直击科技之巅！麻省理工科技评论评选的14大保健领域突破科技（上）

《MIT科技评论》从2001年开始，每年都会暂定“10大突破最初技术”，即TR10（Technology Review 10），并预测其大规模娱乐业化的潜能，以及对生命体孤独和社会的关键官能负面影响。

这些最初技术都有了近期正因如此球官能科技的其发展年一个中心和未曾来其发展斜向，集中都反映了近年来正因如此球官能科技其发展的最初特点和最初趋势，将引领面向未曾来的分析斜向。其中都许多最初技术之年前走向市场，主导着含业最初技术的其发展，相当大地推动了经济社会其发展和科技行销。

正如《MIT科技评论》主笔出版JasonPontin所说，突破官能最初技术的概念比较简单，那就是都能给人们带来高数量级运用科技的解决办法。有些最初技术是总工程师们天分行销的结晶；而有的则是科学知识家们对稍长期困扰他们的缺陷所采取的诸多为了让的集大成者（比如厚度研读）。评选“10大突破最初技术”的目的不意味著是向人们展览最初行销成果，同时也是为了阐释是生命体的聪明才智促生了这些行销最初技术。

因此淋巴网络（微信：vcbeat）将为你挑选从2012年~2016年的病理学教育领域的科技突破。由于最初技术不够迭快，因此只梳理最近5年仅只的。鉴于篇文章篇幅太稍长，将可分上下两篇，每篇介绍七种最初技术。本文为上篇。这些最初技术是为解决缺陷而生，将会相当大地延展生命体的期望，也有不会偏离正因如此球官能的本来面目，值得在未曾来给予特别关注。

nm下端线粒体的流程上图

它能读写不稍长的基因物质片段，这有助于解释线粒体的多样范围

早熟：至少10年后

突破点：将核酸DNA拉过蛋白质下端，探测氨基酸横越时电导的微小偏离

必要官能：线粒体线粒体不够快，不够廉价，不够便捷，启动时个官能卫生保健的时代

该教育领域主要举例来说：Oxford Nanopore

纵观线粒体最初技术的其发展心路历程，无法哪一个最初技术像nm下端线粒体那样慢热。1996年纽约该大学的Daniel Branton、哥伦比亚该大学的David Deamer及其同事，在American国家科学知识院的有PNAS杂志上首次发表篇文章指成，可以用膜连接处探测多核苷酸序列。借助nm下端顺利进行线粒体的想法是更为细致的：让DNA氨基酸一个个横越nm下端，同时较快比对每一个氨基酸。和其他DNA线粒体工具相对，它不须要一般来说荧光路易斯酸来比对氨基酸或敲除DNA小分子或者扩增片段，能较快推断出基因物质易位等持续官能。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创设的Oxford NanoporeAmerican公司，显然了nm下端线粒体的娱乐业灵活官能。 该最初技术都有了一种工具，使线粒体线粒体不够快，不够廉价，并且足够便捷，让内科医生作为最常规的线粒体工具，开创了个官能化病理学的的时代，不过准确率层面还有待更高。

尤为是2012年，Oxford Nanopore American公司推成了一种掌上nm下端线粒体仪MinION，便捷可携带也很廉价。它能读写不稍长的基因物质片段，这个平台的平均读稍长大约在5kb左右，最稍长能超过20kb，这有助于解释线粒体的多样范围。MinION还可以插入打印机的USB接口，在画面上说明了数据集转化成的过程。最近发表的分析说明了MinION更为比较简单，能准确线粒体小线粒体（比如病菌和酵母线粒体），区分亲缘关系很近的病菌和染大肠杆菌，读写生命体线粒体的多样范围等。

上周，哥伦比亚该大学的车靖岳（Jingyue Ju）和纽约该大学的George Church系主任合作开发新了基于nm下端的单小分子边合成边线粒体（SBS）管理系统，对这一线粒体最初技术顺利进行升级，打造了高通量的单小分子nm下端线粒体平台。但在此之年前科学知识家正意上图通过减缓DNA序列通过nm下端更快的方式为更高此项线粒体的准确度，毕竟在此之年前来看，该最初技术尚不开花结果。

