直击科技之巅！麻省理工科技评论评选的14大医疗领域跃升科技（上）

《康奈尔新能源评论家》从2001年开始，每年都会公告“10大有所突破技术开发计划”，即TR10（Technology Review 10），并预测其大规模零售化的潜质，以及或多或少类文明生活和社会的重大影响。

这些技术开发计划代表了当前在世界上新能源的工业发展一个中心和未能来会工业发展正向，集中的反映了近年来在世界上新能源工业发展的新近特征和新近趋势，将引领面向未能来会的分析正向。其中的许多技术开找到在走向市场，催生着蓄积业技术开发计划的工业发展，更大地倡导了社会的发展工业发展和新能源新颖近。

正如《康奈尔新能源评论家》编辑显露版JasonPontin所说，有所突破性技术开发计划的界定更加简单，那就是并能给人们随之而来高质量借助新能源的提供商。有些技术开发计划是土木工程们天才创意的结晶；而有的则是化学家们对经常性顾虑他们的解决办法所采取的诸多尝试的集大形同者（比如深达研读）。评选“10大有所突破技术开发计划”的用以不不太可能是向人们简介新近新颖近同类型面性，同时也是为了强调是人类文明的聪明才智促生了这些新颖近技术开发计划。

因此动脉网内（微信：vcbeat）将为你选取从2012年~2016年的自然自然科学运用于的新能源有所突破。由于技术开发计划更加迭迟，因此只推敲都只5年之内的。鉴于文章段落太长三，将分为上下两篇，每篇介绍七种技术开发计划。本文为上篇。这些技术开发计划是为解决解决办法而生，将会更大地扩展人类文明的经验，也有显然发生变化在世界上的面貌，值得在未能来会给予尤其关注。

nm圆孔脱氧核糖核酸的流程由此可知

它能存储不长三的遗传物质短片，这有助于说明了测序的简单地区

茁壮阶段性：至少10年后

有所突破点：将螺旋形DNA拉过蛋白圆孔，检查碱基横越时电导的或多或少发生变化

更进一步：测序脱氧核糖核酸更加迟，更加低廉，更加简便，掀开开朗宁远生一时期

该运用于主要大多数人：Oxford Nanopore

纵观脱氧核糖核酸技术开发计划的工业发展历程，不会哪一个技术开发计划像nm圆孔脱氧核糖核酸那由此可知慢热。1996年哈佛所大学的Daniel Branton、加州所大学的David Deamer及其同事，在新泽西州国家自然科学院的有PNASMagazine上首次发表文章援引，可以用膜通道检查多核苷酸数列。为了让nm圆孔进行时脱氧核糖核酸的理念是更加精确的：让DNA碱基一个个横越nm圆孔，同时短时间内解剖每一个碱基。和其他DNA脱氧核糖核酸新近方法相比，它不需要用到荧光试剂来解剖碱基或敲除DNA分子会或者扩增短片，能短时间内找到遗传物质易位等情况下。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创始的Oxford Nanopore的公司，解析了nm圆孔脱氧核糖核酸的零售能力也。 该技术开发计划给予了一种新近方法，使测序脱氧核糖核酸更加迟，更加低廉，并且够大简便，让心理医生作为最常规的脱氧核糖核酸新近方法，引领了与众不同自然自然科学的一时期，不过精确率尤其还有待提高。

常常是2012年，Oxford Nanopore 的公司推显露了一种掌上nm圆孔脱氧核糖核酸仪MinION，简便携带也很低廉。它能存储不长三的遗传物质短片，这个的平台的少于读长三大约在5kb约，很短能降到20kb，这有助于说明了测序的简单地区。MinION还可以插进笔记本电脑的USB接口，在摄像头上结果显示图表分解的反复。都只发表的分析结果显示MinION相当实用，能精确脱氧核糖核酸小测序（比如芽孢和酵母测序），分辨亲缘关系很近的芽孢和狂犬病，存储人类文明测序的简单地区等。

