自2001年起，《麻省理工科技評(píng)論》每年都會(huì)評(píng)選出當(dāng)年的“十大突破性技術(shù)”。2019年2月27日，“十大突破性技術(shù)”名單如約而至。與往年不同的是，今年《麻省理工科技評(píng)論》邀請(qǐng)了比爾?蓋茨作為客座評(píng)選人，他全程參與了評(píng)選工作，選出在他眼中今年將使世界變得更美好的發(fā)明，并為本屆榜單作序。

　　從入選的突破性技術(shù)名單來(lái)看，包括靈巧機(jī)器人（Robot dexterity）、核能新浪潮（New-wave nuclear power）、早產(chǎn)預(yù)測(cè)（Predicting preemies）、腸道顯微膠囊（Gut probe in a pill）、定制癌癥疫苗（Custom cancer vaccines）、人造肉漢堡（The cow-free burger）、捕獲二氧化碳（Carbon dioxide catcher）、可穿戴心電儀（An ECG on your wrist）、無(wú)下水道衛(wèi)生間（Sanitation without sewers）、流利對(duì)話(huà)的AI助手（Smooth-talking AI assistants），正如比爾?蓋茨在序中所說(shuō)，這是一個(gè)值得努力的未來(lái)。其中涉及醫(yī)療健康的有以下幾個(gè)：

　　早產(chǎn)預(yù)測(cè)

　　重要性：每年有1500萬(wàn)嬰兒過(guò)早出生，它還是5歲以下兒童死亡的主要原因。

　　主要玩家：Akna Dx

　　可及性：可以在五年內(nèi)進(jìn)入臨床

　　一個(gè)簡(jiǎn)單的血液測(cè)試可以預(yù)測(cè)孕婦是否有早產(chǎn)的危險(xiǎn)。我們的遺傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞內(nèi)。但是少量的“無(wú)細(xì)胞”DNA和RNA也漂浮在我們的血液中，通常是由垂死細(xì)胞釋放的。在孕婦體內(nèi)，這種游離的遺傳物質(zhì)碎片主要來(lái)自于胎兒、胎盤(pán)和母親的細(xì)胞。

　　斯坦福大學(xué)(Stanford)的生物工程師Stephen Quake找到了一種方法來(lái)解決醫(yī)學(xué)上最棘手的問(wèn)題之一：大約十分之一的嬰兒早產(chǎn)。

　　自由漂浮的DNA和RNA攜帶者以前需要侵入性的方法來(lái)抓取細(xì)胞的信息，例如對(duì)腫瘤進(jìn)行活檢或穿刺孕婦的腹部進(jìn)行羊膜穿刺術(shù)。現(xiàn)在，檢測(cè)和分析血液中少量的無(wú)細(xì)胞遺傳物質(zhì)更容易。在過(guò)去的幾年里，研究人員已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)血液檢測(cè)癌癥(通過(guò)從腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)DNA)和產(chǎn)前篩查唐氏綜合癥等病癥的方法。

　　這些條件的檢測(cè)依賴(lài)于尋找DNA中的基因突變。另一方面，RNA是調(diào)控基因表達(dá)的分子，能決定一個(gè)基因產(chǎn)生多少蛋白質(zhì)。通過(guò)對(duì)母親血液中自由漂浮的RNA進(jìn)行測(cè)序，Quake篩選出七個(gè)基因表達(dá)的波動(dòng)，這些基因與早產(chǎn)相關(guān)。這讓他能夠識(shí)別出可能早產(chǎn)的女性。一旦得到警告，醫(yī)生可以采取措施避免早產(chǎn)，讓孩子有更好的生存機(jī)會(huì)。

　　點(diǎn)評(píng)：血液檢測(cè)背后的技術(shù)快速、簡(jiǎn)單，每項(xiàng)檢測(cè)不到10美元。Quake和他的合作者創(chuàng)辦了一家名為Akna Dx的公司，將其商業(yè)化。

　　腸道顯微膠囊

　　重要性：一種小型可吞咽裝置可以捕獲腸道的詳細(xì)圖像，無(wú)需麻醉，即使在嬰兒和兒童中也是如此。該設(shè)備可以更容易地篩查和研究腸道疾病，包括使貧窮國(guó)家數(shù)百萬(wàn)兒童無(wú)法正常生長(zhǎng)的疾病。

