《麻省理工科技評論》從2001年開始，每年都會公布“10大突破技術”，即TR10（Technology Review 10），并預測其大規模商業化的潛力，以及對人類生活和社會的重大影響。

　　這些技術代表了當前世界科技的發展前沿和未來發展方向，集中反映了近年來世界科技發展的新特點和新趨勢，將引領面向未來的研究方向。其中許多技術已經走向市場，主導著產業技術的發展，極大地推動了經濟社會發展和科技創新。

　　正如《麻省理工科技評論》主編JasonPontin所說，突破性技術的定義非常簡單，那就是能夠給人們帶來高質量運用科技的解決方案。有些技術是工程師們天才創意的結晶；而有的則是科學家們對長期困擾他們的問題所采取的諸多嘗試的集大成者（比如深度學習）。評選“10大突破技術”的目的不僅僅是向人們展示新創新成果，同時也是為了強調是人類的聰明才智促生了這些創新技術。

　　因此動脈網將為你篩選從2012年~2016年的醫學領域的科技突破。由于技術更迭快，因此只梳理最近5年之內的。鑒于文章篇幅太長，將分為上下兩篇，每篇介紹七種技術。本文為上篇。這些技術是為解決問題而生，將會極大地擴展人類的潛能，也有可能改變世界的面貌，值得在未來給予特別關注。

　　1.納米孔測序（2012）

　　納米孔測序的流程圖

　　它能讀取較長的基因片段，這有助于理解基因組的復雜區域

　　成熟期：至少10年后

　　突破點：將單鏈DNA拉過蛋白孔，檢測堿基穿過時電導的微小改變

　　重要性：基因組測序更快，更便宜，更方便，開啟個性醫療時代

　　該領域主要參與者：Oxford Nanopore

　　縱觀測序技術的發展歷程，沒有哪一個技術像納米孔測序那樣慢熱。1996年哈佛大學的Daniel Branton、加州大學的David Deamer及其同事，在美國國家科學院院刊PNAS雜志上首次發表文章指出，可以用膜通道檢測多核苷酸序列。利用納米孔進行測序的理念是非常直觀的：讓DNA堿基一個個穿過納米孔，同時快速鑒定每一個堿基。和其他DNA測序方法相比，它不需要使用熒光試劑來鑒定堿基或敲除DNA分子或者擴增片段，能快速發現基因易位等情況。

　　2005年，Bayley、Gordon Sanghera和Spike Wilcocks創立的Oxford Nanopore公司，驗證了納米孔測序的商業能力。 該技術提供了一種方法，使基因組測序更快，更便宜，并且足夠方便，讓醫生作為最常規的測序方法，開創了個性化醫學的時代，不過準確率方面還有待提高。

　　尤其是2012年，Oxford Nanopore 公司推出了一種掌上納米孔測序儀MinION，方便攜帶也很便宜。它能讀取較長的基因片段，這個平臺的平均讀長大約在5kb左右，最長能達到20kb，這有助于理解基因組的復雜區域。MinION還可以插入筆記本電腦的USB接口，在屏幕上顯示數據生成的過程。最近發表的研究顯示MinION相當實用，能準確測序小基因組（比如細菌和酵母基因組），區分親緣關系很近的細菌和病毒，讀取人類基因組的復雜區域等。

　　今年，哥倫比亞大學的車靖岳（Jingyue Ju）和哈佛大學的George Church教授合作開發了基于納米孔的單分子邊合成邊測序（SBS）系統，對這一測序技術進行升級，打造了高通量的單分子納米孔測序平臺。但目前科學家正在通過減緩DNA序列通過納米孔速度的方式提高此項測序的準確度，畢竟目前來看，該技術尚不成熟。

　　2.卵原干細胞（2012）

　　哈佛大學生殖生物學家喬納森·蒂利

　　人類也有一種類似老鼠等動物的卵原干細胞，或可成為無盡的卵子來源

　　成熟期：受質疑

　　突破點：精確細胞分選技術，從成人卵巢內分離出了卵原干細胞

　　重要性：在實驗室中大量培育卵原干細胞，治療女性不孕不育，甚至延遲卵巢早衰

　　該領域主要參與者：馬薩諸塞總醫院、OvaScience、Jonathan Tilly

　　哈佛大學生殖生物學家喬納森·蒂利（Jonathan Tilly，同時在馬薩諸塞總醫院指導了一個生殖生物學中心）研究團隊，證明了人類也有一種類似老鼠等動物的卵原干細胞，或可成為無盡的卵子來源。因為對于一個女性來說，到了40歲之后，卵子的數量和質量就會下降，“卵原干細胞”的發現有望為治療女性不孕不育，甚至延遲卵巢早衰提供新方法。

