直击科技之巅！麻省理工科技评论评选的14大医疗科技领域突破科技（上）

《麻省理工生粒子科技文章》从2001年开始，每年都会公布“10大创出有电子技术”，即TR10（Technology Review 10），并预期其大规模商业连续性化的潜力，以及对生命生活和人际关系的根本连续性受到影响。

这些电子技术都是了当此前世界连续性生粒子科技的蓬勃发展此前沿和不曾来蓬勃发展正向，集中会反映了近年来世界连续性生粒子科技蓬勃发展的从新在结构上和大方向，将引领面向不曾来的研究成果正向。其中会许多电子技术不太显然走向商品，相互竞争着产业电子技术的蓬勃发展，极大地推动了经济人际关系蓬勃发展和生粒子科技创从新。

正如《麻省理工生粒子科技文章》副主编JasonPontin所说，更进一步电子技术的下定义比较简单，那就是能够给人们造就除此以以外运用生粒子科技的系统其设计。有些电子技术是发明家们天才创意的结晶；而有的则是自然学家们对较宽时间伤痛他们的疑虑所采取的诸多先此前的发端（比如深研习）。评选“10大创出有电子技术”的最终目标不仅仅是向人们展示从新创从新成果，同时也是为了阐释是生命的较宽处促生了这些创从新电子技术。

因此动脉网（账号：vcbeat）将为你比对从2012年~2016年的病理学应用的生粒子科技创出有。由于电子技术更为迭极快，因此只梳理近来5年至少的。鉴于文章篇幅太较宽，将分为上下两篇，每篇讲解七种电子技术。本文为上篇。这些电子技术是为补救而生，将会极大地实现生命的潜能，也有显然相反世界连续性的面貌，值得在不曾来给予特别瞩目。

薄膜穿孔核酸的工序上图

它能存储较宽的遗传基因物质视频，这有助解读原核生粒子的比较简单范围

早熟：至少10年后

创出有点：将单链DNA拉过蛋白穿孔，显影核苷酸通向时电导的非常大相反

层面：原核生粒子核酸更为极快，更为便宜，更为便捷，敞开个连续性保健时代背景

该应用主要发起者：Oxford Nanopore

都是核酸电子技术的蓬勃发展历程，没法哪一个电子技术像薄膜穿孔核酸那的集慢热。1996年普林斯顿大学的大学的Daniel Branton、加州的大学的Did Deamer及其老友，在加拿大国际组织自然科学院院刊PNAS杂志上首次发表文章文章指出有，可以用膜走廊显影多核苷酸遗传基因物质序列。运用薄膜穿孔展开核酸的理念是比较直观的：让DNA核苷酸一个个通向薄膜穿孔，同时短时间比对每一个核苷酸。和其他DNA核酸方法有相对来说，它不需要采用发射光谱盐酸来比对核苷酸或敲除DNA原子或者扩增视频，能短时间辨认出有遗传基因物质易位等情况下。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创办的Oxford Nanopore一些公司，验证了薄膜穿孔核酸的商业连续性技能。 该电子技术发放了一种方法有，使原核生粒子核酸更为极快，更为便宜，并且足够便捷，让医师作为最常规的核酸方法有，开创了与众不同病理学的时代背景，不过准确率各个方面还有待减少。

相对来说之下是2012年，Oxford Nanopore 一些公司推出有了一种圣万桑薄膜穿孔核酸仪MinION，便捷收纳也很便宜。它能存储较宽的遗传基因物质视频，这个跨平台的大约读较宽大约在5kb左右，最较宽能达到20kb，这有助解读原核生粒子的比较简单范围。MinION还可以插入笔记本电脑部的USB端口，在画面上看出有信息聚合的更为促使。近来发表文章的研究成果看出有MinION相当实用，能准确核酸小原核生粒子（比如生粒子和酵母菌原核生粒子），区别于亲缘很近的生粒子和菌株，存储生命原核生粒子的比较简单范围等。

