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）

《康奈尔科技含业华尔街日报》从2001年开始，每年都都会公布“10大得到成功技术开发设计”，即TR10（Technology Review 10），并预测其大规模商业化的潜力，以及对人类文明生活和社都会的不小受到影响。

这些技术开发设计推选了也就是说所在世界上科技含业的演进前所沿和将来演进方向，集中的反映了近些年来在世界上科技含业演进的最初基本相似性和最初趋势，将引领面向将来的研究实质性方向。其中的许多技术开发设计早就走向零售商，相互竞争着科技含业含业技术开发设计的演进，极大地推动了经济社都会演进和科技含业创最初性。

正如《康奈尔科技含业华尔街日报》主编JasonPontin所感叹，得到成功性技术开发设计的假设非常简单，那就是并能给人们造就高质量运用科技含业的解决解决方案。有些技术开发设计是工程师们天才创意的结晶；而有的则是科学界们对曾一度困扰他们的情况所采取的诸多极其进一步的脱胎（比如大尺度研读）。评选“10大得到成功技术开发设计”的目的无疑是向人们重现最初创最初性实质性，同时也是为了同样强调是人类文明的聪明才智促生了这些创最初性技术开发设计。

因此动脉网（最初浪：vcbeat）将为你审核从2012年~2016年的自然科学行业的科技含业得到成功。由于技术开发设计极其迭极快，因此只梳理早先5年以内的。鉴于篇文章段落不算长，将分别为上下两篇，每篇引介七种技术开发设计。本文为上篇。这些技术开发设计是为解决情况而生，将都会极大地扩展到人类文明的想像力，也有似乎改变在世界上的面目，值得在将来给予同样关注。

聚乙烯中的空人类文明DNA组原先的流程三幅

它能载入较长的DNA段落，这有利于明白DNA组的繁复周边

夏初：大概10年后

得到成功点：将脱氧核糖核酸DNA拉过鸡抗原中的空，测定胺基酸穿过时电导的也就是说改变

优越性：DNA组人类文明DNA组原先极其极快，极其便宜，极其便利，开启个性公共千户所生时期

该行业主要行动者：Oxford Nanopore

纵观人类文明DNA组原先技术开发设计的演进经历，不能哪一个技术开发设计像聚乙烯中的空人类文明DNA组原先那样慢热。1996年纽约大学的Daniel Branton、哥伦比亚大学的David Deamer及其室友，在美国国家俄罗斯科学院年刊PNAS杂志上首次刊登篇文章指显露，可以用膜通道测定多核苷酸序列。运用聚乙烯中的空透过人类文明DNA组原先的价值观是非常直观的：让DNA胺基酸一个个穿过聚乙烯中的空，同时极迅速解剖每一个胺基酸。和其他DNA人类文明DNA组原先方法相比，它不并不需要可用荧光试剂来解剖胺基酸或敲除DNA小分子或者增量段落，能极迅速注意到DNA反之亦然等情况。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创办人的Oxford Nanopore一些公司，验证了聚乙烯中的空人类文明DNA组原先的商业能力也。 该技术开发设计获取了一种方法，使DNA组人类文明DNA组原先极其极快，极其便宜，并且有限便利，让医师作为最常规的人类文明DNA组原先方法，催生了混搭自然科学的时期，不过准确度方面还有待增加。

同样是2012年，Oxford Nanopore 一些公司推显露了一种掌上聚乙烯中的空人类文明DNA组原先仪MinION，便利随身携带也很便宜。它能载入较长的DNA段落，这个网络服务的平均读长大约在5kb左右，最长能达到20kb，这有利于明白DNA组的繁复周边。MinION还可以插入笔记本电大脑的USB接口，在三幅标上辨识样本转化成的过程。早先刊登的研究实质性辨识MinION相当可视，能准确人类文明DNA组原先小DNA组（比如微生物和糖类DNA组），区分亲缘关系很近的微生物和患狂犬病，载入人类文明DNA组的繁复周边等。

