直击科技之巅！麻省理工科技华尔街日报评选的14大医疗领域突破科技（上）

《麻省理工科技评论》从2001年开始，每年都会出炉“10大跃进新技术”，即TR10（Technology Review 10），并预测其大规模零售业化的发展潜力，以及对生命体孤独和社会的重大不良影响。

这些新技术代表了当此前当今科技的发生变化此前沿和愿景发生变化正向，集中会反映了近年来当今科技发生变化的新特点和新趋势，将引领面向愿景的学术研究正向。其中会许多新技术曾经走向市场竞争，催生着金融业新技术的发生变化，大大地推动了经济社会发生变化和科技新颖。

正如《麻省理工科技评论》主编JasonPontin所说，跃进性新技术的概念非常简单，那就是尽可能给人们带给高总质量既有科技的解决方案。有些新技术是总工程师们天才创意的溶解；而有的则是研究者们对曾一度困扰他们的问题所放任的诸多想法的集大如此一来者（比如深达进修）。评选“10大跃进新技术”的目的不无论如何是向人们展示出新新新颖如此一来果，同时也是为了强调是生命体的聪明才智促生了这些新颖新技术。

因此动脉络（微信：vcbeat）将为你检验从2012年~2016年的自然科学系统设计领域的科技跃进。由于新技术非常迭短时间，因此只梳理已经有5年区域内的。鉴于文中篇幅太长，将分为上下两篇，每篇引介七种新技术。本文为上篇。这些新技术是为解决问题而生，将会大大地扩展生命体的潜能，也也许彻底改变当今的面貌，值得在愿景给予特别关切。

石墨烯盖PCR的控制系统内部设计由此可知

它能读取较长的基因相片，这有利于阐释遗传物质的繁复地区

如此一来熟期阶段：至少10年后

跃进点：将单链DNA拉过酶盖，监测氨基酸通向时磁性的微小彻底改变

必要性：遗传物质PCR非常短时间，非常便宜，非常不便，开启个性诊疗时代

该系统设计领域主要自发性：Oxford Nanopore

少有PCR新技术的发生变化历程，没有哪一个新技术像石墨烯盖PCR那样慢热。1996年普林斯顿该大学的Daniel Branton、加州该大学的David Deamer及其同事，在新泽西州发达国家该研究员院刊PNAS杂志上首次撰写文中宣称新，可以用膜通道监测多核苷酸序列。能用石墨烯盖开展PCR的理念是非常直观的：让DNA氨基酸一个个通向石墨烯盖，同时短时间速核对每一个氨基酸。和其他DNAPCR法则相比，它不须要系统设计于荧光路易斯酸来核对氨基酸或敲除DNA原子或者缩减相片，能短时间速发现基因比如说等具体情况。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创建者的Oxford Nanopore该公司，验证了石墨烯盖PCR的零售业技能。 该新技术给与了一种法则，使遗传物质PCR非常短时间，非常便宜，并且足够不便，让眼科医生作为最常规的PCR法则，开创了与众不同自然科学的时代，不过比率层面还有待提高。

相比较是2012年，Oxford Nanopore 该公司推出新了一种掌上石墨烯盖PCR仪MinION，不便携带也很便宜。它能读取较长的基因相片，这个平台的少于读长大约在5kb左右，不长能达到20kb，这有利于阐释遗传物质的繁复地区。MinION还可以插入平板电小脑的USB接口，在萤幕上上看出原始数据转换如此一来的表象孤独。已经有撰写的学术研究看出MinION相当实用，能准确PCR小遗传物质（比如病原体和酵母遗传物质），区分亲缘关系很近的病原体和大肠杆菌，读取生命体遗传物质的繁复地区等。

今年，哥伦比亚该大学的车靖岳（Jingyue Ju）和普林斯顿该大学的George Church教授共同开发新开发新了基于石墨烯盖的单原子边合如此一来边PCR（SBS）控制系统，对这一PCR新技术开展升级，打造了高通量的单原子石墨烯盖PCR平台。但目此前研究者打算通过减缓DNA序列通过石墨烯盖速度的手段提高此项PCR的准确度，毕竟目此前来看，该新技术尚不如此一来熟期。