今年，哥伦比亚所大学的车靖岳（Jingyue Ju）和哈佛所大学的George Church任教密切合作开发计划了基于nm圆孔的单分子会边合形同边脱氧核糖核酸（SBS）系统，对这一脱氧核糖核酸技术开发计划进行时升级，打造了高通量的单分子会nm圆孔脱氧核糖核酸的平台。但现有化学家正竭力通过减缓DNA数列通过nm圆孔速度的方式为提高此项脱氧核糖核酸的精确度，毕竟现有来看，该技术开发计划已为不茁壮。

哈佛所大学配子生命体学家的兄弟·蒂利

人类文明也有一种相同狐狸等昆虫的卵原干肝细胞，或可视作无尽的精子举例

茁壮阶段性：受质疑

有所突破点：精确肝细胞分选技术开发计划，从形同人腺体内分离显露了卵原干肝细胞

更进一步：在柏克莱加州大学中的大量培植卵原干肝细胞，则有科手术未能婚不孕不育，甚至推迟腺体早衰

该运用于主要大多数人：马萨诸塞国防自然自然科学院、OvaScience、Jonathan Tilly

哈佛所大学配子生命体学家的兄弟·蒂利（Jonathan Tilly，同时在马萨诸塞国防自然自然科学院指导了一个配子生命体学中的心）分析制作团队，不可否认人类文明也有一种相同狐狸等昆虫的卵原干肝细胞，或可视作无尽的精子举例。因为对于一个未能婚来说，到了40岁之后，精子的需求量和质量就会下降，“卵原干肝细胞”的找到再一为则有科手术未能婚不孕不育，甚至推迟腺体早衰给予新近新近方法。

这些卵原干肝细胞来自于刚长三大未能婚的腺体，说明未能婚刚长三大后仍然有显然形形同新近的精子。如果能在柏克莱加州大学中的大量培植这种卵原干肝细胞，也意味著宁远生上保有了无尽的精子举例。这一找到对未能婚精子需求量在长三大时就已被附赠的传统观点形形同面对。

蒂利制作团队曾在2004年首次证明，雌性狐狸在进入刚长三大后还能持续制造显露胚胎。后来蒂利制作团队研发显露一个更加加精确的肝细胞分选技术开发计划，并用到该技术开发计划从形同人腺体内分离显露了卵原干肝细胞，获得的肝细胞像狐狸卵原干肝细胞一由此可知，能自发形形同不具备胚胎特征的肝细胞，这些胚胎保有人类文明腺体内胚胎的物理则有表和遗传遗传物质隐含模式。

蒂利表示，分析再一用于建起人类文明卵原干肝细胞库，最关键的是显然找到新近方法让卵原干肝细胞在试管生殖中的发育形同茁壮的人类文明胚胎，以小型化试管生殖的结果，并为不孕不育症给予新近疗法。不过截止到现有，卵原干肝细胞仍然受到质疑，也并不会通过卵原干肝细胞培植形同任何新近生儿。

总臀部于匹兹堡的OvaScience正竭力将蒂利的管理工作零售化。该的公司的联合创始者除此以则有红杉家Christoph Westphal和哈佛所大学可抑制分析员David Sinclair，他们创始了Sirtris Pharmaceuticals的公司，并于2008年以7.2亿美元的价格转让给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就募集了4300万美元，用于真诚干肝细胞的未能婚则有科手术和其他运用于，现有的公司运营不错。

失忆微级任天堂，现有仍然受到很多质疑

不太远的一天，当严重影响失忆无法控制的病病患可以从电子元件来将获得借助

茁壮阶段性：已为不茁壮

有所突破点：用到失忆图表，频谱被矽ROM转换形同视作一个经常性失忆的方式为

更进一步：为经常性失忆紊乱病患要用修复性的微级任天堂

该运用于主要大多数人：Theodore Berger

这个或许是如此大胆，所以所在之处神经细胞自然科学的主流值得注意，西奥多·哈特（Theodore Berger）是这个服务业有远见的开拓者的剧情。他是南加州所大学洛杉矶分校的生命体自然自然科学土木工程和神经细胞化学家，他设想在不太远的一天，当严重影响失忆无法控制的病病患可以从电子元件来将获得借助。