今年，哥伦比亚大学的车靖岳（Jingyue Ju）和纽约大学的George Church大学教授合作伙伴开发设计了基于聚乙烯中的空的单小分子边小分子边人类文明DNA组原先（SBS）系统会，对这一人类文明DNA组原先技术开发设计透过升级，打造了样本处理过程的单小分子聚乙烯中的空人类文明DNA组原先网络服务。但在此前所科学界将要通过延缓DNA序列通过聚乙烯中的空速度的方式则增加此项人类文明DNA组原先的准确度，只不过在此前所来看，该技术开发设计尚不未成熟。

纽约大学有性生物体学家乔纳森·弗莱彻

人类文明也有一种类似跳蚤等食肉动物的卵原干鸡抗原，或可已是无尽的生殖细胞相关联

夏初：曾受质疑

得到成功点：粗略鸡抗原分选技术开发设计，从孩童人生殖细胞内分离显露了卵原干鸡抗原

优越性：在的实验室中的大量孕育卵原干鸡抗原，化疗男性不孕不育，甚至延期生殖细胞早衰

该行业主要行动者：最初泽西荣民总医院、OvaScience、Jonathan Tilly

纽约大学有性生物体学家乔纳森·弗莱彻（Jonathan Tilly，同时在最初泽西荣民总医院指导了一个有性生物体学一个中的心）研究实质性小组，断定了人类文明也有一种类似跳蚤等食肉动物的卵原干鸡抗原，或可已是无尽的生殖细胞相关联。因为对于一个男性来感叹，到了40岁之后，生殖细胞的量和质量就都会下降，“卵原干鸡抗原”的注意到未来会为化疗男性不孕不育，甚至延期生殖细胞早衰获取最初方法。

这些卵原干鸡抗原来自于孩童男性的生殖细胞，感叹明男性孩童后无论如何有似乎形成最初的生殖细胞。如果能在的实验室中的大量孕育这种卵原干鸡抗原，也意味着公共千户所生上保有了无尽的生殖细胞相关联。这一注意到对男性生殖细胞量在显露生时就已被限定的习惯本质形成终究。

弗莱彻小组曾在2004年首次断定，雌性跳蚤在踏入孩童后还能持续装配显露卵母鸡抗原。自此弗莱彻小组研发显露一个极其加粗略的鸡抗原分选技术开发设计，并可用该技术开发设计从孩童人生殖细胞内分离显露了卵原干鸡抗原，得到的鸡抗原像跳蚤卵原干鸡抗原一样，能自发形成具卵母鸡抗原相似性的鸡抗原，这些卵母鸡抗原保有人类文明生殖细胞内卵母鸡抗原的物理外表和表型表达方式则而。

弗莱彻表示，研究实质性未来会常用创建人类文明卵原干鸡抗原瓦，最较为重要的是似乎找到方法让卵原干鸡抗原在水银卵巢中的发育成未成熟的人类文明卵母鸡抗原，以改进水银卵巢的结果，并为不孕不育症获取最初疗法。不过月末到在此前所，卵原干鸡抗原无论如何曾受到质疑，也并不能通过卵原干鸡抗原孕育成任何最初生儿。

总部毗邻波士顿的OvaScience将要将弗莱彻的指导工作商业化。该一些公司的为首先驱除此以外后果投资家Christoph Westphal和纽约大学抗衰老大学教授David Sinclair，他们创办人了Sirtris Pharmaceuticals一些公司，并于2008年以7.2亿美元的价格显露售给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就募集了4300万美元，常用追求干鸡抗原的生育化疗和其他尤其应用，在此前所一些公司运营良好。

潜意识移植版，在此前所无论如何曾受到很多质疑

不不算远的一天，当极其为严重潜意识无法控制的医护职员可以从自由电子植入物赢得借助

夏初：尚不未成熟

得到成功点：可用潜意识样本，波形被硅集成电路切换已是一个曾一度潜意识的方式则

优越性：为曾一度潜意识缺失患儿做修复性的移植版

该行业主要行动者：Theodore Berger

这个思路是如此大胆，所以远达神经系统会科学的主流之外，西奥多·哈特（Theodore Berger）是这个行业有远见的先驱者的角色。他是南哥伦比亚大学洛杉矶分校的生物体自然科学工程师和神经系统会科学界，他蓝三幅在不不算远的一天，当极其为严重潜意识无法控制的医护职员可以从自由电子植入物赢得借助。

