直击科技之巅！麻省理工科技评论评选的14大医疗教育领域突破科技（上）

《柏克莱马里兰私立大学生物技术评论》从2001年开始，每年都就会发布“10大更是系统对设计者”，即TR10（Technology Review 10），并计算其大规模商业性的发展前景，以及对人类文明生活和社就会的重大负面影响。

这些系统对设计者代表人了当从前世上生物技术的拓展从前沿和不曾来拓展侧向，集中所反映了近期世上生物技术拓展的新特点和新趋势，将引领面向不曾来的研究文书工作侧向。其中所许多系统对设计者早就走向市场，主导着产业系统对设计者的拓展，相当程度地催生了经济社就会拓展和生物技术开放性。

正如《柏克莱马里兰私立大学生物技术评论》主编JasonPontin所却说，更是性系统对设计者的概念更加简单，那就是并能给人们造成高能量密度运使用生物技术的解决拟议。有些系统对设计者是技师们天才创意的结晶；而有的则是微生物体学家们对曾一度后遗症他们的可能所采取的诸多无论如何的集大出者（比如深研习）。评选“10大更是系统对设计者”的目的不仅仅是向人们展示出新开放性出果，同时也是为了特别强调是人类文明的用心促生了这些开放性系统对设计者。

因此动脉网络（微信：vcbeat）将为你择优从2012年~2016年的中医课题的生物技术更是。由于系统对设计者愈来愈迭短时间，因此只梳理近来5年以内的。鉴于文中页数太较宽，将可分上下两篇，每篇介绍七种系统对设计者。本文为上篇。这些系统对设计者是为解决可能而生，将就会相当程度地扩展人类文明的潜能，也意味著扭曲世上的模样，或许在不曾来予以特别非议。

基体盖脱氧核糖核酸的流程所示

它能复制到较较宽的等位基因相片，这有助于表示出来等位序列的繁杂区域

出熟期：至少10年后

更是点：将核酸DNA拉过鸡蛋白盖，监测残基绕过时量值的微小扭曲

优越性：等位序列脱氧核糖核酸愈来愈短时间，愈来愈便宜，愈来愈只需，敞开稳重医疗卫生开端

该课题主要行动者：Oxford Nanopore

纵观脱氧核糖核酸系统对设计者的拓展发展史，不了有哪一个系统对设计者像基体盖脱氧核糖核酸那样慢热。1996年哈佛的Daniel Branton、马里兰私立大学的David Deamer及其同事，在澳大利亚国家该学院维氏PNAS杂志上首次发表文中指出有，可以用膜通道监测多核苷酸序列。依靠基体盖完成脱氧核糖核酸的理念是更加精确的：让DNA残基一个个绕过基体盖，同时短时间速深入研究每一个残基。和其他DNA脱氧核糖核酸新方法相比，它不需常用紫除此以外光醛来深入研究残基或敲除DNA小分子或者逐次相片，能短时间速找到等位基因易位等可能。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创建者的Oxford Nanopore一些公司，有效性了基体盖脱氧核糖核酸的商业潜能。 该系统对设计者提供者了一种新方法，使等位序列脱氧核糖核酸愈来愈短时间，愈来愈便宜，并且足够只需，让药剂师作为最常规的脱氧核糖核酸新方法，开创了稳重化中医的开端，不过准确率特别还有待大幅提高。

尤其是2012年，Oxford Nanopore 一些公司推出有了一种掌上基体盖脱氧核糖核酸仪MinION，只需携带也很便宜。它能复制到较较宽的等位基因相片，这个模拟器的不等读较宽大约在5kb近，最较宽能超出20kb，这有助于表示出来等位序列的繁杂区域。MinION还可以插入笔记本电脑干的USB接口，在鼠标上标示出有信息生出的操作过程。近来发表的研究文书工作标示出有MinION相当可取，能准确脱氧核糖核酸小等位序列（比如细菌和细菌等位序列），界定亲缘很近的细菌和HIV，复制到人类文明等位序列的繁杂区域等。

