發布日期：2019-03-04
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。其中涉及醫療健康的有以下幾個：
早產預測
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學上最棘手的問題之一：大約十分之一的嬰兒早產。
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。現在，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，研究人員已經開始開發血液檢測癌癥(通過從腫瘤細胞中發現DNA)和產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，這些基因與早產相關。這讓他能夠識別出可能早產的女性。一旦得到警告，醫生可以采取措施避免早產，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和他的合作者創辦了一家名為Akna Dx的公司，將其商業化。
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，包括使貧窮國家數百萬兒童無法正常生長的疾病。
主要玩家：麻省總醫院
可及性：現在用于成人，2019年開始嬰兒試驗
環境腸道功能障礙(EED)可能是你從未聽說過的花費最昂貴的疾病之一。它的特點是腸道發炎、容易滲漏和吸收營養不良，在貧窮國家很普遍，這也是許多人營養不良、發育遲緩、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現它將有助于醫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不實用。
因此，波士頓麻省總醫院(MGH)的病理學家兼工程師Guillermo Tearney開發了一種小型設備，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( OCT )的設備上。這使得衛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的團隊已經開發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只摧毀癌細胞。
目前，科學家們即將商業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揮作用，它就能通過獨特的突變觸發人體免疫系統識別腫瘤，從而有效地消滅多種癌癥。
與傳統化療不同的是，這種疫苗利用人體的自然防御系統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現任何游離的癌細胞。
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百甚至數千種特定的突變，其中大多數是每個腫瘤所特有的。
幾年后，一家名為BioNTech的德國初創公司提供了令人信服的證據，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產生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技術，以更低的成本、更快的速度生產數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現場。疫苗一旦生產出來，需要及時送到醫院，延誤可能是致命的。
可穿戴心電儀
重要性：監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監控自己的心臟健康。
主要玩家：AliveCor、蘋果
可及性：現在
健康檢測裝置并不是嚴肅意義上的醫療設備。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，則是醫生用來在異常情況引起中風或心臟病發作之前進行診斷，需要去診所檢查，因此人們經常無法及時接受檢查。
由于新的法規和軟硬件的創新，心電監測智能手表成為可能，它提供了一種接近醫療設備精度的可穿戴設備的便利性。
硅谷初創公司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，蘋果發布了自己帶有心電圖(ECG)功能的手表。不久后，健康設備公司Withings也宣布了發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向美國心臟協會提交了一個應用程序和雙傳感器系統的初步結果，該系統可以檢測到某種類型的心臟病發作。(顧然)
參考資料：
1）10 Breakthrough Technologies 2019, curated by Bill Gates
2）Bill Gates: How we’ll invent the futur
來源：生物探索
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