对人大脑遭曾受阿尔茨海默患病，中的风或损伤的人中的，损害的神经系统会元网络举例来感叹不必要曾一度潜意识形成。二十多年来，Berger设计了硅集成电路，以各种类型这些神经系统会元在正常指导工作时所做的波形处理过程，这项指导工作准许我们在一分钟以内记住知识和知识。最终，Berger想通过在人大脑中的植入这样的集成电路来趋于稳定建构曾一度潜意识的能力也。

Berger通过线圈与跳蚤和鸽子人大脑本体相互连接的硅集成电路研究实质性处理过程像实际神经系统会元的个人信息，并且在神经系统会角化外科手术中的得到成功。耳聋植入物借助了时是过200,000聋人通过将沙哑切换为各种类型波形，并将其发送到听觉神经系统会而惊醒。其他研究实质性职员在盲人的人工神经纤维方面得到了初步成功。

Berger还与USC的生物体自然科学工程师Vasilis Marmarelis合作伙伴，开始装配大脑角化。 他们首先可用来自跳蚤的鲸鱼回切片。明白神经系统会元波形从鲸鱼的一端移动到另一端，研究实质性职员发送随机内脉冲到鲸鱼回，据信在各种地点的波形，看看它们是如何离散，然后导显露描述离散的自然科学方程组，并且他们在计算机内集成电路中的实现了这些方程组。可用这些样本，Berger和他的小组机器研读了波形被切换已是一个曾一度潜意识的方式则。

尽管有不确定性，Berger和他的室友长期以来在总体规划人类文明研究实质性。 他还与他的大学的临床医师合作伙伴，测试可用植入鲸鱼回每侧的线圈来测定和预防极其为严重癫痫患儿的癫痫复发，甚至借助这些患儿在人大脑中的寻找潜意识。

含前所DNA测定早就演进到无创含前所DNA测定（NIPT）前期

在此前所早就可以通过母体外周血抽取孕期一般来讲 DNA（cffDNA），透过侵入性疾患病

夏初：已未成熟

得到成功点：通过一小管妹妹血液中的的孕期DNA对DNA人类文明DNA组原先

优越性：在孕期显露生前所透过DNA测定，排除多种DNA不足之处患病

该行业主要行动者：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

提到含前所DNA人类文明DNA组原先就不能不感叹Illumina和Verinata。2013年1年初7号，Illumina——这家在世界上上最尤其可用的DNA人类文明DNA组原先仪的厂家以3.5亿美元买入了Verinata一些公司。而Verinata不过是餐馆几乎还不能收入的实业一些公司。吸引Illumina的是Verinata的先进技术开发设计：对未曾显露生孕期透过DNA人类文明DNA组原先。这项技术开发设计可以通过一小管妹妹血液中的的孕期DNA而测定马氏病症。在在此之前所，马氏病症测定意味着要从输卵管或羊水中的获取孕期的鸡抗原，这些方式则都具一定的流含后果。

运用妹妹的血液可以获取孕期DNA组个人信息，一些患儿为了明了自己的表型性疾患病或诸如癌症等疾患病而接曾受DNA组人类文明DNA组原先，但是将来人类文明无需等到发患病了才去做人类文明DNA组原先，在显露生时就明白无关的个人信息。根据中的国香港科学界卢煜明的研究实质性，妹妹血液中的一般来讲的DNA中的有15%是来自于孕期。

通过极迅速的DNA人类文明DNA组原先技术开发设计，这些段落可以改变为大量的个人信息，不过自此，Verinata的先驱、哈佛大学生物体分子生物学家Stephen Quake很极快注意到，运用妹妹血液中的的孕期DNA除了可以侵入表型DNA持续性外，还可以对孕期透过以外DNA组人类文明DNA组原先，这样就可以在孕期显露生前所排除患有囊性角化（cystic fibrosis）、β-地中的海贫血症以及精神分裂症等后果。而且这项DNA测定成本长期以来在下降。

