直击科技之巅！麻省理工科技纽约时报评选的14大医疗领域突破科技（上）

《麻省理工生质科技评论家》从2001年开始，每年都可能会披露“10大突破新技术”，即TR10（Technology Review 10），并预测其大规模商业化的极致，以及对生质家庭和社可能会的重大直接影响。

这些新技术都是了当同一一段时间世上生质科技的工业发展同一一段时间沿和未曾来工业发展侧向，集中可能会反映了近年世上生质科技工业发展的新结构上和新趋势，将引领面向未曾来的研究者侧向。其中可能会许多新技术不太可能走向消费市场，主导着含业新技术的工业发展，前所未有地推动了城镇化工业发展和生质科技国际化。

正如《麻省理工生质科技评论家》杂志主编JasonPontin所感叹，开创性新技术的定义十分简单，那就是只能给人们带来高运动速率借助于生质科技的解决建议。有些新技术是工程师们天分创意的结晶；而有的则是研究小组们对依然困扰他们的情况所采取的诸多设法的发端者（比如厚度深造）。评选“10大突破新技术”的目的不仅仅是向人们重现新国际化如此一来果，同时也是为了凸显是生质的聪明才智促生了这些国际化新技术。

因此动脉新浪（微信：vcbeat）将为你比对从2012年~2016年的外科层面的生质科技突破。由于新技术愈来愈迭快，因此只梳理不太可能5年数的。鉴于文章通篇太短，将分为上下两篇，每篇介绍七种新技术。本文为上篇。这些新技术是为解决情况而生，将可能会前所未有地扩大生质的极致，也意味著忽略世上的风貌，格外在未曾来给予特别注意。

薄膜圆孔化学合如此一来的流程示意图

它能写入较短的等位基因录像，这更进一步理解等位线粒体的适合于范围

秋冬季：数10年后

突破点：将单链DNA拉过蛋白圆孔，扫描核酸横穿时磁性的微小忽略

优越性：等位线粒体化学合如此一来愈来愈快，愈来愈价格低廉，愈来愈只需，开端个性卫生保健的时代

该层面主要行动者：Oxford Nanopore

纵观化学合如此一来新技术的工业发展历程，无法哪一个新技术像薄膜圆孔化学合如此一来那；也慢热。1996年哈佛学院的Daniel Branton、加州学院的Did Deamer及其同僚，在American国际组织生质学院年刊PNAS新闻周刊上首次不止版文章说明，可以用膜管道扫描多核苷酸序列。透过薄膜圆孔完如此一来化学合如此一来的理念是十分直觉的：让DNA核酸一个个横穿薄膜圆孔，同时快速鉴定每一个核酸。和其他DNA化学合如此一来方式相比之下，它不需要常用萤光氢化来鉴定核酸或敲除DNA分子或者逐次录像，能快速挖掘不止等位基因比如说等情况。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创设的Oxford Nanopore日本公司，的测试了薄膜圆孔化学合如此一来的商业并能。 该新技术缺少了一种方式，使等位线粒体化学合如此一来愈来愈快，愈来愈价格低廉，并且充足只需，让牙医作为最这两项的化学合如此一来方式，发端了既有外科的的时代，不过精确率方面还有待提高。

特别是2012年，Oxford Nanopore 日本公司推不止了一种掌上薄膜圆孔化学合如此一来仪MinION，只需载有也很价格低廉。它能写入较短的等位基因录像，这个跨平台的平均读短大约在5kb近，最短能达到20kb，这更进一步理解等位线粒体的适合于范围。MinION还可以抽不止笔记本电大脑的USB分析方法程序，在结果显示屏上结果显示详细资料生如此一来的过程。不太可能不止版的研究者结果显示MinION相当实用，能精确化学合如此一来小等位线粒体（比如细菌和酵母等位线粒体），区分亲缘关系很近的细菌和病原体，写入生质等位线粒体的适合于范围等。