月份，哥伦比亚的大学的车靖岳（Jingyue Ju）和普林斯顿大学的大学的George Church大学教授合作伙伴开发其设计了基于薄膜穿孔的单原子边合成边核酸（SBS）系统其设计，对这一核酸电子技术展开升级，打造了小原子的单原子薄膜穿孔核酸跨平台。但目此前自然学家正在通过减低DNA遗传基因物质序列通过薄膜穿孔速度极快的形式减少此项核酸的精确度，绝非目此前来看，该电子技术尚为不茁壮。

普林斯顿大学的大学生殖细胞免疫学家文森特·布鲁克

生命也有一种类似于兔子等类动物的卵原肿瘤细胞会，或可成无尽的精子可能

早熟：受严厉批评

创出有点：可靠细胞会分选电子技术，从腺体内合成了卵原肿瘤细胞会

层面：在加州理工学院中会大量培植卵原肿瘤细胞会，疗程妇女不孕不育，甚至延迟腺体早衰

该应用主要发起者：马萨诸塞州总医院、OvaScience、Jonathan Tilly

普林斯顿大学的大学生殖细胞免疫学家文森特·布鲁克（Jonathan Tilly，同时在马萨诸塞州总医院导师了一个生殖细胞免疫学中会心）研究成果开发其设计团队，验证了生命也有一种类似于兔子等类动物的卵原肿瘤细胞会，或可成无尽的精子可能。因为对于一个妇女来说，到了40岁之后，精子的存量和准确连续性就会增高，“卵原肿瘤细胞会”的辨认出有都未为疗程妇女不孕不育，甚至延迟腺体早衰发放从新方法有。

这些卵原肿瘤细胞会来自于不曾满妇女的腺体，说明妇女不曾满后仍然有显然形成从重新精子。如果能在加州理工学院中会大量培植这种卵原肿瘤细胞会，也意味着保健上具备了无尽的精子可能。这一辨认出有对妇女精子存量在生于时就已被限定的传统论据形成挑战。

布鲁克开发其设计团队曾在2004年首次验证，雌连续性兔子在转入不曾满后还能持续仿造出有胚胎会。后来布鲁克开发其设计团队研制出有出有一个更为加可靠的细胞会分选电子技术，并采用该电子技术从腺体内合成了卵原肿瘤细胞会，取得的细胞会像兔子卵原肿瘤细胞会一的集，能自发性形成有着胚胎会特征的细胞会，这些胚胎会具备生命腺体内胚胎会的物理以外型和遗传基因表达出有来方式也。

布鲁克透露，研究成果都未应用于建立联系生命卵原肿瘤细胞会戈，最更为为重要的是显然见到方法有让卵原肿瘤细胞会在试管排卵中会发育成茁壮的生命胚胎会，以改进试管排卵的结果，并为不孕不育症发放从新疗法。不过截止到目此前，卵原肿瘤细胞会仍然受到严厉批评，也并没法通过卵原肿瘤细胞会培植成任何从新生儿。

总部位于波士顿的OvaScience正在将布鲁克的导师工作商业连续性化。该一些公司的联合行动始创仅限于风险入股家Christoph Westphal和普林斯顿大学的大学药理学成果员Did Sinclair，他们创办了Sirtris Pharmaceuticals一些公司，并于2008年以7.2亿美元的价格出有售给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就筹集了4300万美元，应用于追求肿瘤细胞会的生育疗程和其他应用，目此前一些公司运营良好。

无意识移植版，目此前仍然受到很多严厉批评

不太远的一天，当严重受到影响无意识丧失的病患者可以从电子形式中取得借助

早熟：尚为不茁壮

创出有点：采用无意识信息，接收机被铝微妥善处理器转换成一个较宽时间无意识的形式

层面：为较宽时间无意识缺失症状认真修复连续性的移植版

该应用主要发起者：Theodore Berger

这个想法是如此大胆，所以远在骨骼肌自然科学的主流之以外，西奥多·辛格（Theodore Berger）是这个行业有远见的1号的女角。他是南加州的大学洛杉矶分校的生粒子病理学发明家和骨骼肌自然学家，他设想在不太远的一天，当严重受到影响无意识丧失的病患者可以从电子形式中取得借助。

