直击科技之巅！麻省理工科技评论评选的14大医疗领域打破科技（上）

《普林斯顿大学信息技术评论》从2001年开始，每年都会公布“10大超越高经济性”，即TR10（Technology Review 10），并分析其大规模商业化的发展潜力，以及对生命体生活和社会的重大事件受到影响。

这些高经济性代表人了当之前世界性信息技术的演进之前沿和并愿景演进方向，集之中反映了近几年来世界性信息技术演进的取而代之在结构上和取而代之趋势，将引领面向并愿景的学术研究方向。其之中许多高经济性仍未走向市场，为首着含业高经济性的演进，相当大地推动了城乡演进和信息技术创取而代之。

正如《普林斯顿大学信息技术评论》总编JasonPontin所说，超越性高经济性的界定非常简单，那就是尽可能给人们助高约高低质量运用信息技术的解决建议书。有些高经济性是总工程师们天才行销的结晶；而有的则是地质学家们对高约时间困扰他们的弊端所采行的诸多试着的集大变成者（比如厚度研修）。获选“10大超越高经济性”的用意不无论如何是向人们重现取而代之创取而代之研究变成果，同时也是为了特别强调是生命体的聪明才智促生了这些创取而代之高经济性。

因此血管壁取而代之媒体（微信：vcbeat）将为你选取从2012年~2016年的针灸信息技术领域的信息技术超越。由于高经济性非常迭非常快，因此只梳理最近5年范围内的。鉴于篇名份量太高约，将划分上下两篇，每篇参考七种高经济性。本文为上篇。这些高经济性是为解决弊端而生，必定会相当大地构建生命体的潜能，也无论如何变动世界性的历史背景，值得在并愿景给予特别关心。

激光中空核酸的流程绘出

它能读写较宽的基因基因组录像带，这有利于表达出来基因基因组组的精细地区

变成熟阶段期：至少10年后

超越点：将丝氨酸DNA拉过蛋白中空，测定残基跨过时电学的微小变动

普遍性：基因基因组组核酸非常非常快，非常昂贵，非常不方便，打开个性医疗宁远生黄金时代

该信息技术领域主要集体行动性：Oxford Nanopore

纵观核酸高经济性的演进代人，从未哪一个高经济性像激光中空核酸那样慢热。1996年康奈尔大学的Daniel Branton、斯坦福大学的Did Deamer及其合作者，在宾夕法尼亚州国际组织院士季刊PNAS杂志上首次刊登篇名指变成，可以用膜通道测定多核苷酸基因组。利用激光中空透过核酸的理念是非常抽象的：让DNA残基一个个跨过激光中空，同时非常短时间解剖每一个残基。和其他DNA核酸步骤相比较，它不需运用以荧光试剂来解剖残基或敲除DNA大分子或者缩减到录像带，能非常短时间辨认出基因基因组反之亦然等情况。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创建的Oxford Nanopore日本公司，有效性了激光中空核酸的商业战斗能力。 该高经济性给予了一种步骤，使基因基因组组核酸非常非常快，非常昂贵，并且足够不方便，让护士作为最常规的核酸步骤，应运而生了独创针灸的黄金时代，不过准确率总体还有待进一步提高。

相比之下是2012年，Oxford Nanopore 日本公司推变成了一种随身携带型激光中空核酸仪MinION，不方便随身携带也很昂贵。它能读写较宽的基因基因组录像带，这个平台的平均读高约有约在5kb约，很短能大幅提高20kb，这有利于表达出来基因基因组组的精细地区。MinION还可以嵌入笔记本电脑部的USBAPI，在显示屏上推断原始数据分解变成的过程。最近刊登的学术研究推断MinION非常为单单，能准确核酸小基因基因组组（比如芽孢和酵母基因基因组组），分辨亲缘关系很近的芽孢和病毒，读写生命体基因基因组组的精细地区等。