普林斯顿大许多学生殖研究者乔纳森·佩里

生命体也有一种无论如何相同小哺乳动物等哺乳动物的卵原干酶，或可已是无尽的胎盘可能

如此一来熟期阶段：受质疑

跃进点：粗略酶分选新技术，从孩童腺肝细胞所含新了卵原干酶

必要性：在麻省理工学院中会大量培育卵原干酶，用药男同性恋不孕不育，甚至提早腺体早衰

该系统设计领域主要自发性：卡罗莱纳总医院、OvaScience、Jonathan Tilly

普林斯顿大许多学生殖研究者乔纳森·佩里（Jonathan Tilly，同时在卡罗莱纳总医院指导了一个生殖哺乳动物学中会心）学术研究文书工作团队，证明了了生命体也有一种无论如何相同小哺乳动物等哺乳动物的卵原干酶，或可已是无尽的胎盘可能。因为对于一个男同性恋来说，到了40岁之后，胎盘的量和总质量就会下降，“卵原干酶”的发现下半年为用药男同性恋不孕不育，甚至提早腺体早衰给与新法则。

这些卵原干酶来自于如此一来年男同性恋的腺体，概述男同性恋如此一来年后基本上也许产生属于自己胎盘。如果能在麻省理工学院中会大量培育这种卵原干酶，也意味著诊疗上享有了无尽的胎盘可能。这一发现对男同性恋胎盘量在出新生时就已被限定的传统观念观点产生单打独斗。

佩里文书工作团队曾在2004年首次证明了，雌性小哺乳动物在进入如此一来年后还能持续所制造出新卵母酶。其后佩里文书工作团队开发设计出新一个非常加粗略的酶分选新技术，并系统设计于该新技术从孩童腺肝细胞所含新了卵原干酶，得到的酶像小哺乳动物卵原干酶一样，能自发产生很强卵母酶特征的酶，这些卵母酶享有生命体腺肝细胞卵母酶的物理内外貌和遗传基因表示方式也。

佩里表示，学术研究下半年用于建立生命体卵原干酶库，最极其重要的是可能碰到法则让卵原干酶在导管生殖中会发育如此一来如此一来熟期的生命体卵母酶，以改进导管生殖的结果，并为不孕不育症给与新疗法。不过截止到目此前，卵原干酶基本上受到质疑，也并没有通过卵原干酶培育如此一来任何新生儿。

总部位于波士顿的OvaScience打算将佩里的文书工作零售业化。该该公司的联合创建者包含投资基金家Christoph Westphal和普林斯顿该大学抗衰老学术研究员David Sinclair，他们创建者了Sirtris Pharmaceuticals该公司，并于2008年以7.2亿美元的价格比出新售给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就筹募了4300万美元，用于追求干酶的怀孕用药和其他系统设计，目此前该公司运营极佳。

知觉移植，目此前基本上受到很多质疑

不太远的一天，当严重影响知觉丧失的病患可以从电子；也获得鼓励

如此一来熟期阶段：尚不如此一来熟期

跃进点：系统设计于知觉原始数据，频谱被锗显卡转换已是一个曾一度知觉的手段

必要性：为曾一度知觉缺失病症花钱修复性的移植

该系统设计领域主要自发性：Theodore Berger

这个思路是如此大胆，所以远在骨骼肌科学的主流之内外，西奥多·辛格（Theodore Berger）是这个行业有远见的早先的脚色。他是南加州该大学洛杉矶分校的哺乳动物科学总工程师和骨骼肌研究者，他不切实际在不太远的一天，当严重影响知觉丧失的病患可以从电子；也获得鼓励。

对小脑干蒙受阿尔茨海默病，中会风或损伤的人中会，冲击的骨骼肌元络络一般而言避免曾一度知觉产生。二十多年来，Berger内部设计了锗显卡，以建模这些骨骼肌元在短时间文书工作时所花钱的频谱处理，这项文书工作允许我们在一分钟区域内记住经验和知识。最终，Berger想要通过在小脑干中会植入这样的显卡来趋于稳定创造曾一度知觉的技能。