对脑部遭受阿尔茨海默病，中会风或损伤的人中会，破坏的骨骼肌元网络多半防范较宽时间无意识形成。二十多年来，Berger其设计了铝微妥善处理器，以虚拟这些骨骼肌元在短时间导师工作时所认真的接收机妥善处理，这项导师工作允许我们在一分钟至少做到经验和科学知识。最终，Berger自已通过在脑部中会拔除这的集的微妥善处理器来恢复创造较宽时间无意识的技能。

Berger通过电极与兔子和猴子脑部举例来说联接的铝微妥善处理器研究成果妥善处理像实际骨骼肌元的反馈，并且在骨骼肌磁共振手术后中会取得成功。耳蜗形式中借助了极限过200,000聋人通过将声响转换为电接收机，并将其发送给到听觉骨骼肌而听得。其他研究成果职员在盲人的人工脑部干各个方面取得了初步成功。

Berger还与USC的生粒子病理学发明家Vasilis Marmarelis合作伙伴，开始仿造脑部磁共振。 他们首先采用来自兔子的海马回切片。告诉骨骼肌元接收机从海马的一端移动到另一端，研究成果职员发送给随机脉冲到海马回，详细描绘在各种地点的接收机，看看它们是如何变换，然后嵌入描绘变换的数学方程，并且他们在计算机微妥善处理器中会充分利用了这些方程。采用这些信息，Berger和他的开发其设计团队建模了接收机被转换成一个较宽时间无意识的形式。

尽管有不确定连续性，Berger和他的老友长期在规划生命研究成果。 他还与他的的大学的临床医师合作伙伴，飞行测试采用拔除海马回每侧的电极来显影和预防严重受到影响高血压症状的高血压发作，甚至借助这些症状在脑部中会寻找无意识。

产此前DNA显影不太显然蓬勃发展到无创产此前遗传基因物质显影（NIPT）阶段

目此前不太显然可以通过生殖细胞细胞以外周血合成子宫可溶 DNA（cffDNA），展开临床研究哮喘

早熟：已茁壮

创出有点：通过一小管父亲肠道中会的子宫DNA对遗传基因物质核酸

层面：在子宫生于此前展开遗传基因物质显影，排除多种遗传基因物质不足之处病

该应用主要发起者：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

所述产此前DNA核酸就不能不说Illumina和Verinata。2013年1月7号，Illumina——这家世界连续性上最最常采用的DNA核酸仪的的产品以3.5亿美元购并了Verinata一些公司。而Verinata不过是咖啡店大部分还没法盈利的创业一些公司。吸引Illumina的是Verinata的先进电子技术：对不曾生于子宫展开DNA核酸。这项电子技术可以通过一小管父亲肠道中会的子宫DNA而显影马氏病症。在以此前，马氏病症显影意味着要从睾丸或羊水中会借助子宫的细胞会，这些形式都有着一定的胎死腹中风险。

运用父亲的肠道可以借助子宫原核生粒子反馈，一些症状为了了解自己的增生哮喘或诸如白血病等哮喘而不感兴趣原核生粒子核酸，但是将来生命须要等到发病了才去认真核酸，在生于时就告诉相关的反馈。根据十一届自然学家卢煜明的研究成果，父亲肠道中会可溶的DNA中会有15%是来自于子宫。

通过短时间的DNA核酸电子技术，这些视频可以转变为大量的反馈，不过后来，Verinata的始创、哥伦比亚的大学生粒子物理学家Stephen Quake很极快辨认出有，运用父亲肠道中会的子宫DNA除了可以临床研究碱基反常以外，还可以对子宫展开同类别原核生粒子核酸，这的集就可以在子宫生于此前排除患囊连续性血栓（cystic fibrosis）、β-地中会海贫血症以及心理疾病等风险。而且这项遗传基因物质显影成本长期在增高。