当年，纽约大学的车靖岳（Jingyue Ju）和康奈尔大学的George Church副教授合作整合了基于激光中空的单大分子边合变成边核酸（SBS）的系统，对这一核酸高经济性透过升级，制作了高通量的单大分子激光中空核酸平台。但目之前为止地质学家打算通过减缓DNA基因组通过激光中空低速的方式将进一步提高此项核酸的弹道，毕竟目之前为止来看，该高经济性亦然不变成熟阶段。

康奈尔大学有性人类学家理查德·班布里奇

生命体也有一种类似一只猫等两栖动一物的卵原有性肝细胞，或可变成无尽的胚胎相关联

变成熟阶段期：受严厉批评

超越点：正确地肝细胞分选高经济性，从输卵管内分离变成了卵原有性肝细胞

普遍性：在研究工作组之中大量孕育卵原有性肝细胞，化疗男性不孕不育，甚至延迟输卵管早衰

该信息技术领域主要集体行动性：马萨诸塞总医院、OvaScience、Jonathan Tilly

康奈尔大学有性人类学家理查德·班布里奇（Jonathan Tilly，同时在马萨诸塞总医院指导工作了一个有性生一物学之中心）学术研究的团队，假定了生命体也有一种类似一只猫等两栖动一物的卵原有性肝细胞，或可变成无尽的胚胎相关联。因为对于一个男性来说，到了40岁之前，胚胎的数量和低质量就会攀升，“卵原有性肝细胞”的辨认出未来会为化疗男性不孕不育，甚至延迟输卵管早衰给予取而代之步骤。

这些卵原有性肝细胞来自于变成体男性的输卵管，说明了男性变成体后即便如此无论如何构变成取而代之的胚胎。如果能在研究工作组之中大量孕育这种卵原有性肝细胞，也极为一定医疗宁远生上占有了无尽的胚胎相关联。这一辨认出对男性胚胎数量在变成生时就已被限定的传统论者构变成挑战。

班布里奇的团队曾在2004年首次假定，雌性一只猫在进入变成体后还能持续装配变成输卵管。其后班布里奇的团队制造变成一个非常加正确地的肝细胞分选高经济性，并运用以该高经济性从输卵管内分离变成了卵原有性肝细胞，受益的肝细胞像一只猫卵原有性肝细胞一样，能集体行动构变成兼具输卵管特征的肝细胞，这些输卵管占有生命体输卵管内输卵管的一物理另有表和遗传表达方式上。

班布里奇指出，学术研究未来会用以创建生命体卵原有性肝细胞奎，最关键的是可能找到步骤让卵原有性肝细胞在玻璃管卵巢之中发育变成变成熟阶段的生命体输卵管，以革新玻璃管卵巢的结果，并为不孕不育癫痫给予取而代之疗法。不过截止到目之前为止，卵原有性肝细胞即便如此受到严厉批评，也并从未通过卵原有性肝细胞孕育变成任何取而代之生儿。

总部座落在波士顿的OvaScience打算将班布里奇的文书工作商业化。该日本公司的牵头创始人包括风险投资家Christoph Westphal和康奈尔大学抗衰老副学术研究员Did Sinclair，他们创建了Sirtris Pharmaceuticals日本公司，并于2008年以7.2亿美元的售价变成售给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就募集了4300万美元，用以追求有性肝细胞的生育化疗和其他分析方法，目之前为止日本公司运营良好。

心灵植入，目之前为止即便如此受到很多严厉批评

不很远的一天，当非常为严重心灵失去的病人可以从电子激活一物获得襄助

变成熟阶段期：亦然不变成熟阶段

超越点：运用以心灵原始数据，频谱被钨微处理器转换变成变成一个高约时间心灵的方式将

普遍性：为高约时间心灵遗漏病癫痫做到重建性的植入

该信息技术领域主要集体行动性：Theodore Berger

这个意念是如此大胆，所以在在脑部科学的主流之另有，西奥多·贝克（Theodore Berger）是这个零售业有远见的探索者的角色。他是南斯坦福大学洛杉矶分校的生一物针灸总工程师和脑部地质学家，他构思在不很远的一天，当非常为严重心灵失去的病人可以从电子激活一物获得襄助。

