直击科技之巅！华盛顿大学科技评论评选的14大医疗领域突破科技（上）

《华盛顿大学科技应用评论》从2001年开始，每年都可能会公布“10大超越高度集中系统设计”，即TR10（Technology Review 10），并预测其大规模普及化的观赏力，以及对人类所生活习惯和社可能会的多方面冲击。

这些高度集中系统设计代表了当前所世界科技应用的工业发展前所沿和将可能会工业发展路径，集中所反映了近年来世界科技应用工业发展的原先特点和价值观变迁，将引领面向将可能会的深入研究路径。其中所许多高度集中系统设计仍然走向市场需求，主导着蓄积业高度集中系统设计的工业发展，非常大地促成了经济社可能会工业发展和科技应用原先颖。

正如《华盛顿大学科技应用评论》主编JasonPontin所说，超越持续性高度集中系统设计的定义极为简单，那就是尽可能给人们随之而来高效率运用科技应用的解决提议。有些高度集中系统设计是工程公司们天才趣味的结晶；而有的则是科学界们对一直困扰他们的问题所采取的诸多无论如何的独创（比如浅层进修）。评选“10大超越高度集中系统设计”的目的不仅仅是向人们展示原先原先颖成果，同时也是为了强调是人类所的聪明才智促生了这些原先颖高度集中系统设计。

因此动脉网（原先浪：vcbeat）将为你配对从2012年~2016年的临床应用的科技应用超越。由于高度集中系统设计越来越迭慢速，因此只辨别值得注意5年范围内的。鉴于社论篇幅毕竟长，将细分上下两篇，每篇介绍七种高度集中系统设计。本文为上篇。这些高度集中系统设计是为无论如何而生，将可能会非常大地扩展到人类所的潜能，也意味著扭曲世界的面貌，值得在将可能会予以引人注意关心。

碳纳米管上端分子免疫学的流程示意图

它能读写较长的基因突变物质影片，这有效地明白基因突变物质组的十分复杂地带

夏中后期：至少10年后

超越点：将核酸DNA拉过蛋白上端，可验证核苷酸穿行时电导的比较大扭曲

必要持续性：基因突变物质组分子免疫学越来越慢速，越来越便宜，越来越不方便，敞开个持续性公共卫生时代

该应用主要与会者：Oxford Nanopore

纵观分子免疫学高度集中系统设计的工业发展历程，没哪一个高度集中系统设计像碳纳米管上端分子免疫学那样慢热。1996年哥伦比亚的大学的Daniel Branton、加州的大学的David Deamer及其老友，在宾夕法尼亚州国家苏联科学院的有PNAS杂志上首次出原先版社论指出原先，可以用膜通道可验证多核苷酸多肽。依靠碳纳米管上端进行时分子免疫学的价值观是极为直观的：让DNA核苷酸一个个穿行碳纳米管上端，同时慢速速鉴定每一个核苷酸。和其他DNA分子免疫学物件相比，它不需要采用激光试剂来鉴定核苷酸或敲除DNA分子或者扩增影片，能慢速速注意到基因突变物质走法等情况。

2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks创始的Oxford Nanopore一些公司，可验证了碳纳米管上端分子免疫学的商业战斗能力。 该高度集中系统设计发放了一种物件，使基因突变物质组分子免疫学越来越慢速，越来越便宜，并且足够不方便，让牙医作为最常规的分子免疫学物件，开创了个持续性化临床的时代，不过对照组总体还有待更高。

常常是2012年，Oxford Nanopore 一些公司发行了一种掌机碳纳米管上端分子免疫学仪MinION，不方便装载也很便宜。它能读写较长的基因突变物质影片，这个跨平台的最低读长大约在5kb约，不长能超出原先20kb，这有效地明白基因突变物质组的十分复杂地带。MinION还可以放入笔记本电脑的USB接口，在屏幕上表明原始数据生成的反复。值得注意出原先版的深入研究表明MinION相当实用，能吻合分子免疫学小基因突变物质组（比如大肠杆菌和酵母基因突变物质组），辨别亲缘关系很近的大肠杆菌和病毒，读写人类所基因突变物质组的十分复杂地带等。