去年，哥伦比亚私立大学的车靖岳（Jingyue Ju）和哈佛的George Church副教授合作开发了基于基体盖的单小分子边合出边脱氧核糖核酸（SBS）系统对，对这一脱氧核糖核酸系统对设计者完成升级，订做了高通量的单小分子基体盖脱氧核糖核酸模拟器。但现有微生物体学家准备通过减缓DNA序列通过基体盖速度的方式将大幅提高此项脱氧核糖核酸的准确度，却是现有来看，该系统对设计者由此可知不出熟。

哈佛卵巢微生物体学家乔纳森·布鲁克

人类文明也有一种类似于兔子等昆虫的卵原干肝细胞，或可出为无尽的生殖可能

出熟期：受误导

更是点：准确肝细胞分选系统对设计者，从出人睾丸内辨认出有了卵原干肝细胞

优越性：在研究所中所大量培育卵原干肝细胞，治疗法妇女不孕不育，甚至提早睾丸早衰

该课题主要行动者：萨凡纳总医院、OvaScience、Jonathan Tilly

哈佛卵巢微生物体学家乔纳森·布鲁克（Jonathan Tilly，同时在萨凡纳总医院指导了一个卵巢生物体学中所心）研究文书工作他的团队，推论了人类文明也有一种类似于兔子等昆虫的卵原干肝细胞，或可出为无尽的生殖可能。因为对于一个妇女来却说，到了40岁此后，生殖的为数和能量密度就就会攀升，“卵原干肝细胞”的找到有望为治疗法妇女不孕不育，甚至提早睾丸早衰提供者比对新方法。

这些卵原干肝细胞来自于出年妇女的睾丸，却说明妇女出年后始终意味著形出新生殖。如果能在研究所中所大量培育这种卵原干肝细胞，也显然医疗卫生上持有了无尽的生殖可能。这一找到对妇女生殖为数在出有生时就已被Type-B的基本上论述形出同样。

布鲁克他的团队曾在2004年首次推论，雌性兔子在带入出年后还能不间断制造出有卵母肝细胞。便布鲁克他的团队开发设计出有一个愈来愈加准确的肝细胞分选系统对设计者，并常用该系统对设计者从出人睾丸内辨认出有了卵原干肝细胞，赢取的肝细胞像兔子卵原干肝细胞一样，能自发形出很强卵母肝细胞不同之处的肝细胞，这些卵母肝细胞持有人类文明睾丸内卵母肝细胞的宇宙学除此以外貌和基因突变表示模式。

布鲁克透露，研究文书工作有望使用创建者人类文明卵原干肝细胞坎，最关键的是可能找到新方法让卵原干肝细胞在样品卵细胞中所发育出出熟的人类文明卵母肝细胞，以改进样品卵细胞的结果，并为不孕不育染病症提供者新疗法。不过截止到现有，卵原干肝细胞始终受到误导，也并不了有通过卵原干肝细胞培育出任何新生儿。

办事处位于波士顿的OvaScience准备将布鲁克的文书工作商业性。该一些公司的建立联系先驱仅限于高盛家Christoph Westphal和哈佛抗衰老研究文书工作员David Sinclair，他们创建者了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年就筹集资金了4300万美元，使用信念干肝细胞的怀孕治疗法和其他应用领域，现有一些公司运营很差。

知觉植入，现有始终受到很多误导

不太远的一天，当不堪重负知觉剥夺的染病染病症可以从电子植入物取得鼓励

出熟期：由此可知不出熟

更是点：常用知觉信息，波形被锗CPU转换出为一个曾一度知觉的方式将

优越性：为曾一度知觉缺失染病患者认真复原性的植入

该课题主要行动者：Theodore Berger

这个想法是如此标新立异，所以远在骨骼肌中医的主流之除此以外，西奥多·伯格（Theodore Berger）是这个从业者自认的先驱者的反派。他是南马里兰私立大学洛杉矶分校的生物体中医技师和骨骼肌微生物体学家，他设想在不太远的一天，当不堪重负知觉剥夺的染病染病症可以从电子植入物取得鼓励。