对大脑部遭到阿尔茨海默病，之中风或损伤的人之中，破坏的脑部肝细胞取而代之媒体络通常防止高约时间心灵构变成。二十多年来，Berger所设计了钨微处理器，以实时这些脑部肝细胞在较宽时间文书工作时所做到的频谱处理方式，这项文书工作必需我们在一分钟范围内记住经验和知识。最终，Berger想要通过在大脑部之中激活这样的微处理器来回复创造高约时间心灵的战斗能力。

Berger通过阴极与一只猫和一只猫大脑部另有部相连的钨微处理器学术研究处理方式像确实脑部肝细胞的接收者，并且在脑部假体手术之中获得变尝试。超声波激活一物襄助了有约200,000手语通过将声音转换变成为电频谱，并将其连到听觉脑部而见到。其他学术研究部门在盲人的人工视取而代之媒体膜总体取得了中期步变尝试。

Berger还与USC的生一物针灸总工程师Vasilis Marmarelis合作，开始装配脑部假体。 他们首先运用以来自一只猫的海马回切开。并不知道脑部肝细胞频谱从海马的末端移动到另末端，学术研究部门发送随装置高频率到海马回，记事在各种地点的频谱，看看它们是如何转换变成，然后导变成描述转换变成的数学关系式，并且他们在计算装置微处理器之中构建了这些关系式。运用以这些原始数据，Berger和他的的团队仿真了频谱被转换变成变成一个高约时间心灵的方式将。

尽管有不确定性，Berger和他的合作者长期以来在规划生命体学术研究。 他还与他的大学的临床护士合作，检验运用以激活海马回每侧的阴极来测定和预防性非常为严重病癫痫病癫痫的病癫痫猝死，甚至襄助这些病癫痫在大脑部之中探寻心灵。

含之前DNA测定仍未演进到无创含之前基因基因组测定（NIPT）阶段

目之前为止仍未可以通过也就是说另有周血提炼早含基质 DNA（cffDNA），透过化疗癌癫痫

变成熟阶段期：已变成熟阶段

超越点：通过外管妹妹血浆之中的早含DNA对基因基因组核酸

普遍性：在早含变成生之前透过基因基因组测定，也就是说多种基因基因组缺陷病

该信息技术领域主要集体行动性：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

提到含之前DNA核酸就必先说Illumina和Verinata。2013年1同年7号，Illumina——这家世界性上最为广泛运用以的DNA核酸仪的生含商以3.5亿美元并购了Verinata日本公司。而Verinata不过是餐馆差不多还从未总收入的的企业日本公司。欣赏Illumina的是Verinata的精良高经济性：对并未变成生早含透过DNA核酸。这项高经济性可以通过外管妹妹血浆之中的早含DNA而测定巴氏脑部性。在以之前，巴氏脑部性测定极为一定要从子宫或内膜之中获取早含的肝细胞，这些方式将都兼具一定的流含风险。

利用妹妹的血浆可以获取早含基因基因组组接收者，一些病癫痫为了认识到自己的遗传性癌癫痫或诸如癌癫痫等癌癫痫而给与基因基因组组核酸，但是将来生命体无需等到发病了才去做到核酸，在变成生时就并不知道相关的接收者。根据之中国香港地质学家卢煜明的学术研究，妹妹血浆之中基质的DNA之中有15%是来自于早含。

通过非常短时间的DNA核酸高经济性，这些录像带可以改变为大量的接收者，不过其后，Verinata的创始人、康奈尔大学生一物一物理化学Stephen Quake很非常快辨认出，利用妹妹血浆之中的早含DNA除了可以化疗基因精神状态另有，还可以对早含透过全基因基因组组核酸，这样就可以在早含变成生之前也就是说脑癌囊性纤维化（cystic fibrosis）、β-地之中海贫血癫痫以及自闭癫痫等风险。而且这项基因基因组测定经济性长期以来在攀升。

