近日，MITTechnologyReview雜志發(fā)布了2015年度十大突破技術(shù)（BreakthroughTechnologies2015）的榜單。其中與生命科學(xué)密切相關(guān)的液體活檢、大腦類器官（BrainOrganoids）、DNA互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)光榮上榜。

　    液體檢活：快速、簡(jiǎn)便的癌癥血液檢測(cè)方法

　　2015十大突破技術(shù)——液體活檢入選

　　盧煜明教授被譽(yù)為無創(chuàng)產(chǎn)前診斷的奠基人。早在1997年，他的研究小組發(fā)現(xiàn)孕婦血漿中存在游離的胎兒DNA，也正是這項(xiàng)研究產(chǎn)生了更加安全、簡(jiǎn)單的唐氏綜合癥檢測(cè)方法。

　　目前，盧教授正在與世界各地的實(shí)驗(yàn)室競(jìng)爭(zhēng)開發(fā)基于簡(jiǎn)單血液檢測(cè)的癌癥篩查技術(shù)，即液體活檢。失活的（dying）癌細(xì)胞會(huì)釋放DNA到血液中，但在癌癥早期，癌細(xì)胞所釋放的DNA量很少，并且會(huì)被進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的健康DNA所掩蓋，從而難以檢測(cè)。盧教授說：“我們的目標(biāo)非常明確，就是開發(fā)一種血液檢測(cè)，在癌癥可治愈之前發(fā)現(xiàn)它。”

　　盧教授所在的醫(yī)院正在進(jìn)行兩項(xiàng)與DNA檢測(cè)相關(guān)的大型研究。其中一項(xiàng)是對(duì)1000名乙肝患者進(jìn)行跟蹤，驗(yàn)證DNA檢測(cè)能夠早于超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)肝臟腫瘤。另一項(xiàng)涉及2萬人的研究與鼻咽癌相關(guān)。這種癌癥可能吃咸魚、遺傳易感性以及Epstein-Barr病毒感染有關(guān)。盧教授開發(fā)的檢測(cè)方法是希望在人的血漿中檢測(cè)到失活的癌細(xì)胞釋放的病毒DNA。

　　盧教授說：“雖然目前通過DNA檢測(cè)預(yù)測(cè)患癌的風(fēng)險(xiǎn)成本依然很高，但隨著測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，癌癥早期篩查將會(huì)變得更加便宜、應(yīng)用范圍更加廣泛。之前胎兒檢測(cè)的費(fèi)用也很昂貴，但是現(xiàn)在已經(jīng)降到了800美元，我相信，同樣的事情會(huì)發(fā)生在癌癥上。”

　　液體活檢的商業(yè)利益最近也呈爆炸式的增長。測(cè)序巨頭Illumina的CEOJayFlatley表示，液體活檢的市場(chǎng)規(guī)模至少達(dá)400億美元。他說這項(xiàng)技術(shù)可能是癌癥診斷領(lǐng)域最激動(dòng)人心的突破，并表示Illumina將開始向研究人員提供液體活檢試劑盒，幫助尋找癌癥的早期癥狀。

　　此外，除了用于癌癥篩查，液體活檢還可用于幫助人們對(duì)抗疾病。醫(yī)生可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)癌癥發(fā)展的特定DNA突變選擇對(duì)應(yīng)的藥物和治療方案。癌癥有很多種類型，病因也相當(dāng)復(fù)雜，研究人員必須系統(tǒng)性的了解他們的病例，這樣液體活檢才能真正的拯救生命。

　　大腦類器官：揭秘大腦與神經(jīng)疾病機(jī)制的新利器

　　2015十大突破技術(shù)——液體活檢入選

　　2013年，發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究中，奧地利科學(xué)家成功利用干細(xì)胞培育出“大腦類器官”。這些類器官的構(gòu)成與一個(gè)9周或10周大的胚胎的大腦類似。在發(fā)育初期，人類大腦的一些主要區(qū)域以及類似中腦和后腦等區(qū)域已經(jīng)擁有可辨認(rèn)的特征，包括背側(cè)皮層、腹側(cè)前腦以及產(chǎn)生腦脊髓液的脈絡(luò)叢。在培育的迷你大腦的同樣區(qū)域也發(fā)現(xiàn)了這些特征。

　　之所以說這項(xiàng)技術(shù)大有用途，是因?yàn)?ldquo;大腦類器官”的生長反應(yīng)了人類大腦發(fā)育的多個(gè)方面。如果在類器官生長的過程中出現(xiàn)可觀察到的錯(cuò)誤，科學(xué)家可以找出潛在的原因、機(jī)制，甚至治療方法。

　　研究人員利用類器官這個(gè)模型對(duì)神經(jīng)發(fā)育疾病小頭畸形進(jìn)行研究。他們最感興趣的大腦區(qū)域是背側(cè)皮層，這一區(qū)域最容易受這種疾病影響。研究人員利用一名患有遺傳性小頭畸形的患者身上提取的細(xì)胞培育一些類器官，而后將其與利用健康參與者的細(xì)胞培育的迷你大腦進(jìn)行比較。在利用小頭畸形患者細(xì)胞培育的類器官中，轉(zhuǎn)化成神經(jīng)細(xì)胞的干細(xì)胞（這一過程被稱之為分化）數(shù)量超過利用健康參與者細(xì)胞培育的迷你大腦。