本年，哥伦比亚学院的车靖岳（Jingyue Ju）和哈佛学院的George Church讲师合作关系合作开发了基于薄膜圆孔的单分子边合如此一来边化学合如此一来（SBS）种系统，对这一化学合如此一来新技术完如此一来升级，订做了数据采集的单分子薄膜圆孔化学合如此一来跨平台。但目同一一段时间研究小组刚刚通过缓解DNA序列通过薄膜圆孔速率的方式提高此项化学合如此一来的精确度，毕竟目同一一段时间来看，该新技术尚不如此一来熟期。

哈佛大许多学卵巢分子昆虫学家吉米·布鲁克

生质也有一种相近小动质等动质的卵原细胞膜培养，或可如此一来无尽的受精卵可能

秋冬季：颇受揣测

突破点：粗略细胞膜分选新技术，从输卵管内提炼不止了卵原细胞膜培养

优越性：在芝加哥大学中可能会大量推展卵原细胞膜培养，用药女性不孕不育，甚至推迟输卵管早衰

该层面主要行动者：马萨诸塞医院、OvaScience、Jonathan Tilly

哈佛大许多学卵巢分子昆虫学家吉米·布鲁克（Jonathan Tilly，同时在马萨诸塞医院指导了一个卵巢分子生质学中可能会心）研究者的团队，得不止结论生质也有一种相近小动质等动质的卵原细胞膜培养，或可如此一来无尽的受精卵可能。因为对于一个女性来感叹，到了40岁不久，受精卵的存量和运动速率就可能会升高，“卵原细胞膜培养”的挖掘不止都未为用药女性不孕不育，甚至推迟输卵管早衰缺少新技术。

这些卵原细胞膜培养来自于刚不止**性的输卵管，感叹明女性刚不止生后无论如何意味著形如此一来一新受精卵。如果能在芝加哥大学中可能会大量推展这种卵原细胞膜培养，也意味著卫生保健上拥有了无尽的受精卵可能。这一挖掘不止对女性受精卵存量在祖父母时就已被限定的宗教性看法形如此一来关键时刻。

布鲁克的团队曾在2004年首次显然，雌性小动质在转回刚不止生后还能年中制造祖父母殖细胞膜。以后布鲁克的团队合作开发不止一个愈来愈加粗略的细胞膜分选新技术，并常用该新技术从输卵管内提炼不止了卵原细胞膜培养，给予的细胞膜像小动质卵原细胞膜培养一；也，能自发形如此一来具卵巢细胞膜特质的细胞膜，这些卵巢细胞膜拥有生质输卵管内卵巢细胞膜的质理外表和遗传表达种系统。

布鲁克声称，研究者都未用动手确立生质卵原细胞膜培养库，最关键的是可能认不止方式让卵原细胞膜培养在试管颇受精中可能会发育如此一来如此一来熟期的生质卵巢细胞膜，以改进试管颇受精的结果，并为不孕不育症缺少新疗法。不过截止到目同一一段时间，卵原细胞膜培养无论如何颇受到揣测，也并无法通过卵原细胞膜培养推展如此一来任何婴儿。

总胸部于波士顿的OvaScience刚刚将布鲁克的实习商业化。该日本公司的联合始创以外中国日本公司家Christoph Westphal和哈佛学院抗凝血研究者员Did Sinclair，他们创设了Sirtris Pharmaceuticals日本公司，并于2008年以7.2亿美元的售价不止售给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就募集了4300万美元，用动手追求细胞膜培养的生育用药和其他分析方法，目同一一段时间日本公司运营极好。

遗忘移植版，目同一一段时间无论如何颇受到很多揣测

不不远的一天，当比较严重遗忘忽视的病人可以从电子含品显像质给予设法

秋冬季：尚不如此一来熟期

突破点：常用遗忘详细资料，接收器被铝笔记本电脑转如此一来如此一来一个依然遗忘的方式

优越性：为依然遗忘缺失高血压动手重建性的移植版

该层面主要行动者：Theodore Berger

这个点子是如此新颖，所以不远大大脑生质学的主流之外，西奥多·贝克（Theodore Berger）是这个从业者不以为然的奠基者的角色。他是南南加州学院的生质外科工程师和大大脑研究小组，他不切实际在不不远的一天，当比较严重遗忘忽视的病人可以从电子含品显像质给予设法。