目之前为止，仍未演进到无创含之前基因基因组测定（NIPT）阶段，这项高经济性是通过也就是说另有周血提炼早含基质 DNA（cffDNA），透过化疗如巴氏综合征，Rh血型，性基因精神状态，以及早含异性恋，是核酸之中竞争最为惨烈的信息技术领域。无创含之前基因基因组测定在世界各地，相比之下是在低总收入和之中等总收入国际组织逐渐普及。不过含之前测定让护士面临的立法者与人性义务变得非常加精细，近日宁远计委发布了通知，无创含之前化疗和诊疗自贸区正式更改，化疗部门必须获得取而代之的职业许可证书。可以决定到底对自己的基因基因组组透过核酸，而并未变成生的早含是不能异议指出意见的。这些接收者可能会受到影响人的一生。甚至有人提变成给予测定的服务供应商，无论如何将其报告上限在20种约最罕有的非常为严重癌癫痫之中。

厚度研修高经济性推动装置器学习向之前演进的一个中心生命力

为护士给予可都为的循证化疗建议书，仍未构建襄助护士做到变成非常好的协调

变成熟阶段期：打算运用以

超越点：人工智能厚度研修解法，使人工智能的战斗能力大大进一步提高

普遍性：试绘出实时大脑部的文书工作方式将，进一步提高医率，相比之下在化疗信息技术领域力绘出构建精准化疗

该信息技术领域主要集体行动性：雅虎、雅虎、苹果、IBM、开发人员、Facebook、网易等

厚度研修是和装置器学习的演进厚度相辅相变成在一齐的。其实，厚度研修极为是取而代之生事一物，它是传统人工智能（Neural Network）的演进。人工智能学术研究信息技术领域的领军者Hinton在2006年提变成了人工智能厚度研修解法，使人工智能的战斗能力大大进一步提高，向支持向量装置发变成挑战。Hinton和他的学生Salakhutdinov在顶尖学术刊一物《Scince》上刊登了一篇篇名，打开了厚度研修的篇章。

厚度研修的一个中心就是解法，解法建模也随之而来了一个非常短时间递归的周期，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种取而代之的解法建模被不断提变成，而其之中滤波人工智能（Convolutional Neural Network，CNN）非常是变成绘出像识别最炙手可热的解法建模。目之前为止仍未在字词识别、绘出像识别等分析方法非常为广泛。

在针灸信息技术领域，以厚度研修为基础的装置器学习，从研修在丰富的针灸原始数据之中识别精细方式上的解法，到为独创医疗宁远生给予对虚幻世界性证据的分析，再行到辨认出与 DNA 相辅相变成的蛋白质的基因组特异性和怎样用其襄助基因基因组组诊疗以及独创化疗，在针灸高清晰度上可进一步提分光镜、分析的洞察和低速以及诊疗上助高约了非常了不起的突飞猛进，甚至在类固醇整合和非常为广泛的化疗干预上推断变成了巨大的发展潜力。

相比之下是雅虎，仍未变成了欣赏厚度研修和装置器学习人才的磁铁。2013 年 3 同年，雅虎并购了餐馆的企业的企业，它的创始人是多伦多大学的麻省理工学院副教授科尔·波尔——是赢得德勒对抗赛的的团队的一个组织。波尔会同时讲求大学和雅虎的文书工作，他说计划案“在这一信息技术领域之中提变成的所设计，然后把它们用在无论如何的弊端上“，这些弊端包括绘出像识别、搜索，和自然语言表达出来。

2012年6同年，雅虎重现了最中期最大的人工智能之一，其之中占有有约10亿个相连。由康奈尔大学麻省理工学院副教授吴恩达和雅虎副学术研究员艾伦·迪安一同的的团队，给的系统重现了一千万张从YouTubu录像带之中随装置自由选择的绘出片。的软件建模之中的一个实时脑部肝细胞专门从事识别猫的绘出像，其他专注于图表、黄色的花朵，以及其他推论者。由于厚度研修的战斗能力，即使没人曾经界定或标记过，的系统也识别了这些独立的都可。IBM的沃森在精准化疗信息技术领域，尽可能在几秒范围内选取数十年癌癫痫化疗历史之中的150万份病癫痫记事，包括病历和病癫痫化疗结果，并为护士给予可都为的循证化疗建议书，仍未构建襄助护士做到变成非常好的协调。