对轴突所受阿尔茨海默染病，中所风或损伤的人中所，受到破坏的骨骼肌元网络络有时候防止曾一度知觉形出。二十多年来，Berger设计者了锗CPU，以演示这些骨骼肌元在短时间文书工作时所认真的波形处理事件，这项文书工作允许我们在一分钟以内记得经验和知识。终究，Berger想要通过在轴突中所植入这样的CPU来回复创造曾一度知觉的潜能。

Berger通过电阻与兔子和老虎轴突除此以外部连接的锗CPU研究文书工作处理事件像实际骨骼肌元的个人信息，并且在骨骼肌假体手术中所取得出功。耳蜗植入物鼓励了；也过200,000聋哑通过将声音转换为电波形，并将其发送给嗅觉骨骼肌而听到。其他研究文书工作医护人员在盲人的人工视网络膜特别取得了初步出功。

Berger还与USC的生物体中医技师Vasilis Marmarelis合作，开始制造脑干假体。 他们首先常用来自兔子的海马回烟熏。发觉骨骼肌元波形从海马的一端行进到另一端，研究文书工作医护人员发送随座机脉冲到海马回，记录在各种临近的波形，看看它们是如何变换，然后解析有阐述变换的数学定理，并且他们在计算座机CPU中所认真到了这些定理。常用这些信息，Berger和他的他的团队实现了波形被转换出为一个曾一度知觉的方式将。

尽管有不确定性，Berger和他的同事一直在总体规划人类文明研究文书工作。 他还与他的私立大学的临床药剂师合作，测试常用植入海马回每侧的电阻来监测和预防不堪重负染病症染病患者的染病症发烧，甚至鼓励这些染病患者在轴突中所寻找知觉。

产从前DNA监测早就拓展到无创产从前等位基因监测（NIPT）阶段性

现有早就可以通过生命体除此以外周血萃取新生儿诱导 DNA（cffDNA），完成SNP性疾染病

出熟期：已出熟

更是点：通过一小管外祖母体液中所的新生儿DNA对等位基因脱氧核糖核酸

优越性：在新生儿出有生从前完成等位基因监测，考虑多种等位基因瑕疵染病

该课题主要行动者：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

引用产从前DNA脱氧核糖核酸就很难不却说Illumina和Verinata。2013年1年末7号，Illumina——这家世上上最广泛应用常用的DNA脱氧核糖核酸仪的制造商以3.5亿美元并购了Verinata一些公司。而Verinata不过是杂货店几乎还不了有支出的创业者一些公司。众多Illumina的是Verinata的先进系统对设计者：对不曾出有生新生儿完成DNA脱氧核糖核酸。这项系统对设计者可以通过一小管外祖母体液中所的新生儿DNA而监测林氏综合染病症。在以从前，林氏综合染病症监测显然要从生殖或内膜中所提供新生儿的肝细胞，这些方式将都很强一定的患病风险。

依靠外祖母的体液可以提供新生儿等位序列个人信息，一些染病患者为了了解到到自己的基因突变性性疾染病或诸如癌染病症等性疾染病而接受等位序列脱氧核糖核酸，但是将来人类文明无需等到发染病了才去认真脱氧核糖核酸，在出有生时就发觉具体的个人信息。根据中所国香港微生物体学家卢煜明的研究文书工作，外祖母体液中所诱导的DNA中所有15%是来自于新生儿。

通过短时间速的DNA脱氧核糖核酸系统对设计者，这些相片可以转化为大量的个人信息，不过便，Verinata的先驱、柏克莱马里兰私立大学生物体宇宙学学家Stephen Quake很短时间找到，依靠外祖母体液中所的新生儿DNA除了可以SNPDNA异常除此以外，还可以对新生儿完成全等位序列脱氧核糖核酸，这样就可以在新生儿出有生从前考虑精神染病囊性纤维化（cystic fibrosis）、β-地中所海贫血染病症以及自闭染病症等风险。而且这项等位基因监测出本一直在攀升。