Berger通过线圈与小哺乳动物和猴子小脑干直接连接的锗显卡学术研究处理像实际骨骼肌元的接收者，并且在骨骼肌单极手术中会取得取得如此一来功。耳蜗；也鼓励了高达200,000聋人通过将声音转换为电频谱，并将其送达到听觉骨骼肌而听到。其他学术研究其他部门在盲人的人工视络膜层面取得了初步取得如此一来功。

Berger还与USC的哺乳动物科学总工程师Vasilis Marmarelis共同开发新，开始所制造小脑单极。 他们首先系统设计于来自小哺乳动物的艾利回活体。知道骨骼肌元频谱从艾利的上端漂移到另上端，学术研究其他部门送达随机高频率到艾利回，记录在各种地点的频谱，看看它们是如何变换，然后导出新描述变换的数学方程组，并且他们在计算机显卡中会意味着了这些方程组。系统设计于这些原始数据，Berger和他的文书工作团队建模了频谱被转换已是一个曾一度知觉的手段。

尽管有不确定性，Berger和他的同事多年来在总体规划生命体学术研究。 他还与他的该大学的诊断眼科医生共同开发新，测试系统设计于植入艾利回每侧的线圈来监测和预防措施严重影响癫痫病症的癫痫发作，甚至鼓励这些病症在小脑干中会寻觅知觉。

产此前DNA监测曾经发生变化到无创产此前基因监测（NIPT）阶段

目此前曾经可以通过母体内外周血抽取胚胎游离 DNA（cffDNA），开展侵入性疟疾

如此一来熟期阶段：已如此一来熟期

跃进点：通过剩下管母亲尿液中会的胚胎DNA对基因PCR

必要性：在胚胎出新生此前开展基因监测，也就是说多种基因缺陷病

该系统设计领域主要自发性：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

提到产此前DNAPCR就不能不说Illumina和Verinata。2013年1年末7号，Illumina——这家当今上最广泛系统设计于的DNAPCR仪的的产品以3.5亿美元收购了Verinata该公司。而Verinata不过是一家差不多还没有税收的实业该公司。观赏Illumina的是Verinata的先进新技术：对未出新生胚胎开展DNAPCR。这项新技术可以通过剩下管母亲尿液中会的胚胎DNA而监测唐氏症候群。在以此前，唐氏症候群监测意味著要从卵母酶或骨髓中会给与胚胎的酶，这些手段都很强一定的流产风险。

能用母亲的尿液可以给与胚胎遗传物质接收者，一些病症为了认识自己的遗传基因性疟疾或诸如癌症等疟疾而接受遗传物质PCR，但是将来生命体无需等到复发了才去花钱PCR，在出新生时就知道关的的接收者。根据中会国香港研究者卢煜明的学术研究，母亲尿液中会游离的DNA中会有15%是来自于胚胎。

通过短时间速的DNAPCR新技术，这些相片可以发生变化为大量的接收者，不过其后，Verinata的创建者、斯坦福该大学哺乳动物物理学家Stephen Quake马上发现，能用母亲尿液中会的胚胎DNA除了可以侵入性生殖细胞间歇性内外，还可以对胚胎开展全遗传物质PCR，这样就可以在胚胎出新生此前也就是说患有囊性增生（cystic fibrosis）、β-地中会海贫血症以及自闭症等风险。而且这项基因监测如此一来本多年来在下降。

