger

这个思路是如此平庸，所以不远骨骼肌科学的大众化外，西奥多·贝克（Theodore Berger）是这个大型企业有远见的先驱者的角色。他是南哥伦比亚学院洛杉矶分校的生常为现代医学工程师和骨骼肌化学家，他最中后期在不刚好的一天，当更严重遗忘失去的病患可以从自旋植入常为赢取希望。

对小脑干致使阿尔茨海默病，中都风或损伤的人中都，破坏的骨骼肌元网络一般来知道防止始终遗忘形再加。二十多年来，Berger设计者了铝芯片，以精心设计者这些骨骼肌元在长时间岗位时所要用的信号解决原因，这项岗位未必需要我们在一分钟大概记住经验和方法论。再度，Berger一定会通过在小脑干中都植入这样的芯片来维持孕育始终遗忘的控制能力。

Berger通过电极与猫和老虎小脑干举例来知道通往的铝芯片科学研究解决原因像实际骨骼肌元的自旋邮件，并且在骨骼肌一个大手术中都赢取再加功。耳蜗植入常为希望了将近200,000聋哑通过将声音类比为电信号，并将其转发听觉骨骼肌而听见。其他科学研究技术人员在盲人的人工视网膜上都赢取了中后期步再加功。

Berger还与USC的生常为现代医学工程师Vasilis Marmarelis一同开发，开始制造脑干一个大。 他们首先用于来自猫的海马回活体。知道骨骼肌元信号从海马的末端移动到另末端，科学研究技术人员发送随座机脉冲到海马回，就有在各种地点的信号，是不是它们是如何傅立叶，然后导出有描述傅立叶的数学方程，并且他们在计算座机芯片中都借助于了这些方程。用于这些信息，Berger和他的制作组信息分析了信号被类比再加为一个始终遗忘的方式则。

尽管有复杂性，Berger和他的熟人始终在规划生常为科学研究。 他还与他的学院的临床心理医生一同开发，测试用于植入海马回每侧的电极来探测和公共卫生更严重痉挛病患的痉挛发作，甚至希望这些病患在小脑干中都寻觅遗忘。

皂前所DNA探测之前所蓬勃发展到无创皂前所突变探测（NIPT）阶段性

现在之前所可以通过母体外周血提取早皂基质 DNA（cffDNA），顺利顺利进行前所列腺癌癌病症

再加熟阶段性：已再加熟

有所突破点：通过一小管妻子肠道中都的早皂DNA对突变真核生常为

效用：在早皂出有生前所顺利顺利进行突变探测，考虑多种突变缺陷病

该层面主要行动者：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

提到皂前所DNA真核生常为就不用不知道Illumina和Verinata。2013年1月中后期7号，Illumina——这家全球上最国际上用于的DNA真核生常为仪的生皂商以3.5亿美元卖给了Verinata该公司。而Verinata不过是数家几乎还没收入的中后期创该公司。带给Illumina的是Verinata的高工作效率新新能源：对没出有生早皂顺利顺利进行DNA真核生常为。这项新新能源可以通过一小管妻子肠道中都的早皂DNA而探测周氏综合病症。在过去所，周氏综合病症探测意味着要从胎盘或消化道中都借助早皂的亚基，这些方式则都有着一定的猝死效用。

能用妻子的肠道可以借助早皂真核生常为自旋邮件，一些病患为了了解自己的遗传学性癌病症或诸如白血病等癌病症而不感兴趣真核生常为真核生常为，但是将来生常为无需等到发病了才去要用真核生常为，在出有生时就知道就其的自旋邮件。根据中都国香港化学家卢煜明的科学研究，妻子肠道中都基质的DNA中都有15%是来自于早皂。

通过慢速的DNA真核生常为新新能源，这些段落可以彻底改变为大量的自旋邮件，不过其后，Verinata的创始人、加州学院伯克利分校生常为常为理学家Stephen Quake很短时间找到，能用妻子肠道中都的早皂DNA除了可过去所列腺癌突变精神状态外，还可以对早皂顺利顺利进行全真核生常为真核生常为，这样就可以在早皂出有生前所考虑患有囊性纤维化（cystic fibrosis）、β-地中都海贫血病症以及自闭病症等效用。而且这项突变探测再加本始终在减少。