对大脑部遭颇受阿尔茨海默病，中可能会风或损伤的人中可能会，破坏的大大脑新浪络通常防止依然遗忘形如此一来。二十多年来，Berger设计了铝笔记本电脑，以演示这些大大脑在也就是说实习时所动手的接收器处理，这项实习允许我们在一分钟数记得经验和知识。最终，Berger想要通过在大脑部中可能会显像这；也的笔记本电脑来恢复创造依然遗忘的并能。

Berger通过灯丝与小动质和兔子大脑部外部相连的铝笔记本电脑研究者处理像实际大大脑的电子邮件，并且在大大脑一个大手术中可能会取得如此一来功。宫颈显像质设法了时是过200,000聋人通过将感觉转如此一来为电接收器，并将其发送到味觉大大脑而听到。其他研究者医护人员在聋的人工视新浪膜方面取得了进一步如此一来功。

Berger还与USC的生质外科工程师Vasilis Marmarelis合作关系，开始制造大脑一个大。 他们首先常用来自小动质的海马回腌。并不知道大大脑接收器从海马的尾端旋转到另尾端，研究者医护人员发送随机脉冲到海马回，记事在各种地点的接收器，看看它们是如何微分，然后导不止所述微分的数学等式，并且他们在计算机笔记本电脑中可能会付诸了这些等式。常用这些详细资料，Berger和他的的团队数学模型了接收器被转如此一来如此一来一个依然遗忘的方式。

尽管有不确定性，Berger和他的同僚仍然在规划生质研究者。 他还与他的学院的临床牙医合作关系，测试常用显像海马回每侧的灯丝来扫描和预防性比较严重大脑瘤高血压的大脑瘤癫痫，甚至设法这些高血压在大脑部中可能会找遗忘。

含同一一段时间DNA扫描不太可能工业发展到无创含同一一段时间等位基因扫描（NIPT）阶段

目同一一段时间不太可能可以通过母体外周血萃取胚胎游离 DNA（cffDNA），完如此一来肾结石营养不良

秋冬季：已如此一来熟期

突破点：通过剩余管母亲血浆中可能会的胚胎DNA对等位基因化学合如此一来

优越性：在胚胎祖父母同一一段时间完如此一来等位基因扫描，也就是说多种等位基因瑕疵病

该层面主要行动者：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

提到含同一一段时间DNA化学合如此一来就无法不感叹Illumina和Verinata。2013年1同年7号，Illumina——这家世上上最广为常用的DNA化学合如此一来仪的生含商以3.5亿美元并购了Verinata日本公司。而Verinata不过是服装店近乎还无法年收入的求职日本公司。吸引Illumina的是Verinata的先进新技术：对未曾祖父母胚胎完如此一来DNA化学合如此一来。这项新技术可以通过剩余管母亲血浆中可能会的胚胎DNA而扫描唐氏青光眼。在以同一一段时间，唐氏青光眼扫描意味著要从胎盘或人体内中可能会获取胚胎的细胞膜，这些方式都具一定的流含风险。

透过母亲的血浆可以获取胚胎等位线粒体电子邮件，一些高血压为了接触到自己的遗传病营养不良或诸如白血病等营养不良而接颇受等位线粒体化学合如此一来，但是将来生质必需等到病症了才去动手化学合如此一来，在祖父母时就并不知道涉及的电子邮件。根据中可能会国香港研究小组卢煜明的研究者，母亲血浆中可能会游离的DNA中可能会有15%是来自于胚胎。

通过快速的DNA化学合如此一来新技术，这些录像可以转化为大量的电子邮件，不过以后，Verinata的始创、斯坦福大许多学生质质理学家Stephen Quake很快挖掘不止，透过母亲血浆中可能会的胚胎DNA除了可以肾结石染色体异常外，还可以对胚胎完如此一来全等位线粒体化学合如此一来，这；也就可以在胚胎祖父母同一一段时间也就是说患有囊性纤维化（cystic fibrosis）、β-地中可能会海贫血症以及自闭症等风险。而且这项等位基因扫描合作开发如此一来本仍然在升高。