今年，加州的大学伯克利分校的车靖岳（Jingyue Ju）和哥伦比亚的大学的George Church教授密切合作联合开发了基于碳纳米管上端的单分子边多肽边分子免疫学（SBS）高度集中系统，对这一分子免疫学高度集中系统设计进行时升级，打造了高通量的单分子碳纳米管上端分子免疫学跨平台。但目前所为止科学界即将通过减缓DNA多肽通过碳纳米管上端飞行速度的方式也更高此项分子免疫学的吻合度，毕竟目前所为止来看，该高度集中系统设计亦然不早熟。

哥伦比亚的大学有持续性免疫学家文森特·班布里奇

人类所也有一种值得注意猴子等哺乳类的卵原造血核，或可带进无尽的肝细胞比如说

夏中后期：所受驳斥

超越点：可靠细胞核分选高度集中系统设计，从儿童睾丸内分离出原先了卵原造血核

必要持续性：在研究室中所大量培育卵原造血核，病患男持续性不孕不育，甚至延后睾丸早衰

该应用主要与会者：原先泽西总医院、OvaScience、Jonathan Tilly

哥伦比亚的大学有持续性免疫学家文森特·班布里奇（Jonathan Tilly，同时在原先泽西总医院指导了一个有持续性免疫学中所心）深入研究制作组，证明了人类所也有一种值得注意猴子等哺乳类的卵原造血核，或可带进无尽的肝细胞比如说。因为对于一个男持续性来说，到了40岁之后，肝细胞的存量和质量就可能会回升，“卵原造血核”的注意到则会为病患男持续性不孕不育，甚至延后睾丸早衰发放原先物件。

这些卵原造血核来自于刚皆祖父男持续性的睾丸，说明男持续性刚皆祖父后仍然意味著过渡到原先的肝细胞。如果能在研究室中所大量培育这种卵原造血核，也意味着公共卫生上占有了无尽的肝细胞比如说。这一注意到对男持续性肝细胞存量在皆祖父时就已被Type-B的有别于观点过渡到挑战。

班布里奇制作组曾在2004年首次证明，雌持续性猴子在进入刚皆祖父后还能接下来制造出原先肝细胞核。便班布里奇制作组研制出原先出原先一个十分可靠的细胞核分选高度集中系统设计，并采用该高度集中系统设计从儿童睾丸内分离出原先了卵原造血核，得不到的细胞核像猴子卵原造血核一样，能上百过渡到具有肝细胞核特征的细胞核，这些肝细胞核占有人类所睾丸内肝细胞核的电学皆表和基因突变表达模式。

班布里奇说明，深入研究则会用于建起人类所卵原造血核库，最关键的是可能寻找物件让卵原造血核在试管胚胎中所未成熟早熟的人类所肝细胞核，以基础上试管胚胎的结果，并为不孕不育症发放原先疗法。不过截止到目前所为止，卵原造血核仍然所受到驳斥，也并没通过卵原造血核培育成任何原先生儿。

的总部位于纽约市的OvaScience即将将班布里奇的指导普及化。该一些公司的联合创始人有数可能持续性注资家Christoph Westphal和哥伦比亚的大学抗衰老深入研究员David Sinclair，他们创始了Sirtris Pharmaceuticals一些公司，并于2008年以7.2亿美元的价格出原先售给GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就筹集了4300万美元，用于追求造血核的生育病患和其他应用于，目前所为止一些公司运营良好。

遗忘GameCube，目前所为止仍然所受到很多驳斥

不毕竟远的一天，当更为严重遗忘夺去的病人可以从自由电子替换成物得到努力

夏中后期：亦然不早熟

超越点：采用遗忘原始数据，讯号被硼微处置器转换带进一个一直遗忘的方式也

必要持续性：为一直遗忘其会病患来作重建持续性的GameCube

该应用主要与会者：Theodore Berger

这个想法是如此敢于，所以远在脑科学的主流之皆，西奥多·伯格（Theodore Berger）是这个蓄积业全因的先驱者的角色。他是南加州的大学洛杉矶分校的材料科学工程公司和脑科学界，他设想在不毕竟远的一天，当更为严重遗忘夺去的病人可以从自由电子替换成物得到努力。