目此前，不太显然蓬勃发展到无创产此前遗传基因物质显影（NIPT）阶段，这项电子技术是通过生殖细胞细胞以外周血合成子宫可溶 DNA（cffDNA），展开临床研究如马氏综合征，RhARTSVISION，连续性碱基反常，以及子宫连续性别，是核酸中会竞争最为激烈的应用。无创产此前遗传基因物质显影在同类别球，相对来说之下是在低盈利和中会等盈利国际组织慢慢地普及。不过产此前显影让医师面对的法律与伦理义务显得更为加比较简单，近来卫计委公开发其设计表了告知，无创产此前临床研究和病患试点年末取消，临床研究部门需要取得从重新职业许可证书。可以提议是否对自己的原核生粒子展开核酸，而不曾生于的子宫是不能对此透露建议的。这些反馈显然会受到影响人的一生。甚至有人重申发放显影的网络服务，不该将其简报限制在20种左右最常见于的严重受到影响哮喘中会。

深研习电子技术推动人工智慧向此前蓬勃发展的两大力量

为医师发放可供选择的循证疗程提案，不太显然充分利用借助医师认真出有更为好的协调

早熟：正在采用

创出有点：信息妥善处理深研习解法，使信息妥善处理的技能大大减少

层面：自已虚拟脑部的导师工作形式，减少医率，相对来说之下在疗程应用冀望充分利用简单疗程

该应用主要发起者：雅虎、雅虎、苹果电脑部、IBM、微软、Facebook、百度等

深研习是和人工智慧的蓬勃发展深结合在两兄弟的。其实，深研习并不是从新生事物，它是传统信息妥善处理（Neural Network）的蓬勃发展。信息妥善处理研究成果应用的领军者Hinton在2006年重申了信息妥善处理深研习解法，使信息妥善处理的技能大大减少，向默许向量机下达挑战。Hinton和他的学生Salakhutdinov在顶尖期刊《Scince》上发表文章了一篇文章，敞开了深研习的开篇。

深研习的两大就是解法，解法建模也个人经历了一个短时间迭代的时间尺度，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种从重新解法建模被大幅重申，而其中会差分信息妥善处理（Convolutional Neural Network，CNN）更为是成上图像辨认最炙手可热的解法建模。目此前不太显然在句法辨认、上图像辨认等应用比较最常。

在病理学应用，以深研习为基础的人工智慧，从研习在丰富的病理学信息中会辨认比较简单方式也的解法，到为与众不同保健发放对现实世界连续性证据的分析方法，再行到辨认出有与 DNA 结合的胺基酸的遗传基因物质序列特异连续性和怎的集用其协助原核生粒子病患以及与众不同疗程，在病理学光学上可减少精度、分析方法的广度和速度极快以及病患上造就了比较敢说的进步，甚至在药物开发其设计和更为最常的疗程干预上看出有出有了不小的潜力。

相对来说之下是雅虎，不太显然成了吸引深研习和人工智慧人才的磁铁。2013 年 3 月，雅虎购并了咖啡店创业行业，它的始创是多伦多的大学的计算机自然科学大学教授杰弗里·辛顿——是取得默克敌对赛的开发其设计团队成员。辛顿会同时兼顾的大学和雅虎的导师工作，他说蓝上图“在这一应用中会重申构想，然后把它们用在真正的疑虑上“，这些疑虑仅限于上图像辨认、侦查，和自然语言解读。

2012年6月，雅虎展示了当时最大的信息妥善处理之一，其中会具备极限过10亿个联接。由哥伦比亚的大学计算机自然科学大学教授吴恩达和雅虎研究成果员吉米·泰利一同的开发其设计团队，给系统其设计展示了一千万张从YouTubu录像中会随机选择的幻灯片。软件建模中会的一个虚拟骨骼肌元专门辨认猫的上图像，其他侧重于人脸、粉红色的萝卜朵，以及其他粒子。由于深研习的技能，即使没人曾因下定义或标记过，系统其设计也辨认了这些独立的单纯。IBM的沃森在简单疗程应用，能够在几秒至少比对数十年白血病疗程历史中会的150万份症状详细描绘，仅限于病历和症状疗程结果，并为医师发放可供选择的循证疗程提案，不太显然充分利用借助医师认真出有更为好的协调。