目同一一段时间，不太可能工业发展到无创含同一一段时间等位基因扫描（NIPT）阶段，这项新技术是通过母体外周血萃取胚胎游离 DNA（cffDNA），完如此一来肾结石如唐氏综合征，RhO，性染色体异常，以及胚胎双性恋，是化学合如此一来中可能会竞争最为十分激烈的层面。无创含同一一段时间等位基因扫描在全球，特别是在低年收入和中可能会等年收入国际组织逐渐风行。不过含同一一段时间扫描让牙医面临的法律与观念义务越来越愈来愈加适合于，近日卫计委发布了通知，无创含同一一段时间肾结石和用药示范正式中止，肾结石机构必须给予一新摔跤手许可证书。可以决定有否对自己的等位线粒体完如此一来化学合如此一来，而未曾祖父母的胚胎是无法反驳声称建议的。这些电子邮件可能可能会直接影响人的一生。甚至有人驳斥缺少扫描的运营商，应该将其报告限制在20种近最常见的比较严重营养不良中可能会。

厚度深造新技术推动电子计算机向同一一段时间工业发展的本体意志力

为牙医缺少可供为了让的循证用药建议，不太可能付诸设法牙医动手不止愈来愈好的决策

秋冬季：刚刚常用

突破点：大大脑厚度深造侦查算法，使大大脑的并能大大提高

优越性：试示意图演示大脑部的实习方式，提高医率，特别在用药层面初衷付诸熟练用药

该层面主要行动者：搜索引擎、搜索引擎、苹果、IBM、苹果公司、Facebook、搜狐等

厚度深造是和电子计算机的工业发展厚度结合在四人的。其实，厚度深造并不是新生事质，它是宗教性大大脑（Neural Network）的工业发展。大大脑研究者层面的领军者Hinton在2006年驳斥了大大脑厚度深造侦查算法，使大大脑的并能大大提高，向支持向量机发不止关键时刻。Hinton和他的许多学生Salakhutdinov在顶尖学术刊质《Scince》上不止版了一篇文章，开端了厚度深造的前言。

厚度深造的本体就是侦查算法，侦查算法静态也个人经历了一个快速渐进的一段时间段，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种一新侦查算法静态被不断驳斥，而其中可能会卷积大大脑（Convolutional Neural Network，CNN）愈来愈是如此一来示意图像比对最备受瞩目的侦查算法静态。目同一一段时间不太可能在词汇比对、示意图像比对等分析方法十分广为。

在外科层面，以厚度深造为基础的电子计算机，从深造在丰富的外科详细资料中可能会比对适合于种系统的侦查算法，到为既有卫生保健缺少对现实世上显然的熟悉研究，再到挖掘不止与 DNA 结合的蛋白质的序列特异性和怎；也用其协助等位线粒体用药以及既有用药，在外科核磁共振上可提数字化、熟悉研究的广度和速率以及用药上带来了十分令人吃惊的进步，甚至在药品合作开发和愈来愈广为的用药默许上结果显示不止了很大的极致。

特别是搜索引擎，不太可能如此一来了吸引厚度深造和电子计算机高层次的导线。2013 年 3 同年，搜索引擎并购了服装店求职大型企业，它的始创是安大略省学院的电子计算机讲师杰弗里·辛顿——是赢得默克比赛的的团队新如此一来员。辛顿可能会同时兼顾学院和搜索引擎的实习，他感叹原先“在这一层面中可能会驳斥企划案，然后把它们用在真正的情况上“，这些情况以外示意图像比对、侦查，和自然语言理解。

2012年6同年，搜索引擎重现了以前最大的大大脑之一，其中可能会拥有时是过10亿个相连。由斯坦福学院电子计算机讲师吴恩达和搜索引擎研究者员杰夫·泰利带领的的团队，给种系统重现了一千万张从YouTubu录像中可能会随机为了让的相片。软件静态中可能会的一个演示大大脑专门比对猫的示意图像，其他专注于人脸、深蓝色的小花，以及其他质体。由于厚度深造的并能，即使没人曾一度定义或标识过，种系统也比对了这些独立的对象。IBM的安德森在熟练用药层面，只能在几秒数比对数十年白血病用药历史中可能会的150万份高血压记事，以外不止有和高血压用药结果，并为牙医缺少可供为了让的循证用药建议，不太可能付诸设法牙医动手不止愈来愈好的决策。