现在，之前所蓬勃发展到无创皂前所突变探测（NIPT）阶段性，这项新新能源是通过母体外周血提取早皂基质 DNA（cffDNA），顺利顺利进行前所列腺癌如周氏综合征，Rh血型，基因型精神状态，以及早皂性别，是真核生常为中都竞争极其激烈的层面。无创皂前所突变探测在全球性，尤为是在住屋和中都等收入国家渐渐普及。不过皂前所探测让心理医生面临的法律与道德规范义务显得格外加十分复杂，亦同卫中组部发布了通知，无创皂前所前所列腺癌和用药试点月底取消，前所列腺癌管理座机构需赢取在此不久职业许可证书。可以决定到底对自己的真核生常为顺利顺利进行真核生常为，而没出有生的早皂是不用不以为然表示看法的。这些自旋邮件可能会直接影响人的一生。甚至有人一致知道明有仅限于探测的服务商，某种程度将其报告受限制在20种数最常见的更严重癌病症中都。

数量级深造新新能源分庭抗礼人工智能向前所蓬勃发展的两大力量

为心理医生仅限于可供考虑的循证用药建议书，之前所借助于希望心理医生毫无疑问有格外短时间的决策

再加熟阶段性：将要用于

有所突破点：骨骼肌网络数量级深造启发式，使骨骼肌网络的控制能力大大大大降低

效用：试所示精心设计者小脑干的岗位方式则，大大降低医率，尤为在用药层面力所示借助于精准用药

该层面主要行动者：腾讯、腾讯、苹果、IBM、IBM、Facebook、百度等

数量级深造是和人工智能的蓬勃发展数量级转化在三人的。其实，数量级深造未必是新生事常为，它是传统文化骨骼肌网络（Neural Network）的蓬勃发展。骨骼肌网络科学研究层面的领军者Hinton在2006年一致知道明有了骨骼肌网络数量级深造启发式，使骨骼肌网络的控制能力大大大大降低，向赞同向量座机警告有挑战。Hinton和他的的学生Salakhutdinov在顶尖学术刊常为《Scince》上撰写了一篇篇文章，带入了数量级深造的篇章。

数量级深造的两大就是启发式，启发式信息分析也经历了一个慢速迭代的周期，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种在此不久启发式信息分析被不断一致知道明有，而其中都傅立叶骨骼肌网络（Convolutional Neural Network，CNN）格外是再加为所示像鉴别最当红的启发式信息分析。现在之前所在构词鉴别、所示像鉴别等技术的发展非常国际上。

在现代医学层面，以数量级深造系统化的人工智能，从深造在丰富的现代医学信息中都鉴别十分复杂方式则的启发式，到为既有公共卫生仅限于对想像全球证据的分析，再到找到与 DNA 转化的亚基质的碱基特异性和怎样用其合力真核生常为用药以及既有用药，在现代医学再加像上可大大降低精度、分析的洞察和速度以及用药上造成了了非常无疑的进步，甚至在抑制剂开发和格外国际上的用药干预上知道明了出有了更大的实用价值。

尤为是腾讯，之前所再加了带给数量级深造和人工智能高层次的磁。2013 年 3 月中后期，腾讯卖给了数家中后期创企业，它的创始人是多伦多学院的计算座机科学教授坎贝尔·辛顿——是夺下ACS决赛的制作组再加员。辛顿会同时兼顾学院和腾讯的岗位，他知道蓝所示“在这一层面中都一致知道明有构想，然后把它们用在无论如何的原因上“，这些原因仅限于所示像鉴别、抓取，和句法明白。

2012年6月中后期，腾讯演示了最中后期最大的骨骼肌网络之一，其中都拥有将近10亿个通往。由加州学院伯克利分校计算座机科学教授吴恩达和腾讯讲师杰夫·柏加追随的制作组，给系统会演示了一千万张从YouTubu视频中都随座机考虑的所示片。软件信息分析中都的一个精心设计者骨骼肌元除此以外鉴别猫的所示像，其他专注于人脸、橙色的小花朵，以及其他常为体。由于数量级深造的控制能力，即使没人曾在定义或记号过，系统会也鉴别了这些独立的未必一定。IBM的沃森在精准用药层面，都能在几秒大概筛选数十年白血病用药历史中都的150万份病患就有，仅限于病历和病患用药结果，并为心理医生仅限于可供考虑的循证用药建议书，之前所借助于希望心理医生毫无疑问有格外短时间的决策。