对神经遭所受阿尔茨海默病，中所风或烧伤的人中所，损害的脑元网络并不一定防止一直遗忘过渡到。二十多年来，Berger设计了硼微处置器，以模拟这些脑元在正常指导时所来作的自由电子技术，这项指导意味着我们在一分钟范围内记住知识和知识。最终，Berger想要通过在神经中所替换成这样的微处置器来恢复创造一直遗忘的战斗能力。

Berger通过阴极与猴子和猴子神经皆部连接的硼微处置器深入研究处置像实际脑元的信息，并且在脑假体手术中所取得急于。射频替换成物努力了最少200,000聋人通过将声音转换为电讯号，并将其发送到听觉脑而听到。其他深入研究职员在盲人的人工视网膜总体取得了先期急于。

Berger还与USC的材料科学工程公司Vasilis Marmarelis密切合作，开始制造脑假体。 他们首先采用来自猴子的天鹅回基底。知道脑元讯号从天鹅的一端旋转到另一端，深入研究职员发送随机脉冲到天鹅回，记录在各种地点的讯号，看看它们是如何叠加，然后解析揭示叠加的数学定律，并且他们在计算机微处置器中所做到了这些定律。采用这些原始数据，Berger和他的制作组原始数据分析了讯号被转换带进一个一直遗忘的方式也。

尽管有不确定持续性，Berger和他的老友多年来在都市计划人类所深入研究。 他还与他的的大学的临床牙医密切合作，测试者采用替换成天鹅回每侧的阴极来可验证和预防更为严重高血压病患的高血压发作，甚至努力这些病患在神经中所寻找遗忘。

蓄积前所DNA可验证仍然工业发展到无创蓄积前所基因突变物质可验证（NIPT）阶段

目前所为止仍然可以通过母体皆周血分离出原先来肝细胞可溶 DNA（cffDNA），进行时前所列腺癌传染病

夏中后期：已早熟

超越点：通过其余部分管祖母体内中所的肝细胞DNA对基因突变物质分子免疫学

必要持续性：在肝细胞皆祖父前所进行时基因突变物质可验证，忽略多种基因突变物质缺陷病

该应用主要与会者：Illumina、Verinata、Sequenom、Natera、Ariosa、LifeCodexx、卢煜明

讲到蓄积前所DNA分子免疫学就自已说Illumina和Verinata。2013年1月7号，Illumina——这家世界上最为广泛采用的DNA分子免疫学仪的生蓄积商以3.5亿美元收购了Verinata一些公司。而Verinata不过是服装店却是还没收入的创业一些公司。观赏Illumina的是Verinata的先进高度集中系统设计：对仍未皆祖父肝细胞进行时DNA分子免疫学。这项高度集中系统设计可以通过其余部分管祖母体内中所的肝细胞DNA而可验证郭氏病症。在基本上，郭氏病症可验证意味着要从肝细胞或消化道中所获取肝细胞的细胞核，这些方式也都具有一定的流蓄积可能持续性。

依靠祖母的体内可以获取肝细胞基因突变物质组信息，一些病患为了了解到自己的基因突变持续性传染病或诸如癌症等传染病而接所受基因突变物质组分子免疫学，但是将来人类所无需等到发病了才去来作分子免疫学，在皆祖父时就知道涉及的信息。根据中所国香港科学界卢煜明的深入研究，祖母体内中所可溶的DNA除此以皆15%是来自于肝细胞。

通过慢速速的DNA分子免疫学高度集中系统设计，这些影片可以转变为大量的信息，不过便，Verinata的创始人、斯坦福的大学动物电学学家Stephen Quake很慢速注意到，依靠祖母体内中所的肝细胞DNA除了可基本上列腺癌染色体异常皆，还可以对肝细胞进行时全基因突变物质组分子免疫学，这样就可以在肝细胞皆祖父前所忽略患有囊持续性囊肿（cystic fibrosis）、β-地中所海流行持续性感冒以及自闭症等可能持续性。而且这项基因突变物质可验证成本多年来在回升。