　　這些卵原干細胞來自于成年女性的卵巢，說明女性成年后仍然有可能形成新的卵子。如果能在實驗室中大量培育這種卵原干細胞，也意味著醫療上擁有了無盡的卵子來源。這一發現對女性卵子數量在出生時就已被限定的傳統觀點形成挑戰。

　　蒂利團隊曾在2004年首次證明，雌性老鼠在進入成年后還能持續制造出卵母細胞。后來蒂利團隊研發出一個更加精確的細胞分選技術，并使用該技術從成人卵巢內分離出了卵原干細胞，得到的細胞像老鼠卵原干細胞一樣，能自發形成具有卵母細胞特征的細胞，這些卵母細胞擁有人類卵巢內卵母細胞的物理外表和遺傳表達模式。

　　蒂利表示，研究有望用于建立人類卵原干細胞庫，最關鍵的是可能找到方法讓卵原干細胞在試管受精中發育成成熟的人類卵母細胞，以改進試管受精的結果，并為不孕不育癥提供新療法。不過截止到目前，卵原干細胞仍然受到質疑，也并沒有通過卵原干細胞培育成任何新生兒。

　　總部位于波士頓的OvaScience正在將蒂利的工作商業化。該公司的聯合創始人包括風險投資家Christoph Westphal和哈佛大學抗衰老研究員David Sinclair，他們創立了Sirtris Pharmaceuticals公司，并于2008年以7.2億美元的價格出售給GlaxoSmithKline。OvaScience在2012年就募集了4300萬美元，用于追求干細胞的生育治療和其他應用，目前公司運營良好。

　　3.記憶移植（2013）

　　記憶移植，目前仍然受到很多質疑

　　不太遠的一天，當嚴重記憶喪失的病人可以從電子植入物獲得幫助

　　成熟期：尚不成熟

　　突破點：使用記憶數據，信號被硅芯片轉換成為一個長期記憶的方式

　　重要性：為長期記憶缺失患者做修復性的移植

　　該領域主要參與者：Theodore Berger

　　這個想法是如此大膽，所以遠在神經科學的主流之外，西奧多·伯格（Theodore Berger）是這個行業有遠見的先驅者的角色。他是南加州大學洛杉磯分校的生物醫學工程師和神經科學家，他設想在不太遠的一天，當嚴重記憶喪失的病人可以從電子植入物獲得幫助。

　　對大腦遭受阿爾茨海默病，中風或損傷的人中，破壞的神經元網絡通常防止長期記憶形成。二十多年來，Berger設計了硅芯片，以模擬這些神經元在正常工作時所做的信號處理，這項工作允許我們在一分鐘之內記住經驗和知識。最終，Berger想要通過在大腦中植入這樣的芯片來恢復創造長期記憶的能力。

　　Berger通過電極與老鼠和猴子大腦外部連接的硅芯片研究處理像實際神經元的信息，并且在神經假體手術中取得成功。耳蝸植入物幫助了超過200，000聾人通過將聲音轉換為電信號，并將其發送到聽覺神經而聽到。其他研究人員在盲人的人工視網膜方面取得了初步成功。

　　Berger還與USC的生物醫學工程師Vasilis Marmarelis合作，開始制造腦假體。 他們首先使用來自老鼠的海馬回切片。知道神經元信號從海馬的一端移動到另一端，研究人員發送隨機脈沖到海馬回，記錄在各種地點的信號，看看它們是如何變換，然后導出描述變換的數學方程，并且他們在計算機芯片中實現了這些方程。使用這些數據，Berger和他的團隊建模了信號被轉換成為一個長期記憶的方式。

　　盡管有不確定性，Berger和他的同事一直在規劃人類研究。 他還與他的大學的臨床醫生合作，測試使用植入海馬回每側的電極來檢測和預防嚴重癲癇患者的癲癇發作，甚至幫助這些患者在大腦中尋找記憶。