在2011年到2015年的五年时间，装置器学习信息技术领域的该公司资金从2.82亿美元下降到2015年的23.88亿美元，而该公司数量也从67起下降到397起。以雅虎、苹果、IBM、开发人员、Facebook为代表人的等零售业三巨头打算通过该公司透过含业布局。

CRISPR的文书工作流程，独创性地利用RNA

通过基因基因组撰稿随身携带定向基因突变的灵高约类两栖动一物的战斗能力，为地质学家学术研究与遗传相关的癌癫痫给予步骤

变成熟阶段期：进入到诊疗

超越点： 利用基因基因组组工具构建变成两只随身携带有特定基因基因组基因突变的一只猫

普遍性：为生命体癌癫痫学术研究给予了取而代之的有价值的工具

该信息技术领域主要集体行动性：云南省灵高约类生一物针灸近期研究工作组，Jennifer Doudna（斯坦福大学伯克利分校），张峰（普林斯顿大学学院），George Church（康奈尔大学）

地质学家们认为，CRISPR可能是自20世纪70年**一物高经济性黄金时代打开以来变成现的关键的基因基因组工程高经济性。CRISPR的系统兼具搜索和移除DNA的双重基本功能，可以让科学们通过移除残基，巧妙的变动DNA的基本功能。目之前为止仍未证明，利用CRISPR可以化疗小鼠的身体快速增长、罕有肝脏癌癫痫，使生命体肝细胞免疫HIV等惊人的基本功能。在资本市场上，都是千万美元层次的投资。Emmanuelle Charpentier在欧洲地区创建了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna在此之前与张锋合作创建了Editas Medicine，回到Editas Medicine后她现在创建了餐馆小日本公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数芽孢和古芽孢之中辨认出的一种天然免疫的系统，可用来对抗入侵的病毒及经年累月DNA。最先试验的是一对变成生在昆明科灵生一物信息技术有限日本公司（Kunming Biomedical International）和云南灵高约类两栖动一物生一物针灸学术研究近期研究工作组里雌性**恒河猴偏偏和结缘。在体另有卵巢后，地质学家用了取而代之型DNA工程高经济性CRISPR在卵巢卵之中撰稿修改了3个基因基因组。宣告CRISPR可以在灵高约两栖动推论者内完变成抗病毒遗传修饰。在过去几年，CRISPR由斯坦福大学伯克利分校、康奈尔大学、普林斯顿大学学院等部门的学术研究部门制造变成来。这项高经济性仍未开始改变地质学家对化学合变成的表达出来，因为它可以让他们正确地并相对于巧妙地变动基因基因组组。

CRISPR可以正确地并相对于较易地，在基因上的某个特定手部变动DNA，也就是说，这项高经济性可以在胶状之中变动任何两栖动一物肝细胞类别的基因基因组，包括生命体肝细胞。CRISPR与最中期的基因基因组组撰稿步骤：锌指方式将中(ZFN)以及转录激活因子样效应一物方式将中（TALEN）的系统相似。但是后两种步骤都是利用蛋 白质来整合靶基因组，这些蛋白质通常不能分解变成且经济性低廉。CRISPR利用的是RNA，使得所设计它们变得较为较易。

某个基因基因组变异的普遍性通常极为明确，它很可能会免疫，也可能无论如何和某种癌癫痫间接相关，CRISPR可以襄助学术研究部门找到确实能免疫的基因突变。在究竟谁该占有CRISPR申请专利弊端上，虽然还有严厉批评，人们普遍认为是Charpentier和Doudna推动了CRISPR撰稿的演进，张峰则是通过证明它尽可能在真核肝细胞之中起抑制作用揭示了它的巨大发展潜力，来自哈佛针灸院的George Church独立展示出张锋的这一学术研究辨认出。

CRISPR并愿景最有发展潜力的分析方法是，重建生命体一个组织之中的基因基因组，可以化疗诸如遗传性、罕有代谢癌癫痫、亨廷顿氏病和精神分裂癫痫等基因基因组癌癫痫。随着对CRISPR的系统认识的加深，实验所设计的最佳化改造，看来其抗病毒经济性会进一步进一步提高，CRISPR以及其衍生高经济性终究会助高约一场物理科学上的巨大变革。