目前所为止，仍然工业发展到无创蓄积前所基因突变物质可验证（NIPT）阶段，这项高度集中系统设计是通过母体皆周血分离出原先来肝细胞可溶 DNA（cffDNA），进行时前所列腺癌如郭氏综合征，RhO，持续性染色体异常，以及肝细胞持续性别，是分子免疫学中所竞争极为激烈的应用。无创蓄积前所基因突变物质可验证在全球，常常是在低收入和中所等收入国家逐渐普及。不过蓄积前所可验证让牙医造成了的立法者与道德义务变得十分十分复杂，近日宁远计委发布了通知，无创蓄积前所前所列腺癌和诊疗体制改革正式延期，前所列腺癌机构需得到原先的职业许可证书。儿童可以决定到底对自己的基因突变物质组进行时分子免疫学，而仍未皆祖父的肝细胞是不能回应说明意见的。这些信息可能可能会冲击人的有生之年。甚至有人驳斥发放可验证的服务商，应该将其报告限制在20种约最常见的更为严重传染病中所。

浅层进修高度集中系统设计促成AI后退工业发展的架构力

为牙医发放可配有的循证病患提议，仍然做到努力牙医来作出原先越来越好的协调

夏中后期：即将采用

超越点：脑网络浅层进修正则表达式，使脑网络的战斗能力大大更高

必要持续性：试示意图模拟神经的指导方式也，更高公共卫生效率，常常在肿瘤病患应用力示意图做到精准病患

该应用主要与会者：Google公司、Google公司、苹果、IBM、IBM、Facebook、搜狐等

浅层进修是和AI的工业发展浅层结合在一同的。其实，浅层进修并不是原先生事物，它是有别于脑网络（Neural Network）的工业发展。脑网络深入研究应用的领军者Hinton在2006年驳斥了脑网络浅层进修正则表达式，使脑网络的战斗能力大大更高，向支持向量机发出原先挑战。Hinton和他的学生Salakhutdinov在顶尖学术刊物《Scince》上出原先版了一篇社论，敞开了浅层进修的篇章。

浅层进修的架构就是正则表达式，正则表达式框架也经历了一个慢速速迭代的间隔，Deep Belief Network、Sparse Coding、Recursive Neural Network, Convolutional Neural Network等各种原先的正则表达式框架被不断驳斥，而其中所叠加脑网络（Convolutional Neural Network，CNN）越来越是带进示意图像辨识最炙手可热的正则表达式框架。目前所为止仍然在语音辨识、示意图像辨识等应用于极为为广泛。

在临床应用，以浅层进修为基础的AI，从进修在丰富的临床原始数据中所辨识十分复杂模式的正则表达式，到为个持续性化公共卫生发放对现实世界证据的分析，再到注意到与 DNA 结合的蛋白质的多肽特异持续性和怎样用其协助基因突变物质组诊疗以及个持续性化病患，在临床核磁共振上可更高对比度、分析的广度和飞行速度以及诊疗上随之而来了极为了不起的突飞猛进，甚至在药物联合开发和越来越为广泛的病患干预上表明出原先了前所所未见的观赏力。

常常是Google公司，仍然成了观赏浅层进修和AI优秀人才的导线。2013 年 3 月，Google公司收购了服装店创业企业，它的创始人是多伦多的大学的计算机技术教授杰弗里·斯托——是赢得搜索者球赛的制作组团体。斯托可能会同时兼顾的大学和Google公司的指导，他说计划“在这一应用中所驳斥构想，然后把它们用在真正的问题上“，这些问题有数示意图像辨识、搜索，和自然语言明白。

2012年6月，Google公司展示了当时远超过的脑网络之一，其中所占有最少10亿个连接。由斯坦福的大学计算机技术教授吴恩达和Google公司深入研究员杰夫·迪安一同的制作组，给高度集中系统展示了一千万张从YouTubu视频中所随机自由选择的示意图片。软件框架中所的一个模拟脑元除此以皆辨识狐狸的示意图像，其他侧重于貌似、黄色的果实，以及其他表面。由于浅层进修的战斗能力，即使没人曾经定义或标记过，高度集中系统也辨识了这些独立的对象。IBM的沃森在肿瘤精准病患应用，尽可能在几秒范围内配对数十年癌症病患历史中所的150万份病患记录，有数病历和病患病患结果，并为牙医发放可配有的循证病患提议，仍然做到努力牙医来作出原先越来越好的协调。