对脑遭受阿尔茨海默病，中的风或损伤的人中的，损坏的神经细胞系统网内络并不一定防止经常性失忆形形同。二十多年来，Berger设计了矽ROM，以三维这些神经细胞系统在正常管理工作时所要用的频谱处理，这项管理工作允许我们在一分钟之内记住经验和知识。最终，Berger一切都是通过在脑中的去除这由此可知的ROM来恢复创造经常性失忆的能力也。

Berger通过电极与狐狸和猴子脑则有部联接的矽ROM分析处理像实际神经细胞系统的数据，并且在神经细胞假体手术中的赢取形同功。耳蜗来将借助了微过200,000聋人通过将刺耳转换形同为电频谱，并将其发送到听觉神经细胞而听到。其他分析人员在盲人的人工视网内膜尤其赢取了初步形同功。

Berger还与USC的生命体自然自然科学土木工程Vasilis Marmarelis密切合作，开始制造脑假体。 他们首先用到来自狐狸的艾利回切开。明白神经细胞系统频谱从艾利的一端移动到另一端，分析人员发送随机脉冲到艾利回，文化史纪录在各种区域内的频谱，看看它们是如何变换，然后导显露描绘显露变换的数学常数，并且他们在计算机ROM中的做到了这些常数。用到这些图表，Berger和他的制作团队三维了频谱被转换形同视作一个经常性失忆的方式为。

尽管有不确定性，Berger和他的同事以前在规划人类文明分析。 他还与他的所大学的临床心理医生密切合作，测试用到去除艾利回每侧的电极来检查和预防措施严重影响癫痫病患的癫痫发作，甚至借助这些病患在脑中的寻找失忆。

早蓄积儿DNA检查现在工业发展到无创早蓄积儿遗传物质检查（NIPT）阶段性

现有现在可以通过人体内则有周血所含妊娠其会 DNA（cffDNA），进行时肾结石结核病

茁壮阶段性：已茁壮

有所突破点：通过一小管妻子肾脏中的的妊娠DNA对遗传物质脱氧核糖核酸

更进一步：在妊娠长三大前进行时遗传物质检查，忽略多种遗传物质不足之处病

该运用于主要大多数人：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

提到早蓄积儿DNA脱氧核糖核酸就不用不说Illumina和Verinata。2013年1同月7号，Illumina——这家在世界上上最广泛用到的DNA脱氧核糖核酸仪的生蓄积商以3.5亿美元收购了Verinata的公司。而Verinata不过是的公司几乎还不会支显露的创业者的公司。吸引Illumina的是Verinata的高灵活性技术开发计划：对未能长三大妊娠进行时DNA脱氧核糖核酸。这项技术开发计划可以通过一小管妻子肾脏中的的妊娠DNA而检查周氏综合症。在以前，周氏综合症检查意味著要从睾丸或孕妇中的给与妊娠的肝细胞，这些方式为都不具备一定的流蓄积风险。

为了让妻子的肾脏可以给与妊娠测序数据，一些病患为了了解自己的遗传遗传物质性结核病或诸如癌症等结核病而接受测序脱氧核糖核酸，但是今后人类文明无需等到发病了才去要用脱氧核糖核酸，在长三大时就明白关的的数据。根据中的国香港化学家卢煜明的分析，妻子肾脏中的其会的DNA中的有15%是来自于妊娠。

通过短时间内的DNA脱氧核糖核酸技术开发计划，这些短片可以彻底发生变化为大量的数据，不过后来，Verinata的创始者、斯坦福所大学生命体物理学家Stephen Quake很迟找到，为了让妻子肾脏中的的妊娠DNA除了可以肾结石染色体异常则有，还可以对妊娠进行时同类型测序脱氧核糖核酸，这由此可知就可以在妊娠长三大前忽略患有囊性纤维化（cystic fibrosis）、β-地中的海贫血症以及自闭症等风险。而且这项遗传物质检查生蓄积形同本以前在下降。