简洁的大脑部高清晰度绘出让脑部地质学家非常完整系统地地推论大脑部构件

极为细致的大脑部高清晰度绘出，第一次在肝细胞低水平上剖析了生命体大脑部，为脑部地质学家给予认识到读其无穷精细性的简介

变成熟阶段期：亦然并未显然变成熟阶段

超越点：分光镜，以20微米的微观重现出了生命体大脑部的构件

普遍性：尽可能让脑部地质学家非常完整系统地地推论大脑部构件，认识到大脑部显然相同地区之间的相互抑制作用，脑部构件及其对人使用暴力的依靠

该信息技术领域主要集体行动性：Katrin Amunts（丹麦尤利希学术研究之中心），Alan Evans（蒙特利尔脑部学家所高约），Karl Deisseroth（康奈尔大学）、圣路易斯华盛顿大学

脑部部长期以来是个隐秘地带，生命体也长期以来试绘出认识到脑部部的全部，“欧洲地区脑部部计划案”（提变成在巨型计算装置上对脑部部仿真）、“宾夕法尼亚州脑部计划案”（要从多个的点获取大脑部举办活动原始数据并异议仿真）这些的野心的计划案，都在试着创建一个为广泛的大脑部举办活动的绘出片。

大脑部绘出说的最中期文书工作无论如何要毫无疑问脑部解剖学家们，其之中最有名的无论如何是阿布洛伊（Korbinian Brodmann）在20世纪中期的文书工作。在此在此之前，关于大脑部的显然相同地区负责显然相同基本功能的论者仍未随着颅相学的流行而式微，在布洛卡（Broca）等脑部区的基本功能而受益提升。然而，阿布洛伊关心于脑部区的肝细胞构筑，并未从3D紧致来创建大脑部的建模。3D大脑部建模的变成现，特别是在法国脑部解剖学家Jean Talairach，他在于1967年提变成一个3D的大脑部建模，与Tounoux 于1988年进一步完善此大脑部建模。

目之前为止最国际新标准的模板，是哥伦比亚蒙特利尔脑部所高约（Montreal Neurological Institute，MNI）于90年代表人所创建的MNI系列模板。在最早的试着之中，他们高清晰度了241个较宽时间红十字会的大脑部构件，按照Talairach大脑部绘出说的方式将，运用以历史性的大脑部构件对每个变成体人的大脑部透过校准，受益每个大脑部的AC-PC线和大脑部的另有部侧面。目之前为止运用以非常为为广泛的是ICBM152模板，也是由MNI变成品，然而MNI305和ICBM152模板之中无法清楚地看到每个大脑部的构件。

在丹麦尤利希学术研究之中心与MNI合作完变成的“Bigbrain”项目之中，创建了第一个肝细胞层次的超分光镜的大脑部3D建模：由7404个一个组织切开组变成的，清晰度大幅提高20微米，差不多正确地到了大分子层次。这个花了十年的地绘出集，在GW的襄助下将它们数字化缝合在一齐，超简洁3D大脑部建模的创建，未来会为这两项脑部高清晰度给予一个非常加新标准的大脑部绘出说，也为这两项创建新标准3D大脑部建模给予了取而代之的途径。

简洁的大脑部高清晰度绘出特别是在高经济性的创取而代之，比如丹麦尤利希学术研究之中心的Amunts打算整合一种这样的高经济性，运用以双折射来重建脑部一个组织之中的小脑的三维紧致构件。在康奈尔大学的脑部地质学家和生一物总工程师Karl Deisseroth的研究工作组整合了一种名为Clarity的高经济性，必需地质学家单独看到完整脑部之中脑部肝细胞和电路的构件。当年7同年，宾夕法尼亚州圣路易斯华盛顿大学的一个学术研究工作组称，他们绘制变成迄今最全面、最正确地的生命体大脑部绘出说，其之中97个生命体大脑部皮层地区此之前从并未描述过，不属于首次公布。

（文之中原始数据相关联于取而代之媒体上公开资料）