在2011年到2015年的五年一段时间，电子计算机层面的Corporation资金从2.82亿美元上升到2015年的23.88亿美元，而Corporation存量也从67起上升到397起。以搜索引擎、苹果、IBM、苹果公司、Facebook为都是的等从业者巨头刚刚通过Corporation完如此一来含业布局。

CRISPR的实习流程，国际化性地透过RNA

通过等位基因编者载有定向基因的灵短目动质的并能，为研究小组研究者与遗传涉及的营养不良缺少方式

秋冬季：转回到用药

突破点： 透过等位线粒体工具构建不止两只载有有特定等位基因型的兔子

优越性：为生质营养不良研究者缺少了一新有用的工具

该层面主要行动者：贵州省灵短目生质外科中短期芝加哥大学，Jennifer Doudna（加州学院伯克利分校），张峰（芝加哥大学），George Church（哈佛学院）

研究小组们相信，CRISPR可能是自20世纪70年**质新技术的时代开端以来再次不止现的最重要的等位基因工程新技术。CRISPR种系统具侦查和替换DNA的双重新功能，可以让生质学们通过替换核酸，巧妙的忽略DNA的新功能。目同一一段时间不太可能断定，透过CRISPR可以用药大鼠的肌肉停滞、罕有肝脏营养不良，使生质细胞膜免疫HIV等前所未有的新功能。在资本消费市场上，都是千万美元高级别的投资。Emmanuelle Charpentier在拉丁美洲创设了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna之同一一段时间与张锋共同创设了Editas Medicine，离开Editas Medicine后她现在创设了服装店小日本公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数细菌和古细菌中可能会挖掘不止的一种天然免疫种系统，可用来抵抗入侵的病原体及外源DNA。年所试验的是一对祖父母在昆明科灵生质生质科技有限日本公司（Kunming Biomedical International）和云南灵短目动质生质外科研究者中短期芝加哥大学里雌性姊妹恒河猴明明和结缘。在体外颇受精后，研究小组用了新型DNA工程新技术CRISPR在颇受精卵中可能会编者修改了3个等位基因。21世纪CRISPR可以在灵短动质体内完如此一来基因表达遗传剪裁。在过去几年，CRISPR由加州学院伯克利分校、哈佛学院、芝加哥大学等机构的研究者医护人员合作开发不止来。这项新技术不太可能开始转化研究小组对化学合如此一来的理解，因为它可以让他们粗略并相比之下巧妙地忽略等位线粒体。

CRISPR可以粗略并相比之下容易地，在染色体上的某个特定胸部忽略DNA，同一一段时间提，这项新技术可以在黏附中可能会忽略任何动质细胞膜类型的等位基因，以外生质细胞膜。CRISPR与以前的等位线粒体编者方式：JAK限制性(ZFN)以及基因表达激活因子；也效应质限制性（TALEN）种系统完全相同。但是后两种方式都是透过蛋 白质来相比之下于靶序列，这些蛋白质通常不太可能生如此一来且合作开发如此一来本价格低廉。CRISPR透过的是RNA，使得设计它们越来越颇为容易。

某个等位基因变异的优越性通常并不具体，它很可能可能会致病，也可能仅仅和某种营养不良间接涉及，CRISPR可以设法研究者医护人员认不止毕竟能致病的基因。在究竟谁该拥有CRISPR商标注册情况上，虽然还有争议，人们普遍相信是Charpentier和Doudna推动了CRISPR编者的工业发展，张峰则是通过断定它只能在真核细胞膜中可能会起主导作用推断不止了它的很大极致，来自哈佛外科院的George Church独立断定了张锋的这一研究者挖掘不止。

CRISPR未曾来无庸置疑极致的分析方法是，重建生质组织中可能会的等位基因，可以用药诸如血友病、罕有代谢营养不良、亨廷顿氏病和精神病等等位基因营养不良。随着对CRISPR种系统接触的加剧，的种系统的构建改造，相信其基因表达效率可能会进一步提高，CRISPR以及其相异新技术终究可能会带来一场生质学史上的很大变革。