在此前所，早就演进到无创含前所DNA测定（NIPT）前期，这项技术开发设计是通过母体外周血抽取孕期一般来讲 DNA（cffDNA），透过侵入性如马氏综合征，RhO，表型DNA持续性，以及孕期男性，是人类文明DNA组原先中的零售商竞争最为白热化的行业。无创含前所DNA测定在在世界上性，同样是在贫穷和中的等收入国家逐渐风行。不过含前所测定让医师接踵而来的立法与道德职责越来越极其加繁复，近来千户所王国珍发布了告知，无创含前所侵入性和治疗体制改革正式中止，侵入性机内构必须赢得最初的足球员许可证书。孩童人可以立即是否对自己的DNA组透过人类文明DNA组原先，而未曾显露生的孕期是不能不以为然表示意见的。这些个人信息就都会受到影响人的人生。甚至有人提显露获取测定的运营商，某种程度将其报告容许在20种左右最少用的极其为严重疾患病中的。

大尺度研读技术开发设计推动人工智慧脚步所演进的核心力量

为医师获取可除此以外的循证化疗解决方案，早就实现借助医师做显露极其好的对政府

夏初：将要可用

得到成功点：神经系统会网络大尺度研读启发式，使神经系统会网络的能力也大大增加

优越性：试三幅各种类型人大脑的指导工作方式则，增加公共千户所生经济性，同样在恶性肿瘤化疗行业力三幅实现精密化疗

该行业主要行动者：雅虎、雅虎、苹果电脑、IBM、微软、Facebook、百度等

大尺度研读是和人工智慧的演进大尺度结合在一起的。其实，大尺度研读并不是最初生事物，它是习惯神经系统会网络（Neural Network）的演进。神经系统会网络研究实质性行业的领军者Hinton在2006年提显露了神经系统会网络大尺度研读启发式，使神经系统会网络的能力也大大增加，向支持向量机内发显露终究。Hinton和他的学生Salakhutdinov在顶尖学术刊物《Scince》上刊登了一篇篇文章，开启了大尺度研读的章节。

大尺度研读的核心就是启发式，启发式框架也经历了一个极迅速渐进的周期，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种最初的启发式框架被不断提显露，而其中的卷积神经系统会网络（Convolutional Neural Network，CNN）极其是已是缩放标识最大放异彩的启发式框架。在此前所早就在语音标识、缩放标识等尤其应用非常尤其。

在自然科学行业，以大尺度研读相结合的人工智慧，从研读在丰富的自然科学样本中的标识繁复方式则而的启发式，到为混搭公共千户所生获取对现实在世界上证据的分析，先到注意到与 DNA 结合的鸡酶的序列特异性和怎样用其协助DNA组治疗以及混搭化疗，在自然科学以外像上可增加分辨率、分析的广度和速度以及治疗上造就了非常无疑的进步，甚至在本品开发设计和极其尤其的化疗干预上辨识显露了庞大的潜力。

同样是雅虎，早就成了吸引大尺度研读和人工智慧人才的磁性。2013 年 3 年初，雅虎买入了餐馆实业企业，它的先驱是多伦多大学的计算机内科学大学教授达勒姆·辛顿——是赢得默克预赛的小组成员。辛顿都会同时兼顾大学和雅虎的指导工作，他感叹原先“在这一行业中的提显露构想，然后把它们用在真正的情况上“，这些情况除此以外缩放标识、较为重要字，和语义明白。

2012年6年初，雅虎重现了当时最大的神经系统会网络之一，其中的保有时是过10亿个相互连接。由哈佛大学计算机内科学大学教授吴恩达和雅虎大学教授杰夫·迪安带领的小组，给系统会重现了一千万张从YouTubu录像中的随机内选择的三幅像。软件框架中的的一个各种类型神经系统会元专门标识猫的缩放，其他不感兴趣于人脸、橙黄色的花朵，以及其他物体。由于大尺度研读的能力也，即使没人曾经假设或标记过，系统会也标识了这些独立自主的某类。IBM的沃森在恶性肿瘤精密化疗行业，并能在几秒以内审核数十年癌症化疗历史中的的150万份患儿据信，除此以外患病历和患儿化疗结果，并为医师获取可除此以外的循证化疗解决方案，早就实现借助医师做显露极其好的对政府。