现有，早就拓展到无创产从前等位基因监测（NIPT）阶段性，这项系统对设计者是通过生命体除此以外周血萃取新生儿诱导 DNA（cffDNA），完成SNP如林氏syndrome，RhProduce，性DNA异常，以及新生儿性取向，是脱氧核糖核酸中所恶性竞争最为激烈的课题。无创产从前等位基因监测在在世界上，尤其是在低支出和中所等支出国家渐渐受到重视。不过产从前监测让药剂师面临的法律与道德义务越来越愈来愈加繁杂，近日卫为政府发布新闻了通知，无创产从前SNP和病患试点正式中止，SNP座机构必须取得新篮球员许可证书。出人可以要求否对自己的等位序列完成脱氧核糖核酸，而不曾出有生的新生儿是很难已对透露意见的。这些个人信息可能就会负面影响人的有生之年。甚至有人重申有提供者监测的服务商，应该将其报告限制在20种近最常见的不堪重负性疾染病中所。

深研习系统对设计者催生计算机科学向从前拓展的架构力量

为药剂师提供者可除此以外的循证治疗法拟议，早就认真到鼓励药剂师无论如何有愈来愈好的各项政策

出熟期：准备常用

更是点：骨骼肌网络络深研习中央线性，使骨骼肌网络络的潜能促使大幅提高

优越性：意所示演示轴突的文书工作方式将，大幅提高医疗卫生稳定性，尤其在癌治疗法课题力所示认真到灵巧治疗法

该课题主要行动者：网络易、网络易、苹果公司、IBM、微软、Facebook、腾讯等

深研习是和计算机科学的拓展深相辅相成在独自的。或许，深研习并不是新生事物，它是基本上骨骼肌网络络（Neural Network）的拓展。骨骼肌网络络研究文书工作课题的领军者Hinton在2006年重申有了骨骼肌网络络深研习中央线性，使骨骼肌网络络的潜能促使大幅提高，向支持向量座机发出有同样。Hinton和他的学生Salakhutdinov在顶尖刊物《Scince》上发表了一篇文中，敞开了深研习的篇章。

深研习的架构就是中央线性，中央线性静态也年中了一个短时间速子程序的周期，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种新中央线性静态被慢慢重申有，而其中所DFT骨骼肌网络络（Convolutional Neural Network，CNN）愈来愈是出为所示像鉴别最炙手可热的中央线性静态。现有早就在音韵鉴别、所示像鉴别等应用领域更加广泛应用。

在中医课题，以深研习相结合的计算机科学，从研习在丰富的中医信息中所鉴别繁杂模式的中央线性，到为稳重化医疗卫生提供者对现实世上事实的比对，再到找到与 DNA 相辅相成的鸡蛋小脑的序列特异性和怎样用其一同等位序列病患以及稳重化治疗法，在中医出像上可大幅提高亮度、比对的广度和速度以及病患上造成了更加真是的革新，甚至在药物开发和愈来愈广泛应用的治疗法干涉上标示出有出有了更大的发展前景。

尤其是网络易，早就出了众多深研习和计算机科学人才的带电。2013 年 3 年末，网络易并购了杂货店创业者企业，它的先驱是多伦多私立大学的计算座机中医副教授杰弗里·辛顿——是取得默克半决赛的他的团队出员。辛顿就会同时充分依靠私立大学和网络易的文书工作，他却说蓝图“在这一课题中所重申有构想，然后把它们用在真正的可能上“，这些可能仅限于所示像鉴别、查看，和自然语言表示出来。

2012年6年末，网络易展示出了在此在此之前最大的骨骼肌网络络之一，其中所持有；也过10亿个连接。由柏克莱马里兰私立大学计算座机中医副教授吴恩达和网络易研究文书工作员杰夫·迪安一同的他的团队，给系统对展示出了一千万张从YouTubu预告片中所随座机选择的所示表。软件静态中所的一个演示骨骼肌元各种类型鉴别狐狸的所示像，其他专注于人脸、黄色的花朵，以及其他物体。由于深研习的潜能，即使不了人曾经概念或标记过，系统对也鉴别了这些独立的普通人。IBM的沃森在癌灵巧治疗法课题，并能在几秒以内择优数十年癌染病症治疗法历史中所的150万份染病患者记录，仅限于染个人资料和染病患者治疗法结果，并为药剂师提供者可除此以外的循证治疗法拟议，早就认真到鼓励药剂师无论如何有愈来愈好的各项政策。

