自2001年起，《麻省理工科技評論》每年都會評選出當年的“十大突破性技術”。2019年2月27日，“十大突破性技術”名單如約而至。與往年不同的是，今年《麻省理工科技評論》邀請了比爾?蓋茨作為客座評選人，他全程參與了評選工作，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名單來看，包括靈巧機器人（Robot dexterity）、核能新浪潮（New-wave nuclear power）、早產(chǎn)預測（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）、無下水道衛(wèi)生間（Sanitation without sewers）、流利對話的AI助手（Smooth-talking AI assistants），正如比爾?蓋茨在序中所說，這是一個值得努力的未來。其中涉及醫(yī)療健康的有以下幾個：

　　早產(chǎn)預測

　　重要性：每年有1500萬嬰兒過早出生，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：可以在五年內進入臨床

　　一個簡單的血液測試可以預測孕婦是否有早產(chǎn)的危險。我們的遺傳物質主要存在于細胞內。但是少量的“無細胞”DNA和RNA也漂浮在我們的血液中，通常是由垂死細胞釋放的。在孕婦體內，這種游離的遺傳物質碎片主要來自于胎兒、胎盤和母親的細胞。

　　斯坦福大學(Stanford)的生物工程師Stephen Quake找到了一種方法來解決醫(yī)學上最棘手的問題之一：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抓取細胞的信息，例如對腫瘤進行活檢或穿刺孕婦的腹部進行羊膜穿刺術?，F(xiàn)在，檢測和分析血液中少量的無細胞遺傳物質更容易。在過去的幾年里，研究人員已經(jīng)開始開發(fā)血液檢測癌癥(通過從腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)DNA)和產(chǎn)前篩查唐氏綜合癥等病癥的方法。

　　這些條件的檢測依賴于尋找DNA中的基因突變。另一方面，RNA是調控基因表達的分子，能決定一個基因產(chǎn)生多少蛋白質。通過對母親血液中自由漂浮的RNA進行測序，Quake篩選出七個基因表達的波動，這些基因與早產(chǎn)相關。這讓他能夠識別出可能早產(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會。

　　點評：血液檢測背后的技術快速、簡單，每項檢測不到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圖像，無需麻醉，即使在嬰兒和兒童中也是如此。該設備可以更容易地篩查和研究腸道疾病，包括使貧窮國家數(shù)百萬兒童無法正常生長的疾病。

　　主要玩家：麻省總醫(yī)院

　　可及性：現(xiàn)在用于成人，2019年開始嬰兒試驗

　　環(huán)境腸道功能障礙(EED)可能是你從未聽說過的花費最昂貴的疾病之一。它的特點是腸道發(fā)炎、容易滲漏和吸收營養(yǎng)不良，在貧窮國家很普遍，這也是許多人營養(yǎng)不良、發(fā)育遲緩、永遠達不到正常身高的原因之一。沒有人確切知道是什么導致了這種疾病，以及如何預防或治療。

　　通過實際的篩查來發(fā)現(xiàn)它將有助于醫(yī)務工作者知道何時以及如何進行干預。目前已有針對嬰兒的治療方法，但診斷和研究這些幼兒腸道內的疾病通常需要對其進行麻醉，并將一根內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)不實用。

　　因此，波士頓麻省總醫(yī)院(MGH)的病理學家兼工程師Guillermo Tearney開發(fā)了一種小型設備，可以用來檢查腸道是否有EED的跡象，甚至可以進行組織活檢。與內窺鏡不同的是，它在基層護理中使用起來很簡單。

　　Tearney的膠囊里裝有微型顯微鏡，附在一根可彎曲的線型導管上（提供電力和照明），被連接到一種叫做光學相干斷層成像系統(tǒng)(OCT)的設備上。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，消毒并重復使用。它還帶有以單細胞分辨率拍攝消化道表面的技術，以及捕捉幾毫米深度的三維橫截面的技術。

　　該技術有多種應用：在MGH，它被用來檢測Barrett食管（巴雷特食管），一種食道癌的前兆。對于EED來說，Tearney的團隊已經(jīng)開發(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行了測試，那里的兒童EED非常普遍，嬰兒試驗計劃在2019年進行。

　　點評：這個小探針將幫助研究人員回答有關EED進展的問題，例如它影響哪些細胞以及是否涉及細菌，并評估干預措施和潛在治療方法。

　　定制癌癥疫苗

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

　　主要玩家：BioNTech、基因泰克

　　可及性：在人體試驗中。這種療法通過識別每個腫瘤特有的突變，刺激人體的自然防御系統(tǒng)只摧毀癌細胞。

　　目前，科學家們即將商業(yè)化首個個性化癌癥疫苗。如果這種疫苗能像人們希望的那樣發(fā)揮作用，它就能通過獨特的突變觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)識別腫瘤，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胞，從而限制了對健康細胞的損害。在初始治療后，攻擊性免疫細胞也可以警惕發(fā)現(xiàn)任何游離的癌細胞。

　　2008年，人類基因組計劃(Human Genome Project)完成五年后，當遺傳學家發(fā)表了第一個癌癥腫瘤細胞序列時，這種疫苗的可能性就開始成形。

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

　　幾年后，一家名為BioNTech的德國初創(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細胞，使其具備尋找、攻擊和摧毀所有癌細胞的能力。

　　2017年12月，BioNTech與生物技術巨頭基因泰克(Genentech)合作，開始在癌癥患者身上進行大規(guī)模的疫苗試驗。目前正在進行的試驗針對的是至少10種實體癌癥，目標是在全球范圍內招募560名以上的患者。

　　點評：這兩家公司正在設計新的生產(chǎn)技術，以更低的成本、更快的速度生產(chǎn)數(shù)以千計的個性化定制疫苗。這同時也將帶來一個棘手的問題，因為研制這種疫苗需要對患者的腫瘤進行活檢，對其DNA進行測序和分析，并將這些信息迅速送往生產(chǎn)現(xiàn)場。疫苗一旦生產(chǎn)出來，需要及時送到醫(yī)院，延誤可能是致命的。

　　可穿戴心電儀

　　重要性：監(jiān)管機構的批準和技術的進步使得人們更容易通過可穿戴設備持續(xù)監(jiān)控自己的心臟健康。

　　主要玩家：AliveCor、蘋果

　　可及性：現(xiàn)在

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

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

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

　　目前的可穿戴設備仍然只使用一個傳感器，而真正的心電圖有12個傳感器。當下還沒有一種可穿戴設備可以診斷心臟病。

　　點評：但這可能會很快改變。去年秋天，AliveCor向美國心臟協(xié)會提交了一個應用程序和雙傳感器系統(tǒng)的初步結果，該系統(tǒng)可以檢測到某種類型的心臟病發(fā)作。

　　參考資料：

　　1）10 Breakthrough Technologies 2019,curated by Bill Gates

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

　　文章來源：生物探索