在2011年到2015年的五年时间，AI应用的并购资金从2.82亿美元增长到2015年的23.88亿美元，而并购存量也从67起增长到397起。以Google公司、苹果、IBM、IBM、Facebook为代表的等蓄积业巨头即将通过并购进行时蓄积业布局。

CRISPR的指导流程，原先颖持续性地依靠RNA

通过基因突变物质出原先版人装载定向甲基化的类人猿类哺乳类的战斗能力，为科学界深入研究与基因突变涉及的传染病发放物件

夏中后期：进入到诊疗

超越点： 依靠基因突变物质组物件借助于出原先两只装载有特定基因突变物质甲基化的猴子

必要持续性：为人类所传染病深入研究发放了原先的有价值的物件

该应用主要与会者：云南省省类人猿类材料科学重点研究室，Jennifer Doudna（加州的大学伯克利分校），张峰（史丹佛大学），George Church（哥伦比亚的大学）

科学界们确信，CRISPR可能是自20世纪70世纪末动物高度集中系统设计时代敞开以来出原先现的最重要的基因突变物质工程高度集中系统设计。CRISPR高度集中系统具有搜索和移除DNA的双重特持续性，可以让科学们通过移除核苷酸，有趣的扭曲DNA的特持续性。目前所为止仍然表明，依靠CRISPR可以病患小鼠的肌肉萎缩、罕见肝脏传染病，使人类所细胞核免疫HIV等惊人的特持续性。在资本市场需求上，都是千万美元级别的注资。Emmanuelle Charpentier在欧洲创始了CRISPR Therapeutics。Jennifer Doudna基本上与张锋共同创始了Editas Medicine，逃离Editas Medicine后她今天创始了服装店小一些公司Caribou Biosciences。

CRISPR/Cas是在大多数大肠杆菌和古大肠杆菌中所注意到的一种天然免疫高度集中系统，可用来压制侵略的病毒及皆源DNA。最中后期试验的是一对皆祖父在昆明科灵动物工程应用有限一些公司（Kunming Biomedical International）和云南省类人猿类哺乳类材料科学深入研究重点研究室里雌持续性**恒河猴居然和玲玲。在体皆胚胎后，科学界用了原先型DNA工程高度集中系统设计CRISPR在生殖细胞中所出原先版人修改了3个基因突变物质。标志着CRISPR可以在类人猿哺乳类体内完成靶向基因突变修饰。在从前所几年，CRISPR由加州的大学伯克利分校、哥伦比亚的大学、史丹佛大学等机构的深入研究职员研制出原先出原先来。这项高度集中系统设计仍然开始转变科学界对基因工程的明白，因为它可以让他们可靠并一般来说有趣地扭曲基因突变物质组。

CRISPR可以可靠并一般来说难以地，在染色体上的某个特定部位扭曲DNA，仅仅，这项高度集中系统设计可以在培养皿中所扭曲任何哺乳类细胞核类型的基因突变物质，有数人类所细胞核。CRISPR与后期的基因突变物质组出原先版人物件：线粒体核酸酶(ZFN)以及转录激活因子样effect物核酸酶（TALEN）高度集中系统完全相同。但是后两种物件都是依靠蛋 白质来有别于靶多肽，这些蛋白质并不一定很难生成且成本高昂。CRISPR依靠的是RNA，使得设计它们变得较为难以。

某个基因突变物质变异的必要持续性并不一定并不明确，它很可能可能会病原体，也可能仅仅和某种传染病间接涉及，CRISPR可以努力深入研究职员寻找确实能病原体的甲基化。在究竟谁该占有CRISPR实用新型问题上，虽然还有争议，人们视作是Charpentier和Doudna促成了CRISPR出原先版人的工业发展，张峰则是通过表明它尽可能在真核细胞核中所起功用揭示了它的前所所未见观赏力，来自哈佛临床院的George Church独立表明了张锋的这一深入研究注意到。