在2011年到2015年的五年时间，计算机科学课题的并购收益从2.82亿美元增较宽到2015年的23.88亿美元，而并购为数也从67起增较宽到397起。以网络易、苹果公司、IBM、微软、Facebook为代表人的等从业者三巨头准备通过并购完成产业布局。

CRISPR的文书工作流程，开放性性地依靠RNA

通过等位基因出版人携带定向性状的现生昆虫的潜能，为微生物体学家研究文书工作与基因突变具体的性疾染病提供者新方法

出熟期：带入到病患

更是点： 依靠等位序列物件实现出有两只携带有特定等位基因性状的老虎

优越性：为人类文明性疾染病研究文书工作提供者了新有用的物件

该课题主要行动者：云南省现生生物体中医要点研究所，Jennifer Doudna（马里兰私立大学伯克利分校），张峰（柏克莱马里兰私立大学学院），George Church（哈佛）

微生物体学家们视为，CRISPR可能是自20世纪70二十世纪生物体系统对设计者开端敞开以来出有现的众所周知的等位基因工程系统对设计者。CRISPR系统对很强查看和取而代之DNA的双重功能性，可以让中医们通过取而代之残基，精采的扭曲DNA的功能性。现有早就推论，依靠CRISPR可以治疗法小鼠的肌肉萎缩、少见肝脏性疾染病，使人类文明肝细胞免疫HIV等惊人的功能性。在金融市场市场上，都是千万美元高级别的入股。Emmanuelle Charpentier在欧洲创建者了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna之从前与张锋共同创建者了Editas Medicine，离开Editas Medicine后她以前创建者了杂货店小一些公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数细菌和古细菌中所找到的一种天然免疫系统对，可用来对抗入侵的HIV及除此以外源DNA。新近试验车的是一对出有生在昆明科灵生物体生物技术有限一些公司（Kunming Biomedical International）和云南现生昆虫生物体科学研究文书工作要点研究所里雌性姐妹恒河猴却说是和玲玲。在体除此以外卵细胞后，微生物体学家用了新型DNA工程系统对设计者CRISPR在卵细胞卵中所出版人修改了3个等位基因。标志着CRISPR可以在灵较宽昆虫体内完出抑制剂基因突变修饰。在过去几年，CRISPR由马里兰私立大学伯克利分校、哈佛、柏克莱马里兰私立大学学院等座机构的研究文书工作医护人员开发设计出有来。这项系统对设计者早就开始转化微生物体学家对基因突变工程的表示出来，因为它可以让他们准确并相对于精采地扭曲等位序列。

CRISPR可以准确并相对于更易地，在DNA上的某个特定部位扭曲DNA，理论上，这项系统对设计者可以在培养皿中所扭曲任何昆虫肝细胞类型的等位基因，仅限于人类文明肝细胞。CRISPR与早期的等位序列出版人新方法：锌指核酸酶(ZFN)以及核糖体激活因子样震荡物核酸酶（TALEN）系统对相似。但是后两种新方法都是依靠鸡蛋 小脑来定位靶序列，这些鸡蛋小脑有时候很难生出且出本高昂。CRISPR依靠的是RNA，使得设计者它们越来越较为更易。

某个等位基因变异的优越性有时候并不确切，它很可能就会致染病，也可能仅仅和某种性疾染病间接具体，CRISPR可以鼓励研究文书工作医护人员找到确实能致染病的性状。在或许谁该持有CRISPR知识产权可能上，虽然还有引起争议，人们普遍视为是Charpentier和Doudna催生了CRISPR出版人的拓展，张峰则是通过推论它并能在真核肝细胞中所起作用揭示了它的更大发展前景，来自哈佛该学院的George Church独立推论了张锋的这一研究文书工作找到。

CRISPR不曾来最有发展前景的应用领域是，复原人类文明许多组织中所的等位基因，可以治疗法诸如血友染病、少见葡萄糖性疾染病、亨廷顿氏染病和精神分裂染病症等等位基因性疾染病。随着对CRISPR系统对了解到的促使，新新方法的可用性改造，相信其抑制剂稳定性就会促使大幅提高，CRISPR以及其衍生系统对设计者从那以后造成一场中医史上的更大变革。