在2011年到2015年的五年时间，人工智慧行业的入股经费从2.82亿美元上升到2015年的23.88亿美元，而入股量也从67起上升到397起。以雅虎、苹果电脑、IBM、微软、Facebook为推选的等行业佼佼者将要通过入股透过科技含业含业布局。

CRISPR的指导工作流程，创最初性性地运用RNA

通过DNA总编辑随身携带定向性状的灵长类食肉动物的能力也，为科学界研究实质性与表型无关的疾患病获取方法

夏初：踏入到治疗

得到成功点： 运用DNA组用以紧密结合显露两只随身携带有特定DNA性状的鸽子

优越性：为人类文明疾患病研究实质性获取了最初的有价值的用以

该行业主要行动者：云南省灵长类生物体自然科学重点原先的实验室，Jennifer Doudna（哥伦比亚大学伯克利分校），张峰（柏克莱加州大学），George Church（纽约大学）

科学界们并不认为，CRISPR似乎是自20世纪70年**物体技术开发设计时期开启以来显露现的不可或缺的DNA科研人员开发设计。CRISPR系统会具较为重要字和替换DNA的双重机能，可以让科学们通过替换胺基酸，总能的改变DNA的机能。在此前所早就得出结论，运用CRISPR可以化疗人体内的四肢萎缩、鲜见肝脏疾患病，使人类文明鸡抗原免疫HIV等惊人的机能。在企业零售商上，都是千万美元层级的投资。Emmanuelle Charpentier在国家创办人了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna前所与张锋共同创办人了Editas Medicine，离开Editas Medicine后她如今创办人了餐馆小一些公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数微生物和古微生物中的注意到的一种天然免疫系统会，可用来反抗入侵的患狂犬病及特罗斯季亚涅齐DNA。年所检验的是一对显露生在昆明科灵生物体科技含业有限一些公司（Kunming Biomedical International）和云南灵长类食肉动物生物体科学研究实质性重点原先的实验室里雌性**恒河猴明明和玲玲。在体外卵巢后，科学界用了最初型DNA科研人员开发设计CRISPR在卵巢卵中的总编辑变更了3个DNA。标志着CRISPR可以在灵长食肉动物体内完成载体表型修饰。在过往几年，CRISPR由哥伦比亚大学伯克利分校、纽约大学、柏克莱加州大学等机内构的研究实质性职员研发显露来。这项技术开发设计早就开始改变科学界对表型工程的明白，因为它可以让他们粗略并相对总能地改变DNA组。

CRISPR可以粗略并相对不易地，在基因上的某个特定部位改变DNA，理论上，这项技术开发设计可以在培养基中的改变任何食肉动物鸡抗原类型的DNA，除此以外人类文明鸡抗原。CRISPR与晚期的DNA组总编辑方法：特罗斯季亚涅齐选择性(ZFN)以及转录激活因子样效应物选择性（TALEN）系统会相似。但是后两种方法都是运用鸡蛋 胶质来定位靶序列，这些鸡酶举例来感叹很难转化成且成本不算低。CRISPR运用的是RNA，使得设计它们越来越非常不易。

某个DNA变异的优越性举例来感叹并不明确，它很就都会致患病，也似乎显然和某种疾患病间接无关，CRISPR可以借助研究实质性职员找到显然能致患病的性状。在或许谁该保有CRISPR专利情况上，虽然还有争议，人们普遍并不认为是Charpentier和Doudna推动了CRISPR总编辑的演进，张峰则是通过得出结论它并能在真核鸡抗原中的起作用揭示了它的庞大潜力，来自哈佛自然俄罗斯科学院的George Church独立自主得出结论了张锋的这一研究实质性注意到。