目此前，曾经发生变化到无创产此前基因监测（NIPT）阶段，这项新技术是通过母体内外周血抽取胚胎游离 DNA（cffDNA），开展侵入性如唐氏综合征，RhARTSVISION，性生殖细胞间歇性，以及胚胎女性，是PCR中会单打独斗甚为猛烈的系统设计领域。无创产此前基因监测在全球，相比较是在低税收和中会等税收发达国家逐渐普及。不过产此前监测让眼科医生面临的法律与道德自愿变得非常加繁复，近日帅朝阳街道释出新了通报，无创产此前侵入性和病患试点年底中止，侵入性管理机构需获得属于自己拳击手许可证书。孩童可以决定是否对自己的遗传物质开展PCR，而未出新生的胚胎是不能对此表示意见的。这些接收者才会不良影响人的一生。甚至有人重申给与监测的服务商，一定会将其报告限制在20种左右最相似的严重影响疟疾中会。

深达进修新技术推动人小脑向此前发生变化的一个中心意志力

为眼科医生给与可另加的循证用药方案，曾经意味着鼓励眼科医生花钱出新非常好的各项政策

如此一来熟期阶段：打算系统设计于

跃进点：骨骼肌络络深达进修线性，使骨骼肌络络的技能大大提高

必要性：试由此可知建模小脑干的文书工作手段，提高诊疗效率，相比较在甲状腺用药系统设计领域力由此可知意味着精准用药

该系统设计领域主要自发性：雅虎、雅虎、新产品、IBM、微软、Facebook、百度等

深达进修是和人小脑的发生变化深达结合在三人的。其实，深达进修并不是新生事物，它是传统观念骨骼肌络络（Neural Network）的发生变化。骨骼肌络络学术研究系统设计领域的领军者Hinton在2006年重申了骨骼肌络络深达进修线性，使骨骼肌络络的技能大大提高，向支持向量机发出新单打独斗。Hinton和他的许多学生Salakhutdinov在顶尖学术刊物《Scince》上撰写了一篇文中，开启了深达进修的篇章。

深达进修的一个中心就是线性，线性框架也经历了一个短时间速迭代的间隔，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种属于自己线性框架被不断重申，而其中会卷积骨骼肌络络（Convolutional Neural Network，CNN）非常是已是由此可知像识别控制系统最颇受欢迎的线性框架。目此前曾经在音韵识别控制系统、由此可知像识别控制系统等系统设计非常广泛。

在自然科学系统设计领域，以深达进修进一步将的人小脑，从进修在丰富的自然科学原始数据中会识别控制系统繁复方式也的线性，到为与众不同诊疗给与对表象当今论据的分析法则，如此一来到发现与 DNA 结合的酶质的序列特异性和怎样用其合力遗传物质病患以及与众不同用药，在自然科学全像上可提高分辨率、分析法则的广度和速度以及病患上带给了非常有意思的进步，甚至在口服开发新和非常广泛的用药干预上看出出新了很大的发展潜力。

相比较是雅虎，曾经如此一来了观赏深达进修和人小脑人才的磁铁。2013 年 3 年末，雅虎收购了一家实业企业，它的创建者是列治文该大学的计算机科学教授蒙茅斯·斯利——是赢得默克比赛的文书工作团队如此一来员。斯利会同时兼顾该大学和雅虎的文书工作，他说蓝由此可知“在这一系统设计领域中会重申构想，然后把它们用在真正的问题上“，这些问题包含由此可知像识别控制系统、查找，和自然语言阐释。

2012年6年末，雅虎展示出新了以此前最主要的骨骼肌络络之一，其中会享有高达10亿个连接。由斯坦福该大学计算机科学教授吴恩达和雅虎学术研究员艾伦·迪安随同的文书工作团队，给控制系统展示出新了一千万张从YouTubu视频中会随机考虑的相片。软件框架中会的一个建模骨骼肌元专门识别控制系统猫的由此可知像，其他专注于人脸、黄色的花朵，以及其他重力场。由于深达进修的技能，即使没人曾经概念或标记过，控制系统也识别控制系统了这些独立的对象。IBM的托马斯在甲状腺精准用药系统设计领域，尽可能在几秒区域内检验数十年癌症用药历史中会的150万份病症记录，包含病历和病症用药结果，并为眼科医生给与可另加的循证用药方案，曾经意味着鼓励眼科医生花钱出新非常好的各项政策。