纽约该大学生殖细胞生命体学家的兄弟·班布里奇

生命体也有一种类似青蛙等动物的卵原体蛋白质质，或可踏入无尽的精子是从

早熟：受回应

突破点：精准蛋白质质分选最初技术，从成人生殖细胞内分离成了卵原体蛋白质质

必要官能：在的实验室中都大量孕育出卵原体蛋白质质，用药男官能不孕不育，甚至提早生殖细胞早衰

该教育领域主要举例来说：马萨诸塞总医院、OvaScience、Jonathan Tilly

纽约该大学生殖细胞生命体学家的兄弟·班布里奇（Jonathan Tilly，同时在马萨诸塞总医院个人兴趣了一个生殖细胞生命体学中都心）分析工作团队，显然了生命体也有一种类似青蛙等动物的卵原体蛋白质质，或可踏入无尽的精子是从。因为对于一个男官能来说，到了40岁之后，精子的生产量和数量级就会升高，“卵原体蛋白质质”的推断出下半年为用药男官能不孕不育，甚至提早生殖细胞早衰都有最初工具。

这些卵原体蛋白质质来自于幼小男官能的生殖细胞，说明男官能幼小后一直有不会构成最初的精子。如果能在的实验室中都大量孕育出这种卵原体蛋白质质，也显然卫生保健上享有了无尽的精子是从。这一推断出对男官能精子生产量在成生时就已被CD的传统意义观点构成挑战。

班布里奇工作团队曾在2004年首次显然，雌官能青蛙在转到幼小后还能持续制造成卵母蛋白质质。后来班布里奇工作团队研收到一个不够加精准的蛋白质质分选最初技术，并一般来说该最初技术从成人生殖细胞内分离成了卵原体蛋白质质，想得到的蛋白质质像青蛙卵原体蛋白质质一样，能自发构成具卵母蛋白质质特征的蛋白质质，这些卵母蛋白质质享有生命体生殖细胞内卵母蛋白质质的物理面孔和基因表达方式为在。

班布里奇表示，分析下半年用于确立生命体卵原体蛋白质质库，最关键的是不会认出工具让卵原体蛋白质质在试管受精中都分化成开花结果的生命体卵母蛋白质质，以革新试管受精的结果，并为不孕不育症都有最初疗法。不过总计到在此之年前，卵原体蛋白质质一直受到回应，也并无法通过卵原体蛋白质质孕育出成任何最初生儿。

的办公室座落在最初泽西的OvaScience正意上图将班布里奇的文书工作娱乐业化。该American公司的合组创始者都有高风险投资家Christoph Westphal和纽约该大学抗衰老副分析员David Sinclair，他们创设了Sirtris PharmaceuticalsAmerican公司，并于2008年以7.2亿美元的价格成售给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就募集了4300万美元，用于追求体蛋白质质的生育用药和其他分析工具，在此之年前American公司运营更佳。

心灵复刻，在此之年前一直受到很多回应

不更远的一天，当比较严重心灵失掉的染病人可以从电子植入物获取试上图

早熟：尚不开花结果

突破点：一般来说心灵数据集，路径被锂显卡转化踏入一个稍长期心灵的方式为

必要官能：为稍长期心灵缺失染病变来作复原官能的复刻

该教育领域主要举例来说：Theodore Berger

这个想法是如此平庸，所以远在脊髓科学知识的主流之外，西奥多·伯格（Theodore Berger）是这个从业人员不以为然的先驱者的女角。他是南哥伦比亚该大学洛杉矶分校的生命体科学总工程师和脊髓科学知识家，他设想在不更远的一天，当比较严重心灵失掉的染病人可以从电子植入物获取试上图。