　　主要玩家：麻省總醫(yī)院

　　可及性：現(xiàn)在用于成人，2019年開(kāi)始嬰兒試驗(yàn)

　　環(huán)境腸道功能障礙(EED)可能是你從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)的花費(fèi)最昂貴的疾病之一。它的特點(diǎn)是腸道發(fā)炎、容易滲漏和吸收營(yíng)養(yǎng)不良，在貧窮國(guó)家很普遍，這也是許多人營(yíng)養(yǎng)不良、發(fā)育遲緩、永遠(yuǎn)達(dá)不到正常身高的原因之一。沒(méi)有人確切知道是什么導(dǎo)致了這種疾病，以及如何預(yù)防或治療。

　　通過(guò)實(shí)際的篩查來(lái)發(fā)現(xiàn)它將有助于醫(yī)務(wù)工作者知道何時(shí)以及如何進(jìn)行干預(yù)。目前已有針對(duì)嬰兒的治療方法，但診斷和研究這些幼兒腸道內(nèi)的疾病通常需要對(duì)其進(jìn)行麻醉，并將一根內(nèi)窺鏡的管子插入喉嚨。這種方法極其昂貴和不舒服，而且在世界上需求普遍的地區(qū)不實(shí)用。

　　因此，波士頓麻省總醫(yī)院(MGH)的病理學(xué)家兼工程師Guillermo Tearney開(kāi)發(fā)了一種小型設(shè)備，可以用來(lái)檢查腸道是否有EED的跡象，甚至可以進(jìn)行組織活檢。與內(nèi)窺鏡不同的是，它在基層護(hù)理中使用起來(lái)很簡(jiǎn)單。

　　Tearney的膠囊里裝有微型顯微鏡，附在一根可彎曲的線(xiàn)型導(dǎo)管上（提供電力和照明），被連接到一種叫做光學(xué)相干斷層成像系統(tǒng)(OCT)的設(shè)備上。這使得衛(wèi)生保健工作者可以在任意位置暫停膠囊，并在完成后將其取出，消毒并重復(fù)使用。它還帶有以單細(xì)胞分辨率拍攝消化道表面的技術(shù)，以及捕捉幾毫米深度的三維橫截面的技術(shù)。

　　該技術(shù)有多種應(yīng)用：在MGH，它被用來(lái)檢測(cè)Barrett食管（巴雷特食管），一種食道癌的前兆。對(duì)于EED來(lái)說(shuō)，Tearney的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種更小的版本，用于不能吞下藥片的嬰兒。這種疫苗已經(jīng)在巴基斯坦的青少年身上進(jìn)行了測(cè)試，那里的兒童EED非常普遍，嬰兒試驗(yàn)計(jì)劃在2019年進(jìn)行。

　　點(diǎn)評(píng)：這個(gè)小探針將幫助研究人員回答有關(guān)EED進(jìn)展的問(wèn)題，例如它影響哪些細(xì)胞以及是否涉及細(xì)菌，并評(píng)估干預(yù)措施和潛在治療方法。

　　定制癌癥疫苗

　　重要性：傳統(tǒng)的化療對(duì)健康細(xì)胞的損害很大，而且對(duì)腫瘤并不總是有效。

　　主要玩家：BioNTech、基因泰克

　　可及性：在人體試驗(yàn)中。這種療法通過(guò)識(shí)別每個(gè)腫瘤特有的突變，刺激人體的自然防御系統(tǒng)只摧毀癌細(xì)胞。

　　目前，科學(xué)家們即將商業(yè)化首個(gè)個(gè)性化癌癥疫苗。如果這種疫苗能像人們希望的那樣發(fā)揮作用，它就能通過(guò)獨(dú)特的突變觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)識(shí)別腫瘤，從而有效地消滅多種癌癥。

　　與傳統(tǒng)化療不同的是，這種疫苗利用人體的自然防御系統(tǒng)選擇性地摧毀腫瘤細(xì)胞，從而限制了對(duì)健康細(xì)胞的損害。在初始治療后，攻擊性免疫細(xì)胞也可以警惕發(fā)現(xiàn)任何游離的癌細(xì)胞。