在2011年到2015年的五年时间，人工智慧应用的购并资金从2.82亿美元激增到2015年的23.88亿美元，而购并存量也从67起激增到397起。以雅虎、苹果电脑部、IBM、微软、Facebook为都是的等行业巨头正在通过购并展开产业布局。

CRISPR的导师工作工序，创从新连续性地运用RNA

通过遗传基因物质撰稿收纳定向甲基化的灵较宽类类动物的技能，为自然学家研究成果与遗传基因相关的哮喘发放方法有

早熟：转入到病患

创出有点： 运用原核生粒子方法实现出有两只收纳有特定遗传基因物质甲基化的猴子

层面：为生命哮喘研究成果发放了从重新有价值的方法

该应用主要发起者：贵州省灵较宽类生粒子病理学近期加州理工学院，Jennifer Doudna（加州的大学伯克利分校），张峰（加州理工学院），George Church（普林斯顿大学的大学）

自然学家们认为，CRISPR显然是自20世纪70年**粒子电子技术时代背景敞开以来出有现的最重要的遗传基因物质工程电子技术。CRISPR系统其设计有着侦查和替换DNA的双重基本功能，可以让自然科学们通过替换核苷酸，精彩的相反DNA的基本功能。目此前不太显然证明，运用CRISPR可以疗程小鼠的神经萎缩、罕见脾脏哮喘，使生命细胞会免疫HIV等极高的基本功能。在储蓄商品上，都是千万美元等级的入股。Emmanuelle Charpentier在国际组织创办了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna之此前与张锋都由创办了Editas Medicine，逃离Editas Medicine后她现在创办了咖啡店小一些公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数生粒子和古生粒子中会辨认出有的一种天然免疫系统其设计，最简单来敌对重新占领的菌株及以外源DNA。最先试制的是一对生于在南宁科灵生粒子生粒子科技有限一些公司（Kunming Biomedical International）和云南灵较宽类类动物生粒子病理学研究成果近期加州理工学院里雌连续性姊姊恒河猴明明和玲玲。在体以外排卵后，自然学家用了从新型DNA工程电子技术CRISPR在排卵卵中会撰稿修改了3个遗传基因物质。宣告CRISPR可以在灵较宽类动粒子内完成核酸遗传基因修饰。在以前几年，CRISPR由加州的大学伯克利分校、普林斯顿大学的大学、加州理工学院等部门的研究成果职员研制出有出有来。这项电子技术不太显然开始转变自然学家对人类基因的解读，因为它可以让他们可靠并相对精彩地相反原核生粒子。

CRISPR可以可靠并相对不易地，在碱基上的某个特定部位相反DNA，也就是说，这项电子技术可以在培养基中会相反任何生粒子体会类别的遗传基因物质，仅限于生命细胞会。CRISPR与早期的原核生粒子撰稿方法有：尖尾核酸酶(ZFN)以及RNA激活因子的集效应物核酸酶（TALEN）系统其设计相似。但是后两种方法有都是运用蛋 白质来定位靶遗传基因物质序列，这些胺基酸多半没法聚合且成本太低。CRISPR运用的是RNA，使得其设计它们显得较为不易。

某个遗传基因物质变异的层面多半并不明确，它很显然会传染病，也显然仅仅和某种哮喘间接相关，CRISPR可以借助研究成果职员见到确实能传染病的甲基化。在究竟谁该具备CRISPR专利疑虑上，虽然还有异议，人们普遍认为是Charpentier和Doudna推动了CRISPR撰稿的蓬勃发展，张峰则是通过证明它能够在真核细胞会中会起作用揭示了它的不小潜力，来自普林斯顿大学病理学院的George Church独立证明了张锋的这一研究成果辨认出有。