对脊髓元遭受阿尔茨海默染病，中都风或损伤的人中都，严重破坏的脊髓元网络络通常防止稍长期心灵构成。二十多年来，Berger设计了锂显卡，以模拟这些脊髓元在正常文书工作时所来作的反馈论，这项文书工作允许我们在一分钟仅只忘记经验和知识。最终，Berger想要通过在脊髓元中都植入这样的显卡来恢复创造稍长期心灵的灵活官能。

Berger通过灯丝与青蛙和猩猩脊髓元结构上连接的锂显卡分析处理像实质脊髓元的反馈，并且在脊髓假体手术中都取得成功。耳蜗植入物试上图了超过200,000视障通过将音调转化为声波，并将其发送到听觉脊髓而听得。其他分析执法人员在盲人的人工视网络膜层面取得了进一步成功。

Berger还与USC的生命体科学总工程师Vasilis Marmarelis合作，开始制造脑假体。 他们首先一般来说来自青蛙的海马回切片。知道脊髓元路径从海马的一端移动到另一端，分析执法人员发送随一号机脉冲到海马回，记录在各种地点的路径，看看它们是如何微分，然后导成详细描述微分的数学定理，并且他们在计算一号机显卡中都发挥作用了这些定理。一般来说这些数据集，Berger和他的工作团队动态了路径被转化踏入一个稍长期心灵的方式为。

尽管有不确定官能，Berger和他的同事以年前在规划生命体分析。 他还与他的该大学的针灸内科医生合作，测试一般来说植入海马回每侧的灯丝来探测和防止比较严重病症染病变的病症发作，甚至试上图这些染病变在脊髓元中都追寻心灵。

含年前DNA探测之年前其发展到无创含年前基因物质探测（NIPT）下一阶段

在此之年前之年前可以通过不太不会外周血提炼出来早产其会 DNA（cffDNA），顺利进行乳癌疟疾

早熟：已开花结果

突破点：通过剩余管父亲血液循环中都的早产DNA对基因物质线粒体

必要官能：在早产成生年前顺利进行基因物质探测，排除多种基因物质缺陷染病

该教育领域主要举例来说：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

提到含年前DNA线粒体就很难不说Illumina和Verinata。2013年1年初7号，Illumina——这家正因如此球官能上最最常一般来说的DNA线粒体仪的生含商以3.5亿美元收购了VerinataAmerican公司。而Verinata不过是咖啡店几乎还无法收入的新创American公司。带给Illumina的是Verinata的先进最初技术：对未曾成生早产顺利进行DNA线粒体。这项最初技术可以通过剩余管父亲血液循环中都的早产DNA而探测马氏症。在以年前，马氏症探测显然要从胎盘或肾脏中都给予早产的蛋白质质，这些方式为都具一定的流含高风险。

借助父亲的血液循环可以给予早产线粒体反馈，一些染病变为了探究自己的基因官能疟疾或诸如癌症等疟疾而接受线粒体线粒体，但是将来生命体无需等到发染病了才去来作线粒体，在成生时就知道相关的反馈。根据中都国香港科学知识家卢煜明的分析，父亲血液循环中都其会的DNA中都有15%是来自于早产。

通过较快的DNA线粒体最初技术，这些片段可以彻底改变为大量的反馈，不过后来，Verinata的创始者、柏克莱哥伦比亚该大学生命体物理学家Stephen Quake很快推断出，借助父亲血液循环中都的早产DNA除了可以乳癌官能染色体精神状态外，还可以对早产顺利进行正因如此线粒体线粒体，这样就可以在早产成生年前排除患有囊官能支气管炎（cystic fibrosis）、β-地中都海贫血症以及自闭症等高风险。而且这项基因物质探测成本以年前在升高。