　　2008年，人類(lèi)基因組計(jì)劃(Human Genome Project)完成五年后，當(dāng)遺傳學(xué)家發(fā)表了第一個(gè)癌癥腫瘤細(xì)胞序列時(shí)，這種疫苗的可能性就開(kāi)始成形。

　　不久之后，研究人員開(kāi)始將腫瘤細(xì)胞的DNA與健康細(xì)胞以及其他腫瘤細(xì)胞的DNA進(jìn)行比較。這些研究證實(shí)，所有的癌細(xì)胞都含有數(shù)百甚至數(shù)千種特定的突變，其中大多數(shù)是每個(gè)腫瘤所特有的。

　　幾年后，一家名為BioNTech的德國(guó)初創(chuàng)公司提供了令人信服的證據(jù)，證明一種含有這些突變拷貝的疫苗可以催化人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生T細(xì)胞，使其具備尋找、攻擊和摧毀所有癌細(xì)胞的能力。

　　2017年12月，BioNTech與生物技術(shù)巨頭基因泰克(Genentech)合作，開(kāi)始在癌癥患者身上進(jìn)行大規(guī)模的疫苗試驗(yàn)。目前正在進(jìn)行的試驗(yàn)針對(duì)的是至少10種實(shí)體癌癥，目標(biāo)是在全球范圍內(nèi)招募560名以上的患者。

　　點(diǎn)評(píng)：這兩家公司正在設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)技術(shù)，以更低的成本、更快的速度生產(chǎn)數(shù)以千計(jì)的個(gè)性化定制疫苗。這同時(shí)也將帶來(lái)一個(gè)棘手的問(wèn)題，因?yàn)檠兄七@種疫苗需要對(duì)患者的腫瘤進(jìn)行活檢，對(duì)其DNA進(jìn)行測(cè)序和分析，并將這些信息迅速送往生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。疫苗一旦生產(chǎn)出來(lái)，需要及時(shí)送到醫(yī)院，延誤可能是致命的。

　　可穿戴心電儀

　　重要性：監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)和技術(shù)的進(jìn)步使得人們更容易通過(guò)可穿戴設(shè)備持續(xù)監(jiān)控自己的心臟健康。

　　主要玩家：AliveCor、蘋(píng)果

　　可及性：現(xiàn)在

　　健康檢測(cè)裝置并不是嚴(yán)肅意義上的醫(yī)療設(shè)備。劇烈的鍛煉或松松的表帶都會(huì)干擾讀取脈搏的傳感器。但是心電圖，則是醫(yī)生用來(lái)在異常情況引起中風(fēng)或心臟病發(fā)作之前進(jìn)行診斷，需要去診所檢查，因此人們經(jīng)常無(wú)法及時(shí)接受檢查。

　　由于新的法規(guī)和軟硬件的創(chuàng)新，心電監(jiān)測(cè)智能手表成為可能，它提供了一種接近醫(yī)療設(shè)備精度的可穿戴設(shè)備的便利性。

　　硅谷初創(chuàng)公司AliveCor推出了一款與蘋(píng)果手表兼容的腕帶，于2017年獲得FDA批準(zhǔn)。該腕帶可以檢測(cè)出心房顫動(dòng)，這是導(dǎo)致血栓和中風(fēng)的常見(jiàn)原因。去年，蘋(píng)果發(fā)布了自己帶有心電圖(ECG)功能的手表。不久后，健康設(shè)備公司W(wǎng)ithings也宣布了發(fā)布一款配備心電圖手表的計(jì)劃。

　　目前的可穿戴設(shè)備仍然只使用一個(gè)傳感器，而真正的心電圖有12個(gè)傳感器。當(dāng)下還沒(méi)有一種可穿戴設(shè)備可以診斷心臟病。

　　點(diǎn)評(píng)：但這可能會(huì)很快改變。去年秋天，AliveCor向美國(guó)心臟協(xié)會(huì)提交了一個(gè)應(yīng)用程序和雙傳感器系統(tǒng)的初步結(jié)果，該系統(tǒng)可以檢測(cè)到某種類(lèi)型的心臟病發(fā)作。

　　參考資料：

　　1）10 Breakthrough Technologies 2019,curated by Bill Gates

　　2）Bill Gates:How we’ll invent the futur

　　文章來(lái)源：生物探索