现有，现在工业发展到无创早蓄积儿遗传物质检查（NIPT）阶段性，这项技术开发计划是通过人体内则有周血所含妊娠其会 DNA（cffDNA），进行时肾结石如周氏综合征，RhO，性染色体异常，以及妊娠性别，是脱氧核糖核酸中的竞争十分激化的运用于。无创早蓄积儿遗传物质检查在同类型球，常常是在低支显露和中的等支显露国家不断普及。不过早蓄积儿检查让心理医生面对着的法律与道德法律责任变得更加加简单，近日宁远计委发布了通知，无创早蓄积儿肾结石和病病患试行正式取消，肾结石机构必须获得新近的职业许可证书。形同人可以决定是否对自己的测序进行时脱氧核糖核酸，而未能长三大的妊娠是不用不以为然表示不以为然的。这些数据显然会影响人的一生。甚至有人指显露给予检查的运营商，应该将其报告上限在20种约最常见的严重影响结核病中的。

深达研读技术开发计划倡导计算机自然科学向前工业发展的核心力量

为心理医生给予可供同样的循证则有科手术方案，现在做到借助心理医生要用显露更加好的决策

茁壮阶段性：正竭力用到

有所突破点：计算机自然科学深达研读支线性，使计算机自然科学的能力也大大提高

更进一步：试由此可知三维脑的管理工作方式为，提高宁远生灵活性，常常在肿瘤则有科手术运用于力由此可知做到繁复则有科手术

该运用于主要大多数人：腾讯、腾讯、黑莓、IBM、微软、Facebook、网内易等

深达研读是和计算机自然科学的工业发展深达联结在一起的。其实，深达研读并不是新近生事物，它是传统计算机自然科学（Neural Network）的工业发展。计算机自然科学分析运用于的领军者Hinton在2006年指显露了计算机自然科学深达研读支线性，使计算机自然科学的能力也大大提高，向支持向量机发显露面对。Hinton和他的学生Salakhutdinov在顶尖学术刊物《Scince》上发表了一篇文章，掀开了深达研读的篇章。

深达研读的核心就是支线性，支线性假设也经历了一个短时间内给定的周期，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种新近的支线性假设被不断指显露，而其中的线性计算机自然科学（Convolutional Neural Network，CNN）更加是视作由此可知像定位最炙手可热的支线性假设。现有现在在音位定位、由此可知像定位等运用于更加广泛。

在自然自然科学运用于，以深达研读为基础的计算机自然科学，从研读在丰富的自然自然科学图表中的定位简单模式的支线性，到为与众不同宁远生给予对想像在世界上证据的分析，再行到找到与 DNA 联结的细胞内的数列特异性和怎由此可知用其协助测序病病患以及与众不同则有科手术，在自然自然科学形同像上可提高解像度、分析的丰富性和速度以及病病患上随之而来了更加了不起的进步，甚至在药物开发计划和更加广泛的则有科手术干预上结果显示显露了巨大的潜质。

常常是腾讯，现在形同了吸引深达研读和计算机自然科学人才的磁铁。2013 年 3 同月，腾讯收购了的公司创业者企业，它的创始者是列治文所大学的计算机自然科学任教杰弗中的·辛顿——是赢得巴斯夫抵抗赛的制作团队形同员。辛顿会同时再加所大学和腾讯的管理工作，他说蓝由此可知“在这一运用于中的指显露构想，然后把它们用在真正的解决办法上“，这些解决办法除此以则有由此可知像定位、侦查，和文法说明了。

2012年6同月，腾讯简介了当时最大的计算机自然科学之一，其中的保有微过10亿个联接。由斯坦福所大学计算机自然科学任教吴恩达和腾讯分析员杰夫·韦恩带领的制作团队，给系统简介了一千万张从YouTubu视频中的随机同样的由此可知片。软件假设中的的一个三维神经细胞系统专门定位猫的由此可知像，其他集中精力于图象、黄色的大果实，以及其他物体。由于深达研读的能力也，即使没人曾经界定或标识过，系统也定位了这些脱离的某类。IBM的沃森在肿瘤繁复则有科手术运用于，并能在几秒之内选取数十年癌症则有科手术文化史中的的150万份病患文化史纪录，除此以则有病历和病患则有科手术结果，并为心理医生给予可供同样的循证则有科手术方案，现在做到借助心理医生要用显露更加好的决策。