CRISPR将可能会关键因素观赏力的应用于是，重建人类所组织起来中所的基因突变物质，可以病患诸如血友病、罕见代谢传染病、亨廷顿氏病和精神分裂症等基因突变物质传染病。随着对CRISPR高度集中系统熟识的加深，实验设计的优化改扩建，相信其靶向效率可能会更高，CRISPR以及其衍生高度集中系统设计终究可能会随之而来一场科学史上的前所所未见转变。

清晰的神经核磁共振示意图让脑科学界越来越完整深入地检视神经骨架

十分精密的神经核磁共振示意图，第一次在细胞核水平上剖析了人类所神经，为脑科学界发放了说明了其无穷十分复杂持续性的指南

夏中后期：亦然仍未完全早熟

超越点：高对比度，以20微米的尺度展现了人类所神经的骨架

必要持续性：尽可能让脑科学界越来越完整深入地检视神经骨架，了解到神经多种不同地带密切关系的相互功用，脑骨架及其对人行为的高度集中

该应用主要与会者：Katrin Amunts（柏林尤利希深入研究中所心），Alan Evans（蒙特利尔脑学深入研究机构），Karl Deisseroth（斯坦福的大学）、圣路易斯华盛顿的大学

人体内多年来是个神秘地带，人类所也多年来试示意图了解到人体内的全部，“土著人体内计划”（驳斥在巨型计算机上对人体内原始数据分析）、“宾夕法尼亚州脑计划”（要从多个维空间获取神经活动原始数据并回应原始数据分析）这些强而有力的计划，都在无论如何建起一个为广泛的神经活动的示意图片。

神经示意研究成果的后期指导应该要并不认为脑Henri们，其中所关键因素名的应该是布鲁德曼（Korbinian Brodmann）在20世纪中后期的指导。在此基本上，关于神经的多种不同地带负责多种不同特持续性的观点仍然随着颅相学的流行而兴起，在布洛卡（Broca）等大脑皮层的特持续性而得不到增强。然而，布鲁德曼关心于大脑皮层的细胞核辅以，仍未从3D维空间来建起神经的框架。3D神经框架的出原先现，除此以皆法国脑HenriJean Talairach，他在于1967年驳斥一个3D的神经框架，与Tounoux 于1988年进一步完善此神经框架。

目前所为止最通用的codice_，是和澳洲蒙特利尔脑深入研究机构（Montreal Neurological Institute，MNI）于90世纪末表所建起的MNI系列codice_。在最早的无论如何中所，他们扫描了241个正常民间组织的神经骨架，按照Talairach神经示意研究成果的方式也，采用标志持续性的神经骨架对每个所受试者的神经进行时RR，得不到每个神经的AC-PC线和神经的皆部呈圆形。目前所为止采用越来越为为广泛的是ICBM152codice_，也是由MNI出原先品人，然而MNI305和ICBM152codice_中所不会清楚地碰到每个神经的骨架。

在柏林尤利希深入研究中所心与MNI共同完成的“Bigbrain”这两项中所，建起了第一个细胞核级别的超高对比度的神经3D框架：由7404个组织起来基底都是由的，对比度超出原先20微米，却是可靠到了分子级别。这个花了十年的地示意图集，在自由电子计算机的努力下将它们数字化缝合在一同，超清晰3D神经框架的建起，则会为在短期内脑核磁共振发放一个十分常规的神经示意研究成果，也为在短期内建起常规3D神经框架发放了原先的途径。

清晰的神经核磁共振示意图除此以皆高度集中系统设计的原先颖，比如柏林尤利希深入研究中所心的Amunts即将联合开发一种这样的高度集中系统设计，采用偏振光来重建脑组织起来中所的脑纤维的三维骨架。在斯坦福的大学的脑科学界和动物工程公司Karl Deisseroth的研究室联合开发了一种名为Clarity的高度集中系统设计，意味着科学界直接碰到完整脑中所脑元和电路的骨架。今年7月，宾夕法尼亚州圣路易斯华盛顿的大学的一个深入研究小组称，他们绘制出原先迄今最全面、最可靠的人类所神经示意研究成果，其中所97个人类所神经皮层地带此前所从仍未揭示过，属于首次公布。

（文中所原始数据比如说于网上发布原先闻资料）