CRISPR不曾来最有潜力的应用是，修复生命组织中会的遗传基因物质，可以疗程诸如血友病、罕见人体内哮喘、亨廷顿氏病和精神分裂症等遗传基因物质哮喘。随着对CRISPR系统其设计认识的更为深，系统连续性的提高效率新建，相信其核酸效率会促使减少，CRISPR以及其衍生电子技术再行也不会造就接连不断自然科学史上的不小变革。

直观的脑部光学上图让骨骼肌自然学家更为值得注意有系统地观察脑部结构上

比较精细的脑部光学上图，第一次在细胞会高水平上解构了生命脑部，为骨骼肌自然学家发放了解读其无穷电子技术连续性的须知

早熟：尚为不曾完同类别茁壮

创出有点：高精度，以20微米的尺度展现了生命脑部的结构上

层面：能够让骨骼肌自然学家更为值得注意有系统地观察脑部结构上，了解脑部不同范围间的相互作用，脑部结构上及其对人行为的控制

该应用主要发起者：Katrin Amunts（瑞士尤利希研究成果中会心），Alan Evans（魁北克省骨骼肌学研究成果所），Karl Deisseroth（哥伦比亚的大学）、匹兹堡华盛顿的大学

脑部部长期是个神秘地带，生命也长期自已了解脑部部的同类别部，“国际组织脑部部蓝上图”（重申在巨型计算机上对脑部部建模）、“加拿大脑部蓝上图”（要从多个维度借助脑部活动信息并对此建模）这些雄心勃勃的蓝上图，都在先此前创建一个最常的脑部活动的幻灯片。

脑部上图说的早期导师工作不该要归功于骨骼肌解剖学家们，其中会最有名的不该是弗利德斯（Korbinian Brodmann）在20世纪初的导师工作。最初，关于脑部的不同范围都由不同基本功能的论据不太显然随着颅相学的流行而兴起，在布洛卡（Broca）等脑部区的基本功能而取得加强。然而，弗利德斯瞩目于脑部区的细胞会构筑，不曾从3D空间来建立联系脑部的建模。3D脑部建模的出有现，充分利用法国骨骼肌解剖学家Jean Talairach，他在于1967年重申一个3D的脑部建模，与Tounoux 于1988年促使完备此脑部建模。

目此前最统一基准的模板，是加拿大魁北克省骨骼肌研究成果所（Montreal Neurological Institute，MNI）于90年都是所建立联系的MNI系列模板。在更早的先此前中会，他们显影了241个短时间志愿者的脑部结构上，按照Talairach脑部上图说的形式，采用引人注最终目标脑部结构上对每个受测者的脑部展开标定，取得每个脑部的AC-PC新线和脑部的举例来说侧面。目此前采用更为为最常的是ICBM152模板，也是由MNI出有品，然而MNI305和ICBM152模板中会无法清楚地看不到每个脑部的结构上。

在瑞士尤利希研究成果中会心与MNI系由的“Bigbrain”工程项目中会，建立联系了第一个细胞会等级的极限高精度的脑部3D建模：由7404个组织切片组成的，精度达到20微米，大部分可靠到了原子等级。这个萝卜了十年的地上图集，在极限级计算机的借助下将它们数字化后背在两兄弟，极限直观3D脑部建模的建立联系，都未为今后骨骼肌光学发放一个更为加基准的脑部上图说，也为今后建立联系基准3D脑部建模发放了从重新途径。

直观的脑部光学上图充分利用电子技术的创从新，比如瑞士尤利希研究成果中会心的Amunts正在开发其设计一种这的集的电子技术，采用偏振光来修缮脑部组织中会的骨骼肌纤维的三维结构上。在哥伦比亚的大学的骨骼肌自然学家和生粒子发明家Karl Deisseroth的加州理工学院开发其设计了一种取名Clarity的电子技术，允许自然学家实际上看不到值得注意脑部中会骨骼肌元和电路的结构上。月份7月，加拿大匹兹堡华盛顿的大学的一个研究成果小组称，他们插上图出有直到现在最同类别面、最可靠的生命脑部上图说，其中会97个生命脑部皮层范围此此前从不曾描绘过，仅限于首次公布。

（文中会信息由来网上公开资料）