在2011年到2015年的五年时间，计算机自然科学运用于的的公司资金从2.82亿美元增长三到2015年的23.88亿美元，而的公司需求量也从67起增长三到397起。以腾讯、黑莓、IBM、微软、Facebook为代表的等服务业大公司正竭力通过的公司进行时蓄积业布局。

CRISPR的管理工作流程，新颖近性地为了让RNA

通过遗传物质主笔携带定向突变的灵长三类昆虫的能力也，为化学家分析与遗传遗传物质关的的结核病给予新近方法

茁壮阶段性：进入到病病患

有所突破点： 为了让测序工具做到显露两只携带有特定遗传遗传物质性的猴子

更进一步：为人类文明结核病分析给予了新近的令人吃惊的工具

该运用于主要大多数人：丽江灵长三类生命体自然自然科学重点柏克莱加州大学，Jennifer Doudna（加州所大学伯克利分校），张峰（康奈尔学院），George Church（哈佛所大学）

化学家们认为，CRISPR显然是自20世纪70年**命体技术开发计划一时期掀开以来显露现的最主要的遗传物质科研人员开发计划。CRISPR系统不具备侦查和取而代之DNA的双重特性，可以让自然科学们通过取而代之碱基，精采的发生变化DNA的特性。现有现在声称，为了让CRISPR可以则有科手术小鼠的肌肉萎缩、常见肝脏结核病，使人类文明肝细胞免疫HIV等极好的特性。在资本市场上，都是千万美元级别的投资。Emmanuelle Charpentier在欧洲创始了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna以后与张锋协同创始了Editas Medicine，离开Editas Medicine后她现在创始了的公司小的公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数芽孢和古芽孢中的找到的一种天然免疫系统，能用来抵抗入侵的狂犬病及则有源DNA。先于试验的是一对长三大在云南昆明科灵生命体新能源有限的公司（Kunming Biomedical International）和云南灵长三类昆虫生命体自然自然科学分析重点柏克莱加州大学中的雌性**恒河猴明明和结缘。在人工授精后，化学家用了新近型DNA科研人员开发计划CRISPR在生殖卵中的主笔简化了3个遗传物质。开端CRISPR可以在灵长三昆虫体内完形同载体遗传遗传物质粘贴。在过去几年，CRISPR由加州所大学伯克利分校、哈佛所大学、康奈尔学院等机构的分析人员研发显露来。这项技术开找到在开始彻底发生变化化学家对遗传遗传物质工程的说明了，因为它可以让他们精确并相对精采地发生变化测序。

CRISPR可以精确并相对较易地，在染色体上的某个特定臀部发生变化DNA，理论上，这项技术开发计划可以在培养皿中的发生变化任何昆虫肝细胞类型的遗传物质，除此以则有人类文明肝细胞。CRISPR与一时期的测序主笔新近方法：JAK核酸酶(ZFN)以及转录激活因子由此可知效应物核酸酶（TALEN）系统相似。但是后两种新近方法都是为了让蛋 白质来定位靶数列，这些细胞内并不一定不太可能分解且生蓄积形同本高昂。CRISPR为了让的是RNA，使得设计它们变得较为较易。

某个遗传物质变异的更进一步并不一定并不明确，它很显然会致病，也显然不太可能和某种结核病间接关的，CRISPR可以借助分析人员找到确实能致病的突变。在究竟谁该保有CRISPR专利解决办法上，虽然还有非议，人们公认是Charpentier和Doudna倡导了CRISPR主笔的工业发展，张峰则是通过声称它并能在真核肝细胞中的起起到了解到了它的巨大潜质，来自哈佛自然自然科学院的George Church脱离声称了张锋的这一分析找到。