在2011年到2015年的五年时间，人工智能层面的的公司资金从2.82亿美元增较宽到2015年的23.88亿美元，而的公司比例也从67起增较宽到397起。以腾讯、苹果、IBM、IBM、Facebook为代表人的等大型企业大公司将要通过的公司顺利顺利进行制造业布局。

CRISPR的岗位流程，创意性地能用RNA

通过突变主编装载定向突变的灵较宽类动常为的控制能力，为化学家科学研究与遗传学就其的癌病症仅限于步骤

再加熟阶段性：进到到用药

有所突破点： 能用真核生常为基本功能构建出有两只装载有特定突变突变的老虎

效用：为生常为癌病症科学研究仅限于了在此不久MVP的基本功能

该层面主要行动者：贵州灵较宽类生常为现代医学近期Laboratory，Jennifer Doudna（哥伦比亚学院伯克利分校），张峰（康乃尔学院），George Church（耶鲁学院）

化学家们认为，CRISPR可能会是自20世纪70中期生常为新新能源开端带入以来出有现的最重要的突变工程新新能源。CRISPR系统会有着抓取和换成DNA的双重功能，可以让科学们通过换成核苷酸，得心应手的相反DNA的功能。现在之前所得出有结论，能用CRISPR可以用药小鼠的肌肉组织萎缩、鲜见肝脏癌病症，使生常为亚基免疫HIV等惊人的功能。在资本低价上，都是千万美元档次的投资额。Emmanuelle Charpentier在欧洲地区始创了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna之前所与张锋一同始创了Editas Medicine，离开Editas Medicine后她现在始创了数家小该公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数生物体和古生物体中都找到的一种天然免疫系统会，可用来反抗入侵的病毒及索科利夫卡DNA。先于飞行测试的是一对出有生在桂林科灵生常为新能源有限该公司（Kunming Biomedical International）和云南灵较宽类动常为生常为现代医学科学研究近期Laboratory里雌性姊妹恒河猴明明和小妹。在体外卵巢后，化学家用了新型DNA工程新新能源CRISPR在卵巢卵中都主编改动了3个突变。标志着CRISPR可以在灵较宽动常为体内完再加靶向遗传学剪裁。在基本上几年，CRISPR由哥伦比亚学院伯克利分校、耶鲁学院、康乃尔学院等管理座机构的科学研究技术人员研制出出有来。这项新新能源之前所开始彻底改变化学家对遗传学工程的明白，因为它可以让他们直观并相较得心应手地相反真核生常为。

CRISPR可以直观并相较容易地，在突变上的某个特定部位相反DNA，理论上，这项新新能源可以在培养皿中都相反任何动常为亚基类型的突变，仅限于生常为亚基。CRISPR与早期的真核生常为主编步骤：锌指方式则中(ZFN)以及特异性激活因子样效应常为方式则中（TALEN）系统会十分相似。但是后两种步骤都是能用蛋 灰质来定位靶碱基，这些亚基质一般来知道无法生再加且再加本高昂。CRISPR能用的是RNA，使得设计者它们显得较为容易。

某个突变变异的效用一般来知道未必一致，它很可能会传染病，也可能会无论如何和某种癌病症间接就其，CRISPR可以希望科学研究技术人员找到或许能传染病的突变。在究竟谁该拥有CRISPR专利原因上，虽然还有争议，人们普遍认为是Charpentier和Doudna分庭抗礼了CRISPR主编的蓬勃发展，张峰则是通过得出有结论它都能在真核亚基中都起作用揭示了它的更大实用价值，来自哥伦比亚学院现代该学院的George Church独立得出有结论了张锋的这一科学研究找到。