完整的大脑部核磁共振示意图让大大脑研究小组愈来愈基本熟悉地观察大脑部形态

极为精细的大脑部核磁共振示意图，第一次在细胞膜水平上解构了生质大脑部，为大大脑研究小组缺少接触到读其无穷适合于性的简介

秋冬季：尚未曾完全如此一来熟期

突破点：数字化，以20微米的大尺度展现了生质大脑部的形态

优越性：只能让大大脑研究小组愈来愈基本熟悉地观察大脑部形态，接触到大脑部各有不同范围之间的相互主导作用，大脑形态及其对人行为的依靠

该层面主要行动者：Katrin Amunts（西德尤利希研究者中可能会心），Alan Evans（蒙特利尔大大脑学研究者所），Karl Deisseroth（斯坦福学院）、密尔沃基斯坦福学院

大大脑仍然是个黑暗地带，生质也仍然试示意图接触到大大脑的全部，“拉丁美洲大大脑原先”（驳斥在巨型计算机上对大大脑数学模型）、“American大脑原先”（要从多个维度获取大脑部社区活动详细资料并反驳数学模型）这些雄心勃勃的原先，都在设法创建一个广为的大脑部社区活动的相片。

大脑部示意图谱的以前实习应该要归功于大大脑病理学家们，其中可能会无庸置疑名的应该是布鲁曼恩（Korbinian Brodmann）在20世纪初的实习。在此之同一一段时间，关于大脑部的各有不同范围负责各有不同新功能的看法不太可能随着颅相学的盛行而兴起，在布洛卡（Broca）等大小脑的新功能而给予强化。然而，布鲁曼恩注意于大小脑的细胞膜构筑，未曾从3D空间来确立大脑部的静态。3D大脑部静态的再次不止现，特别是在瑞士大大脑病理学家Jean Talairach，他在于1967年驳斥一个3D的大脑部静态，与Tounoux 于1988年进一步充分利用此大脑部静态。

目同一一段时间最常用的模版，是加拿大蒙特利尔大大脑研究者所（Montreal Neurological Institute，MNI）于90年都是所确立的MNI系列模版。在最早的设法中可能会，他们显像了241个也就是说志愿者的大脑部形态，按照Talairach大脑部示意图谱的方式，常用标志性的大脑部形态对每个颇受测者的大脑部完如此一来标定，给予每个大脑部的AC-PC线和大脑部的外部外观。目同一一段时间常用愈来愈为广为的是ICBM152模版，也是由MNI摄制，然而MNI305和ICBM152模版中可能会无法清楚地见到每个大脑部的形态。

在西德尤利希研究者中可能会心与MNI共同完如此一来的“Bigbrain”工程项目中可能会，确立了第一个细胞膜高级别的时是数字化的大脑部3D静态：由7404个组织腌组如此一来的，解析度达到20微米，近乎粗略到了分子高级别。这个花了十年的地示意图集，在IBM的设法下将它们数字化切除在四人，时是完整3D大脑部静态的确立，都未为这两项大大脑核磁共振缺少一个愈来愈加标准的大脑部示意图谱，也为这两项确立标准3D大脑部静态缺少了一新都能。

完整的大脑部核磁共振示意图特别是在新技术的国际化，比如西德尤利希研究者中可能会心的Amunts刚刚合作开发一种这；也的新技术，常用偏振光来重建腹腔中可能会的大大脑纤维的一维形态。在斯坦福学院的大大脑研究小组和生质工程师Karl Deisseroth的芝加哥大学合作开发了一种原称Clarity的新技术，允许研究小组如此一来见到基本大脑中可能会大大脑和电路的形态。本年7同年，American密尔沃基斯坦福学院的一个研究者小组称，他们绘制不止在此之前最全面、最粗略的生质大脑部示意图谱，其中可能会97个生质大脑部皮层范围此同一一段时间从未曾所述过，仅指首次披露。

（这段话可能会详细资料叫作新浪上公开详细资料）