在此之年前，之年前其发展到无创含年前基因物质探测（NIPT）下一阶段，这项最初技术是通过不太不会外周血提炼出来早产其会 DNA（cffDNA），顺利进行乳癌如马氏综合征，RhARTSVISION，官能官能染色体精神状态，以及早产官能别，是线粒体中都竞争者最为激烈的教育领域。无创含年前基因物质探测在正因如此球，尤为是在低收入和中都等收入国家逐渐普及。不过含年前探测让内科医生面临的法律与道德义务变得不够加多样，亦同卫计委发行了通知，无创含年前乳癌和染病因试点正式取消，乳癌一号管理机构必须获取最初的职业许可证书。成人可以尽快是不是对自己的线粒体顺利进行线粒体，而未曾成生的早产是很难对此表示意见的。这些反馈不会会负面影响人的一生中。甚至有人提成都有探测的服务商，应该将其报告限制在20种左右最常见的比较严重疟疾中都。

厚度研读最初技术推动脑部向年前其发展的核心自我意识

为内科医生都有可供选择的循证用药设计方案，之年前发挥作用试上图内科医生来作成不够好的决策

早熟：正意上图一般来说

突破点：脊髓网络络厚度研读解法，使脊髓网络络的灵活官能大大更高

必要官能：意上图模拟脊髓元的文书工作方式为，更高卫生保健生产成本，尤为在癌症用药教育领域力上图发挥作用精准用药

该教育领域主要举例来说：苹果American公司、苹果American公司、苹果、IBM、微软、Facebook、贴吧等

厚度研读是和脑部的其发展厚度结合在独自的。其实，厚度研读并不是最初生事物，它是传统意义脊髓网络络（Neural Network）的其发展。脊髓网络络分析教育领域的领军者Hinton在2006年提成了脊髓网络络厚度研读解法，使脊髓网络络的灵活官能大大更高，向支持标量一号机收到挑战。Hinton和他的学生Salakhutdinov在顶尖学报《Scince》上发表了一篇篇文章，启动时了厚度研读的段落。

厚度研读的核心就是解法，解法三维也经历了一个较快子程序的周期，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种最初的解法三维被不断提成，而其中都卷积脊髓网络络（Convolutional Neural Network，CNN）不够是踏入上图像定位最炙手可热的解法三维。在此之年前之年前在话音定位、上图像定位等分析工具更为最常。

在病理学教育领域，以厚度研读为基础的脑部，从研读在丰富的病理学数据集中都定位多样方式为在的解法，到为个官能化卫生保健都有对现实正因如此球官能证据的分析，再到推断出与 DNA 结合的蛋白质质的序列特异官能和怎样用其协力线粒体染病因以及个官能化用药，在病理学显微上可更高分辨率、分析的精确性和更快以及染病因上带来了更为了不起的进步，甚至在药物开发新和不够最常的用药干预上说明了成了相当大的潜能。

尤为是苹果American公司，之年前成了带给厚度研读和脑部英才的磁铁。2013 年 3 年初，苹果American公司收购了咖啡店新创企业，它的创始者是多伦多该大学的计算一号机科学知识系主任杰弗里·辛顿——是蝉联默克比赛的工作团队领导者。辛顿会同时兼顾该大学和苹果American公司的文书工作，他说设计方案“在这一教育领域中都提成构想，然后把它们用在根本的缺陷上“，这些缺陷都有上图像定位、搜索，和自然语言解释。

2012年6年初，苹果American公司展览了当时仅次于的脊髓网络络之一，其中都享有超过10亿个连接。由柏克莱哥伦比亚该大学计算一号机科学知识系主任吴恩达和苹果American公司副分析员杰夫·迪安带领的工作团队，给管理系统展览了一千万张从YouTubu视频中都随一号机选择的上图片。软件三维中都的一个模拟脊髓元专为定位猫的上图像，其他专注于人脸、黄色的花朵，以及其他球体。由于厚度研读的灵活官能，即使没人曾多次概念或标记过，管理系统也定位了这些独立的对象。IBM的戴维斯在癌症精准用药教育领域，都能在几秒仅只挑选数十年癌症用药发展史中都的150万份染病变记录，都有染病历和染病变用药结果，并为内科医生都有可供选择的循证用药设计方案，之年前发挥作用试上图内科医生来作成不够好的决策。