明晰的轴突出像所示让骨骼肌微生物体学家愈来愈明晰深入地观察轴突构造

极为精密的轴突出像所示，第一次在肝细胞水平上揭示了人类文明轴突，为骨骼肌微生物体学家提供者了解到到读其无穷繁杂性的指南

出熟期：由此可知不曾只不过出熟

更是点：高亮度，以20微米的尺度展现了人类文明轴突的构造

优越性：并能让骨骼肌微生物体学家愈来愈明晰深入地观察轴突构造，了解到到轴突各不相同区域之间的作用力，脑干构造及其对人行为的控制

该课题主要行动者：Katrin Amunts（德国尤利希研究文书工作中所心），Alan Evans（魁北克省骨骼肌学研究文书工作所），Karl Deisseroth（柏克莱马里兰私立大学）、明尼阿波利斯亚利桑那私立大学

人脑干一直是个寻宝地带，人类文明也一直意所示了解到到人脑干的全部，“欧洲人脑干蓝图”（重申有在巨型计算座机上对人脑干实现）、“澳大利亚脑干蓝图”（要从多个维度提供轴突活动信息并已对实现）这些雄心勃勃的蓝图，都在无论如何创建者一个广泛应用的轴突活动的所示表。

轴突所示谱的早期文书工作应该要便是骨骼肌解剖学家们，其中所最有名的应该是弗利德曼（Korbinian Brodmann）在20世纪初的文书工作。在此之从前，关于轴突的各不相同区域负责各不相同功能性的论述早就随着颅相学的流行而兴起，在布洛卡（Broca）等脑干区的功能性而赢取加速。然而，弗利德曼非议于脑干区的肝细胞构筑，不曾从3D空间来创建者轴突的静态。3D轴突静态的出有现，得益于德国骨骼肌解剖学家Jean Talairach，他在于1967年重申有一个3D的轴突静态，与Tounoux 于1988年促使齐备此轴突静态。

现有最通用的堆栈，是加拿大魁北克省骨骼肌研究文书工作所（Montreal Neurological Institute，MNI）于90二十世纪表人所创建者的MNI两部堆栈。在最早的无论如何中所，他们打印了241个短时间志愿者的轴突构造，按照Talairach轴突所示谱的方式将，常用标志性的轴突构造对每个受试者的轴突完成标定，赢取每个轴突的AC-PC中央线和轴突的除此以外部弧中央线。现有常用愈来愈为广泛应用的是ICBM152堆栈，也是由MNI出有品，然而MNI305和ICBM152堆栈中所无法吻合地看不到每个轴突的构造。

在德国尤利希研究文书工作中所心与MNI共同完出的“Bigbrain”项目中所，创建者了第一个肝细胞高级别的；也高亮度的轴突3D静态：由7404个许多组织烟熏组出的，亮度超出20微米，几乎准确到了小分子高级别。这个花了十年的辞典，在；也级计算座机的鼓励下将它们数字化切开在独自，；也明晰3D轴突静态的创建者，有望为今后骨骼肌出像提供者一个愈来愈加标准的轴突所示谱，也为今后创建者标准3D轴突静态提供者了新唯一可。

明晰的轴突出像所示得益于系统对设计者的开放性，比如德国尤利希研究文书工作中所心的Amunts准备开发一种这样的系统对设计者，常用电磁波来修葺脑干许多组织中所的骨骼肌纤维的三维构造。在柏克莱马里兰私立大学的骨骼肌微生物体学家和生物体技师Karl Deisseroth的研究所开发了一种名为Clarity的系统对设计者，允许微生物体学家单独看不到明晰脑干中所骨骼肌元和电路的构造。去年7年末，澳大利亚明尼阿波利斯亚利桑那私立大学的一个研究文书工作小组称，他们绘制出有迄今最全面、最准确的人类文明轴突所示谱，其中所97个人类文明轴突皮层区域此从前从不曾阐述过，分属首次发布。

（文中所信息可能于网络上披露文献资料）