CRISPR未能来会屈指可数潜质的运用于是，修复人类文明许多组织中的的遗传物质，可以则有科手术诸如血友病、常见代谢结核病、托马斯氏病和精神分裂症等遗传物质结核病。随着对CRISPR系统认识的促形同，系统性的小型化改建工程，相信其载体灵活性会进一步提高，CRISPR以及其衍生技术开发计划此时此刻随之而来数场自然科学史上的巨大变革。

清晰的脑形同像由此可知让神经细胞化学家更加更加简单同类型面性地检视脑在结构上

极为繁复的脑形同像由此可知，第一次在肝细胞水平上剖析了人类文明脑，为神经细胞化学家给予了说明了其无穷简单性的指南

茁壮阶段性：已为未能完同类型茁壮

有所突破点：高解像度，以20微米的尺度描绘显露了人类文明脑的在结构上

更进一步：并能让神经细胞化学家更加更加简单同类型面性地检视脑在结构上，了解脑完全相同地区之间的相互起到，脑在结构上及其或多或少行为的控制

该运用于主要大多数人：Katrin Amunts（德国尤利希分析中的心），Alan Evans（蒙特利尔神经细胞学分析所），Karl Deisseroth（斯坦福所大学）、费城华盛顿所大学

大脑以前是个神秘地带，人类文明也以前试由此可知了解大脑的同类型部，“欧洲大脑蓝由此可知”（指显露在巨型计算机上对大脑三维）、“新泽西州脑蓝由此可知”（要从多个维度给与脑娱乐活动图表并不以为然三维）这些雄心勃勃的蓝由此可知，都在尝试创始一个广泛的脑娱乐活动的由此可知片。

脑由此可知谱的一时期管理工作应该要归功于神经细胞Hans们，其中的屈指可数名的应该是弗利西蒙（Korbinian Brodmann）在20世纪初的管理工作。在此以后，关于脑的完全相同地区负责完全相同特性的观点现在随着颅相学的流行而兴起，在布洛卡（Broca）等脑区的特性而获得强化。然而，弗利西蒙关注于脑区的肝细胞构筑，未能从3D空间来建起脑的假设。3D脑假设的显露现，得益于瑞士神经细胞HansJean Talairach，他在于1967年指显露一个3D的脑假设，与Tounoux 于1988年进一步完善此脑假设。

现有最共通的实例，是新泽西州蒙特利尔神经细胞分析所（Montreal Neurological Institute，MNI）于90年代表所建起的MNI系列实例。在最早的尝试中的，他们扫描了241个正常志愿者的脑在结构上，按照Talairach脑由此可知谱的方式为，用到标志性的脑在结构上对每个测试者的脑进行时标定，获得每个脑的AC-PC支线和脑的则有部轮廓。现有用到更加为广泛的是ICBM152实例，也是由MNI显露品，然而MNI305和ICBM152实例中的只能确切地认显露每个脑的在结构上。

在德国尤利希分析中的心与MNI协同完形同的“Bigbrain”计划中的，建起了第一个肝细胞级别的微高解像度的脑3D假设：由7404个许多组织切开组合形同的，解像度降到20微米，几乎精确到了分子会级别。这个大花了十年的地由此可知集，在GW的借助下将它们数字化缝合在一起，微清晰3D脑假设的建起，再一为今后神经细胞形同像给予一个更加加标准的脑由此可知谱，也为今后建起标准3D脑假设给予了新近的捷径。

清晰的脑形同像由此可知得益于技术开发计划的新颖近，比如德国尤利希分析中的心的Amunts正竭力开发计划一种这由此可知的技术开发计划，用到折射来重建脑许多组织中的的神经细胞的三维在结构上。在斯坦福所大学的神经细胞化学家和生命体土木工程Karl Deisseroth的柏克莱加州大学开发计划了一种名为Clarity的技术开发计划，允许化学家直接认显露更加简单脑中的神经细胞系统和电路的在结构上。今年7同月，新泽西州费城华盛顿所大学的一个分析小组称，他们绘制显露迄今最同类型面、最精确的人类文明脑由此可知谱，其中的97个人类文明脑皮层地区在此之后从不描绘显露过，统称首次公告。

（文中的图表举例于该网内站引起非议资料）