　　舊金山加州大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家ArnoldKriegstein認(rèn)為，該研究結(jié)果是之前關(guān)于小頭畸形發(fā)育理論的一個(gè)力證，小頭畸形患者的神經(jīng)細(xì)胞過早分化，可能就是這種疾病背后的機(jī)制。該研究利用人類干細(xì)胞形成的組織可以成為一個(gè)潛在的供科學(xué)家研究的神經(jīng)障礙模型。

　　這項(xiàng)技術(shù)為理解神經(jīng)元是如何生長和發(fā)揮作用打開了新的窗口，也更加有助于人們理解大腦的基礎(chǔ)活動(dòng)。目前研究人員正在使用“大腦類器官”研究導(dǎo)致精神分裂癥、自閉癥和癲癇等疾病的原因。

　　DNA互聯(lián)網(wǎng)：醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的下一個(gè)顛覆

　　2015十大突破技術(shù)——液體活檢入選

　　全球數(shù)百萬的基因組網(wǎng)絡(luò)將可能成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的下一個(gè)偉大進(jìn)步。但是這究竟能否實(shí)現(xiàn)，不是看技術(shù)，而是看人是否愿意？

　　Noah是一個(gè)6歲的患了不知名疾病的小男孩。他發(fā)育遲緩，只能說幾句話，并且病情越來越嚴(yán)重。核磁共振成像顯示他的小腦正在萎縮。EasternOntario兒童醫(yī)院的醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)家對(duì)他的DNA進(jìn)行了分析。但是除非找到一個(gè)跟他有相同癥狀的病人，才能確定究竟是DNA的哪處出現(xiàn)錯(cuò)誤。今年，他的醫(yī)生準(zhǔn)備將他的遺傳信息上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，看看是否世界的某個(gè)地方也有某個(gè)人跟著他有著一樣的遺傳信息。

　　加州大學(xué)生物信息學(xué)專家DavidHaussler說，建立DNA互聯(lián)網(wǎng)面臨的一大問題是，基因組測(cè)序很大程度上脫離了信息共享最便捷的工具——互聯(lián)網(wǎng)。這是非常無奈的。目前已經(jīng)有超過20萬的人進(jìn)行了全基因組測(cè)序，這個(gè)數(shù)字在未來幾年肯定會(huì)大幅上升。未來醫(yī)學(xué)的進(jìn)步取決于對(duì)這些基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模的比對(duì)，但是從現(xiàn)在數(shù)據(jù)的共享程度來看，許多科學(xué)家并沒有為這一點(diǎn)做好準(zhǔn)備。

　　Haussler是全球基因組學(xué)和健康聯(lián)盟（GlobalAllianceforGenomicsandHealth，GAGH）的創(chuàng)始人和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者之一。GAGH成立于2013年，是一個(gè)由醫(yī)療機(jī)構(gòu)、大學(xué)和公司等組成的聯(lián)盟組織，成立的宗旨是促進(jìn)遺傳數(shù)據(jù)的共享。對(duì)該組織而言，目前面臨的最大困難不是技術(shù)問題，而是社會(huì)問題。一方面，科學(xué)家拒絕分享遺傳數(shù)據(jù)，另一方面，把一個(gè)人的基因組信息放到互聯(lián)網(wǎng)上也涉及到隱私問題。目前，Haussler和聯(lián)盟的其他成員正在努力解決這一難題問題。

　　試想一下，在不久的將來，你運(yùn)氣不好患了癌癥。醫(yī)生可以根據(jù)你的DNA測(cè)序結(jié)果了解是哪種突變引起了癌癥的發(fā)生。然后在DNA互聯(lián)網(wǎng)上搜索擁有相同突變的患者，根據(jù)他們的用藥記錄，醫(yī)生可以為如何對(duì)你進(jìn)行治療做出更好的選擇。理想是美好的，但究竟需要多久才能實(shí)現(xiàn)呢？

　　其它七項(xiàng)突破為：

　　1，MagicLeap

　　作為一家創(chuàng)業(yè)公司，MagicLeap投入了數(shù)億美元開發(fā)了一款設(shè)備，能使虛擬物體看起來像是在現(xiàn)實(shí)生活中一樣。這一技術(shù)將給電影、游戲、旅行和電信等行業(yè)帶來全新的機(jī)會(huì)。

　　2，納米結(jié)構(gòu)

　　加州理工學(xué)院的科學(xué)家發(fā)明了一種微型晶格，使材料結(jié)構(gòu)可以得到精密訂制，從而確保強(qiáng)度和彈性，同時(shí)重量非常輕。

　　3，汽車間通信

　　通過這種簡(jiǎn)單的無線技術(shù)，汽車可以互相通信，從而減少車禍?zhǔn)鹿省?/p>

　　4，谷歌ProjectLoon

　　ProjectLoon利用高空氣球提供了可靠的低成本互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，能覆蓋全球偏遠(yuǎn)地區(qū)。

　　5，大規(guī)模海水淡化

　　海水淡化的成本將大幅下降，并支撐某一國家的大部分用水。

　　6，ApplePay移動(dòng)支付

　　蘋果的移動(dòng)支付服務(wù)使用戶可以在日常生活中將手機(jī)變?yōu)殄X包，實(shí)現(xiàn)快捷而安全的支付。

　　7，加速光合作用

　　通過這種先進(jìn)的基因工具，糧食作物利用太陽光轉(zhuǎn)化能量的速度將會(huì)大幅提升，從而提高糧食產(chǎn)量，給全球更多人提供糧食。