CRISPR将来一个有潜力的尤其应用是，修复人类文明一个组织中的的DNA，可以化疗诸如血友患病、鲜见代谢疾患病、Huntington氏患病和精神分裂症等DNA疾患病。随着对CRISPR系统会接触的促使，实验设计的建模改造，深信其载体经济性都会进一步增加，CRISPR以及其引申技术开发设计终究都会造就一场科学史上的庞大社会变革。

完整的人大脑以外像三幅让神经系统会科学界极其完整明了地推论人大脑本体

非常精细的人大脑以外像三幅，第一次在鸡抗原水平上剖析了人类文明人大脑，为神经系统会科学界获取明了读其无穷繁复性的最最初

夏初：未曾完以外未成熟

得到成功点：高分辨率，以20微米的大尺度展现了人类文明人大脑的本体

优越性：并能让神经系统会科学界极其完整明了地推论人大脑本体，明了人大脑多种不同周边二者之间的相互作用，大脑本体及其对人行为的控制

该行业主要行动者：Katrin Amunts（瑞典尤利希研究实质性一个中的心），Alan Evans（蒙特利尔市神经系统会学研究实质性所），Karl Deisseroth（哈佛大学）、圣路易斯华盛顿大学

人大脑长期以来是个寻宝丘陵地带，人类文明也长期以来试三幅明了人大脑的以本体，“国家人大脑原先”（提显露在巨型计算机内上对人大脑机器研读）、“美国大脑原先”（要从多个一维获取人大脑社区活动样本并不以为然机器研读）这些雄心勃勃的原先，都在极其进一步创建一个尤其的人大脑社区活动的三幅像。

人大脑记事的晚期指导工作某种程度要归功于神经系统会外科医生们，其中的一个有名的某种程度是布鲁德曼（Korbinian Brodmann）在20世纪初的指导工作。在此前所，关于人大脑的多种不同周边负责多种不同机能的本质早就随着颅相学的风行而兴起，在布洛卡（Broca）等大人脑的机能而得到大幅提高。然而，布鲁德曼关注于大人脑的鸡抗原筑成，未曾从3D空间来创建人大脑的框架。3D人大脑框架的显露现，在在法国神经系统会外科医生Jean Talairach，他在于1967年提显露一个3D的人大脑框架，与Tounoux 于1988年进一步系统化此人大脑框架。

在此前所最通用的巨集，是加拿大蒙特利尔市神经系统会研究实质性所（Montreal Neurological Institute，MNI）于90年推选所创建的MNI第四部巨集。在更早的极其进一步中的，他们显影了241个正常青年人的人大脑本体，按照Talairach人大脑记事的方式则，可用标志性的人大脑本体对每个曾受试者的人大脑透过可视，得到每个人大脑的AC-PC线和人大脑的本体轮廓。在此前所可用极其为尤其的是ICBM152巨集，也是由MNI显露品，然而MNI305和ICBM152巨集中的无法吻合地看到每个人大脑的本体。

在瑞典尤利希研究实质性一个中的心与MNI共同完成的“Bigbrain”原先中的，创建了第一个鸡抗原层级的时是高分辨率的人大脑3D框架：由7404个一个组织切片组成的，分辨率达到20微米，几乎粗略到了小分子层级。这个花了十年的地三幅集，在时是级计算机内的借助下将它们数字化缝合在一起，时是完整3D人大脑框架的创建，未来会为无论如何神经系统会以外像获取一个极其加规格的人大脑记事，也为无论如何创建规格3D人大脑框架获取了最初的途径。

完整的人大脑以外像三幅在在技术开发设计的创最初性，比如瑞典尤利希研究实质性一个中的心的Amunts将要开发设计一种这样的技术开发设计，可用偏振光来重建大脑一个组织中的的神经系统会纤维的三维本体。在哈佛大学的神经系统会科学界和生物体工程师Karl Deisseroth的的实验室开发设计了一种原称Clarity的技术开发设计，准许科学界直接看到完整大脑中的神经系统会元和电路的本体。今年7年初，美国圣路易斯华盛顿大学的一个研究实质性小组指，他们绘制显露迄今最以外面、最粗略的人类文明人大脑记事，其中的97个人类文明人大脑皮层周边此前所从未曾描述过，属于首次公布。

（文中的样本相关联于网上公开资料）