CRISPR没来众所周知实用价值的技术的发展是，复建生常为组织中都的突变，可以用药诸如肾病、鲜见代谢常为癌病症、布坎南氏病和精神分裂病症等突变癌病症。随着对CRISPR系统会认识的激化，实验设计者的优化改扩建，似乎其靶向工作效率会实质性大大降低，CRISPR以及其衍生新新能源慢慢地造成了紧接著科学史上的更大变革。

恰当的小脑干再加像所示让骨骼肌化学家格外比较简单有系统地判读小脑干形态

颇为细致的小脑干再加像所示，第一次在亚基水平上剖析了生常为小脑干，为骨骼肌化学家仅限于了解读其无穷十分复杂性的范本

再加熟阶段性：尚能没完全再加熟

有所突破点：高精度，以20微米的数量级再现了生常为小脑干的形态

效用：都能让骨骼肌化学家格外比较简单有系统地判读小脑干形态，了解小脑干相同区外之间的粒子，脑干形态及其其本质行为的控制

该层面主要行动者：Katrin Amunts（丹麦尤利希科学研究中都心），Alan Evans（魁北克骨骼肌学科学研究组），Karl Deisseroth（加州学院伯克利分校）、密苏里州芝加哥学院

脑干部始终是个黑暗山区，生常为也始终试所示了解脑干部的全部，“欧洲地区脑干部蓝所示”（一致知道明有在巨型计算座机上对脑干部信息分析）、“澳大利亚脑干蓝所示”（要从多个维度借助小脑干娱乐活动信息并不以为然信息分析）这些设想的蓝所示，都在尝试创设一个国际上的小脑干娱乐活动的所示片。

小脑干所示谱的早期岗位某种程度要归功于骨骼肌Henri们，其中都众所周知名的某种程度是阿布德曼（Korbinian Brodmann）在20世纪中后期的岗位。在此之前所，关于小脑干的相同区外交由相同功能的观念之前所随着颅相学的广为人知而兴起，在布洛卡（Broca）等脑干区的功能而借助强化。然而，阿布德曼注意于脑干区的亚基构筑，没从3D自由空间来设立小脑干的信息分析。3D小脑干信息分析的出有现，充分利用法国骨骼肌HenriJean Talairach，他在于1967年一致知道明有一个3D的小脑干信息分析，与Tounoux 于1988年实质性现代化此小脑干信息分析。

现在最国际标准化的堆栈，是加拿大人魁北克骨骼肌科学研究组（Montreal Neurological Institute，MNI）于90中期表人所设立的MNI前所传堆栈。在更早的尝试中都，他们扫描了241个长时间志愿者的小脑干形态，按照Talairach小脑干所示谱的方式则，用于标志性的小脑干形态对每个受试者的小脑干顺利顺利进行标定，借助每个小脑干的AC-PC线和小脑干的举例来知道外观。现在用于格外为国际上的是ICBM152堆栈，也是由MNI出有品，然而MNI305和ICBM152堆栈中都未能清楚地碰到每个小脑干的形态。

在丹麦尤利希科学研究中都心与MNI他的制作组的“Bigbrain”这两项中都，设立了第一个亚基档次的超高精度的小脑干3D信息分析：由7404个组织活体组再加的，精度达到20微米，几乎直观到了分子档次。这个小花了十年的地所示集，在超级计算座机的希望下将它们数位化穿孔在三人，超恰当3D小脑干信息分析的设立，有望为将来骨骼肌再加像仅限于一个格外加国际标准的小脑干所示谱，也为将来设立国际标准3D小脑干信息分析仅限于了在此不久种系统。

恰当的小脑干再加像所示充分利用新新能源的创意，比如丹麦尤利希科学研究中都心的Amunts将要开发一种这样的新新能源，用于入射来扩建脑干组织中都的骨骼肌纤维的三维空间形态。在加州学院伯克利分校的骨骼肌化学家和生常为工程师Karl Deisseroth的Laboratory开发了一种名为Clarity的新新能源，未必需要化学家直接碰到比较简单脑干中都骨骼肌元和电容的形态。今年7月中后期，澳大利亚密苏里州芝加哥学院的一个科学研究小组称，他们绘制出有迄今为止最全面、最直观的生常为小脑干所示谱，其中都97个生常为小脑干皮层区外在此之前所从没描述过，属于首次公布。

（序言都信息意指该网站公开档案资料）