在2011年到2015年的五年时间，脑部教育领域的收购资金从2.82亿美元增稍长到2015年的23.88亿美元，而收购生产量也从67起增稍长到397起。以苹果American公司、苹果、IBM、微软、Facebook为都有的等从业人员巨头正意上图通过收购顺利进行含业布局。

CRISPR的文书工作流程，行销官能地借助RNA

通过基因物质主笔可携带定向特异官能的哺乳类的灵活官能，为科学知识家分析与基因相关的疟疾都有工具

早熟：转到到染病因

突破点： 借助线粒体工具构筑成两只可携带有特定基因物质特异官能的猩猩

必要官能：为生命体疟疾分析都有了最初的众所周知的工具

该教育领域主要举例来说：云南省哺乳类生命体科学课题的实验室，Jennifer Doudna（哥伦比亚该大学伯克利分校），张峰（MIT学院），George Church（纽约该大学）

科学知识家们认为，CRISPR不会是自20世纪70七十年**命体最初技术的时代启动时以来成现的最重要的基因物质工程最初技术。CRISPR管理系统具搜索和取而代之DNA的双重特官能，可以让科学知识们通过取而代之氨基酸，轻松的偏离DNA的特官能。在此之年前之年前证实，借助CRISPR可以用药小鼠的肌肉衰退、罕见肝脏疟疾，使生命体蛋白质质免疫HIV等惊人的特官能。在储蓄市场上，都是千万美元高至的投资。Emmanuelle Charpentier在欧洲创设了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna之年前与张锋合作创设了Editas Medicine，回到Editas Medicine后她现在创设了咖啡店小American公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数病菌和古病菌中都推断出的一种天然免疫管理系统，一般来说来牵制并吞的染大肠杆菌及外源DNA。最先飞行测试的是一对成生在昆明科灵生命体科技有限American公司（Kunming Biomedical International）和云南哺乳类生命体科学分析课题的实验室里雌官能**恒河猴明明和玲玲。在体外受精后，科学知识家用了最初型DNA工程最初技术CRISPR在受精卵中都主笔修改了3个基因物质。宣告CRISPR可以在灵稍长动球体内顺利进行靶向基因修饰。在过去几年，CRISPR由哥伦比亚该大学伯克利分校、纽约该大学、MIT学院等一号管理机构的分析执法人员研收到来。这项最初技术之年前开始彻底改变科学知识家对基因工程的解释，因为它可以让他们精准并相对轻松地偏离线粒体。

CRISPR可以精准并相对容易地，在官能染色体上的某个特定部位偏离DNA，理论上，这项最初技术可以在培养皿中都偏离任何动物蛋白质质种类的基因物质，都有生命体蛋白质质。CRISPR与早期的线粒体主笔工具：锌指核酸酶(ZFN)以及转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）管理系统类似。但是后两种工具都是借助蛋 白质来定位靶序列，这些蛋白质质通常很难转化成且成本高昂。CRISPR借助的是RNA，使得设计它们变得不够为容易。

某个基因物质变异的必要官能通常并不确切，它很不会会致染病，也不会意味著和某种疟疾间接相关，CRISPR可以试上图分析执法人员认出不会能致染病的特异官能。在究竟谁该享有CRISPR专利缺陷上，虽然还有争议，人们普遍认为是Charpentier和Doudna推动了CRISPR主笔的其发展，张峰则是通过证实它都能在真核蛋白质质中都起作用概述了它的相当大潜能，来自哈佛该学院的George Church独立证实了张锋的这一分析推断出。

CRISPR未曾来最有潜能的分析工具是，复原生命体组织中都的基因物质，可以用药诸如血友染病、罕见代谢疟疾、伯顿氏染病和精神分裂症等基因物质疟疾。随着对CRISPR管理系统认识到的加深，的系统的最佳化改造，相信其靶向生产成本会进一步更高，CRISPR以及其衍生最初技术终究会带来一场科学知识史上的相当大变革。