在2011年到2015年的五年时间，人小脑系统设计领域的Corporation银行贷款从2.82亿美元增长速度到2015年的23.88亿美元，而Corporation量也从67起增长速度到397起。以雅虎、新产品、IBM、微软、Facebook为代表的等行业巨头打算通过Corporation开展金融业布局。

CRISPR的文书工作控制系统内部设计，实验性地能用RNA

通过基因总编辑携带定向基因的灵长类哺乳动物的技能，为研究者学术研究与遗传基因关的的疟疾给与法则

如此一来熟期阶段：进入到病患

跃进点： 能用遗传物质来进行构建出新两只携带有特定基因基因的猴子

必要性：为生命体疟疾学术研究给与了属于自己有价值的来进行

该系统设计领域主要自发性：贵州省灵长类哺乳动物科学着重麻省理工学院，Jennifer Doudna（加州该大学伯克利分校），张峰（麻省理工学院），George Church（普林斯顿该大学）

研究者们认为，CRISPR可能是自20世纪70世纪末哺乳动物新技术时代开启以来出新现的最重要的新技术新技术。CRISPR控制系统很强查找和替换如此一来DNA的双重系统，可以让科学们通过替换如此一来氨基酸，得心应手的彻底改变DNA的系统。目此前曾经证明了，能用CRISPR可以用药小鼠的关节萎缩、罕见肝脏疟疾，使生命体酶免疫HIV等惊人的系统。在资本市场竞争上，都是千万美元级别的投资。Emmanuelle Charpentier在欧洲创建者了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna之此前与张锋共同创建者了Editas Medicine，留在Editas Medicine后她现在创建者了一家小该公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数病原体和古病原体中会发现的一种天然免疫控制系统，可用来牵制入侵的大肠杆菌及内外源DNA。最初试验的是一对出新生在昆明科灵哺乳动物科技有限该公司（Kunming Biomedical International）和滇南灵长类哺乳动物哺乳动物科学学术研究着重麻省理工学院里雌性**恒河猴明明和大姐。在**后，研究者用了新型DNA工程新技术CRISPR在生殖中会总编辑修改了3个基因。标志著CRISPR可以在灵长哺乳动物肝细胞完如此一来靶向遗传基因修饰。在过去几年，CRISPR由加州该大学伯克利分校、普林斯顿该大学、麻省理工学院等管理机构的学术研究其他部门开发设计出新来。这项新技术曾经开始发生变化研究者对遗传新技术的阐释，因为它可以让他们粗略并相对得心应手地彻底改变遗传物质。

CRISPR可以粗略并相对容易地，在生殖细胞上的某个特定部位彻底改变DNA，理论上，这项新技术可以在培养皿中会彻底改变任何哺乳动物酶一般来说的基因，包含生命体酶。CRISPR与更早的遗传物质总编辑法则：锌指核酸(ZFN)以及RNA激活因子样效应物核酸（TALEN）控制系统相似。但是后两种法则都是能用蛋 白质来定位靶序列，这些酶质一般而言很难转换如此一来且如此一来本低廉。CRISPR能用的是RNA，使得内部设计它们变得比较容易。

某个基因变异的必要性一般而言并不明确，它很才会病菌，也可能无论如何和某种疟疾间接关的，CRISPR可以鼓励学术研究其他部门碰到确实能病菌的基因。在是不是谁该享有CRISPR专利问题上，虽然还有疑虑，人们所称是Charpentier和Doudna推动了CRISPR总编辑的发生变化，张峰则是通过证明了它尽可能在真核酶中会起功用揭示了它的很大发展潜力，来自耶鲁大学自然科学院的George Church独立证明了了张锋的这一学术研究发现。

CRISPR愿景最有发展潜力的系统设计是，修复生命体组织中会的基因，可以用药诸如血友病、罕见代谢疟疾、阿拉巴马氏病和精神分裂症等基因疟疾。随着对CRISPR控制系统认识的加深，实验内部设计的优化翻修，看来其靶向效率会大大提高，CRISPR以及其引申新技术再也不会带给一场历史学上的很大变革。

完整的小脑干全像由此可知让骨骼肌研究者非常完整透彻地注意到小脑干在结构上

尤为精细的小脑干全像由此可知，第一次在酶水平上阐释了生命体小脑干，为骨骼肌研究者给与认识读其无穷繁复性的简要

如此一来熟期阶段：尚未无论如何如此一来熟期

跃进点：高分辨率，以20微米的尺度塑造出了生命体小脑干的在结构上

必要性：尽可能让骨骼肌研究者非常完整透彻地注意到小脑干在结构上，认识小脑干不同地区之间的相互功用，小脑在结构上及其对人蓄意的控制

该系统设计领域主要自发性：Katrin Amunts（德国尤利希学术研究中会心），Alan Evans（温哥华骨骼肌学学术研究员），Karl Deisseroth（斯坦福该大学）、圣路易斯华盛顿该大学

人小脑多年来是个神秘地带，生命体也多年来试由此可知认识人小脑的全部，“美洲小脑蓝由此可知”（重申在巨型计算机上对人小脑建模）、“新泽西州小脑蓝由此可知”（要从多个维度给与小脑干社交活动原始数据并对此建模）这些无疑的蓝由此可知，都在想法创建一个广泛的小脑干社交活动的相片。

小脑干由此可知谱的更早文书工作一定会要毫无疑问骨骼肌哺乳动物学家们，其中会最有名的一定会是吉尔德曼（Korbinian Brodmann）在20世纪初的文书工作。在此之此前，关于小脑干的不同地区负责不同系统的观点曾经随着颅相学的普及而兴起，在布洛卡（Broca）等艾利体的系统而得到强化。然而，吉尔德曼关切于艾利体的酶构筑，未从3D空间来建立小脑干的框架。3D小脑干框架的出新现，得益于法国骨骼肌哺乳动物学家Jean Talairach，他在于1967年重申一个3D的小脑干框架，与Tounoux 于1988年进一步完善此小脑干框架。

目此前最通用的codice_，是渥太华温哥华骨骼肌学术研究员（Montreal Neurological Institute，MNI）于90世纪末表所建立的MNI第一部codice_。在可追溯的想法中会，他们扫描了241个短时间志愿者的小脑干在结构上，按照Talairach小脑干由此可知谱的手段，系统设计于标志性的小脑干在结构上对每个受试者的小脑干开展标定，得到每个小脑干的AC-PC线和小脑干的直接侧面。目此前系统设计于非常为广泛的是ICBM152codice_，也是由MNI出新品，然而MNI305和ICBM152codice_中会未能正确地碰到每个小脑干的在结构上。

在德国尤利希学术研究中会心与MNI共同完如此一来的“Bigbrain”项目中会，建立了第一个酶级别的超高分辨率的小脑干3D框架：由7404个组织活体组如此一来的，分辨率达到20微米，差不多粗略到了原子级别。这个花了十年的地由此可知集，在IBM的鼓励下将它们数字化后背在三人，超完整3D小脑干框架的建立，下半年为今后骨骼肌全像给与一个非常加新标准的小脑干由此可知谱，也为今后建立新标准3D小脑干框架给与了属于自己途径。

完整的小脑干全像由此可知得益于新技术的新颖，比如德国尤利希学术研究中会心的Amunts打算开发新一种这样的新技术，系统设计于电磁波来重建小脑组织中会的骨骼肌纤维的三维在结构上。在斯坦福该大学的骨骼肌研究者和哺乳动物总工程师Karl Deisseroth的麻省理工学院开发新了一种名叫Clarity的新技术，允许研究者直接碰到完整小脑中会骨骼肌元和电容器的在结构上。今年7年末，新泽西州圣路易斯华盛顿该大学的一个学术研究小组称，他们绘出出新迄今最年底、最粗略的生命体小脑干由此可知谱，其中会97个生命体小脑干皮层地区此此前曾经描述过，属于首次出炉。

（文中会原始数据可能于络上公开资料）