细致的脊髓元显微上图让脊髓科学知识家不够零碎透彻地仔细观察脊髓元结构上

相当精细的脊髓元显微上图，第一次在蛋白质质水平上剖析了生命体脊髓元，为脊髓科学知识家都有探究读其无穷多样官能的指南

早熟：尚未曾意味著开花结果

突破点：高分辨率，以20微米的尺度展现了生命体脊髓元的结构上

必要官能：都能让脊髓科学知识家不够零碎透彻地仔细观察脊髓元结构上，探究脊髓元不同范围相互间的相互作用，脑结构上及其对人行为的控制

该教育领域主要举例来说：Katrin Amunts（比利时尤利希分析中都心），Alan Evans（蒙特利尔脊髓学分析所），Karl Deisseroth（柏克莱哥伦比亚该大学）、圣路易斯杜克该大学

脑部以年前是个隐秘地带，生命体也以年前意上图探究脑部的正因如此部，“18世纪脑设计方案”（提成在巨型计算一号机上对脑部动态）、“American脑设计方案”（要从多个维度给予脊髓元大型活动数据集并对此动态）这些雄心勃勃的设计方案，都在为了让创建一个最常的脊髓元大型活动的上图片。

脊髓元上图解的早期文书工作应该要归功于脊髓Ernst们，其中都最广为人知的应该是布鲁德曼（Korbinian Brodmann）在20世纪初的文书工作。在此之年前，关于脊髓元的不同范围督导不同特官能的观点之年前随着颅相学的流行而兴起，在布洛卡（Broca）等大脑的特官能而想得到弱化。然而，布鲁德曼关注于大脑的蛋白质质构筑，未曾从3D空间来确立脊髓元的三维。3D脊髓元三维的成现，得益于法国脊髓ErnstJean Talairach，他在于1967年提成一个3D的脊髓元三维，与Tounoux 于1988年进一步系统化此脊髓元三维。

在此之年前最通用的C#，是和澳洲蒙特利尔脊髓分析所（Montreal Neurological Institute，MNI）于90年都有所确立的MNI系列C#。在最早的为了让中都，他们打印了241个正常志愿的脊髓元结构上，按照Talairach脊髓元上图解的方式为，一般来说标志官能的脊髓元结构上对每个受试者的脊髓元顺利进行可视，想得到每个脊髓元的AC-PC线和脊髓元的结构上轮廓。在此之年前一般来说不够为最常的是ICBM152C#，也是由MNI成品，然而MNI305和ICBM152C#中都无法清楚地碰到每个脊髓元的结构上。

在比利时尤利希分析中都心与MNI合作顺利进行的“Bigbrain”计划中都，确立了第一个蛋白质质高至的超高分辨率的脊髓元3D三维：由7404个组织切片组成的，分辨率超过20微米，几乎精准到了小分子高至。这个花了十年的修订版，在超级计算一号机的试上图下将它们因特网撕裂在独自，超细致3D脊髓元三维的确立，下半年为理应脊髓显微都有一个不够加标准化的脊髓元上图解，也为理应确立标准化3D脊髓元三维都有了最初的途径。

细致的脊髓元显微上图得益于最初技术的行销，比如比利时尤利希分析中都心的Amunts正意上图开发新一种这样的最初技术，一般来说偏振光来重建脑部中都的脊髓纤维的三维结构上。在柏克莱哥伦比亚该大学的脊髓科学知识家和生命体总工程师Karl Deisseroth的的实验室开发新了一种名为Clarity的最初技术，允许科学知识家并不须要碰到零碎脑中都脊髓元和电路的结构上。上周7年初，American圣路易斯杜克该大学的一个分析小组援引，他们绘制成迄今最正因如此面、最精准的生命体脊髓元上图解，其中都97个生命体脊髓元皮层范围此年前从未曾详细描述过，属于首次暂定。

（文中都数据集取自网络上未曾公开数据）