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(lèi)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(wú)創(chuàng )產(chǎn)前診斷的奠基人。早在1997年，他的研究小組發(fā)現孕婦血漿中存在游離的胎兒DNA，也正是這項研究產(chǎn)生了更加安全、簡(jiǎn)單的唐氏綜合癥檢測方法。

　　目前，盧教授正在與世界各地的實(shí)驗室競爭開(kāi)發(fā)基于簡(jiǎn)單血液檢測的癌癥篩查技術(shù)，即液體活檢。失活的（dying）癌細胞會(huì )釋放DNA到血液中，但在癌癥早期，癌細胞所釋放的DNA量很少，并且會(huì )被進(jìn)入循環(huán)系統的健康DNA所掩蓋，從而難以檢測。盧教授說(shuō)：“我們的目標非常明確，就是開(kāi)發(fā)一種血液檢測，在癌癥可治愈之前發(fā)現它。”

　　盧教授所在的醫院正在進(jìn)行兩項與DNA檢測相關(guān)的大型研究。其中一項是對1000名乙肝患者進(jìn)行跟蹤，驗證DNA檢測能夠早于超聲檢測發(fā)現肝臟腫瘤。另一項涉及2萬(wàn)人的研究與鼻咽癌相關(guān)。這種癌癥可能吃咸魚(yú)、遺傳易感性以及Epstein-Barr病毒感染有關(guān)。盧教授開(kāi)發(fā)的檢測方法是希望在人的血漿中檢測到失活的癌細胞釋放的病毒DNA。

　　盧教授說(shuō)：“雖然目前通過(guò)DNA檢測預測患癌的風(fēng)險成本依然很高，但隨著(zhù)測序技術(shù)的不斷發(fā)展，癌癥早期篩查將會(huì )變得更加便宜、應用范圍更加廣泛。之前胎兒檢測的費用也很昂貴，但是現在已經(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(cháng)。測序巨頭Illumina的CEOJayFlatley表示，液體活檢的市場(chǎng)規模至少達400億美元。他說(shuō)這項技術(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(kāi)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抗疾病。醫生可以根據驅動(dòng)癌癥發(fā)展的特定DNA突變選擇對應的藥物和治療方案。癌癥有很多種類(lèi)型，病因也相當復雜，研究人員必須系統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(lèi)器官：揭秘大腦與神經(jīng)疾病機制的新利器

　　2015十大突破技術(shù)——液體活檢入選

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

　　之所以說(shuō)這項技術(shù)大有用途，是因為“大腦類(lèi)器官”的生長(cháng)反應了人類(lèi)大腦發(fā)育的多個(gè)方面。如果在類(lèi)器官生長(cháng)的過(guò)程中出現可觀(guān)察到的錯誤，科學(xué)家可以找出潛在的原因、機制，甚至治療方法。

　　研究人員利用類(lèi)器官這個(gè)模型對神經(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域是背側皮層，這一區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胞培育一些類(lèi)器官，而后將其與利用健康參與者的細胞培育的迷你大腦進(jìn)行比較。在利用小頭畸形患者細胞培育的類(lèi)器官中，轉化成神經(jīng)細胞的干細胞（這一過(guò)程被稱(chēng)之為分化）數量超過(guò)利用健康參與者細胞培育的迷你大腦。

　　舊金山加州大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家ArnoldKriegstein認為，該研究結果是之前關(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)細胞過(guò)早分化，可能就是這種疾病背后的機制。該研究利用人類(lèi)干細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。

　　這項技術(shù)為理解神經(jīng)元是如何生長(cháng)和發(fā)揮作用打開(kāi)了新的窗口，也更加有助于人們理解大腦的基礎活動(dòng)。目前研究人員正在使用“大腦類(lèi)器官”研究導致精神分裂癥、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

　　全球數百萬(wàn)的基因組網(wǎng)絡(luò )將可能成為醫學(xué)領(lǐng)域的下一個(gè)偉大進(jìn)步。但是這究竟能否實(shí)現，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(shuō)幾句話(huà)，并且病情越來(lái)越嚴重。核磁共振成像顯示他的小腦正在萎縮。EasternOntario兒童醫院的醫學(xué)遺傳學(xué)家對他的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的哪處出現錯誤。今年，他的醫生準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(zhù)他有著(zhù)一樣的遺傳信息。

　　加州大學(xué)生物信息學(xué)專(zhuān)家DavidHaussler說(shuō)，建立DNA互聯(lián)網(wǎng)面臨的一大問(wèn)題是，基因組測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(wú)奈的。目前已經(jīng)有超過(guò)20萬(wàn)的人進(jìn)行了全基因組測序，這個(gè)數字在未來(lái)幾年肯定會(huì )大幅上升。未來(lái)醫學(xué)的進(jìn)步取決于對這些基因組數據進(jìn)行大規模的比對，但是從現在數據的共享程度來(lái)看，許多科學(xué)家并沒(méi)有為這一點(diǎn)做好準備。

　　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)導者之一。GAGH成立于2013年，是一個(gè)由醫療機構、大學(xué)和公司等組成的聯(lián)盟組織，成立的宗旨是促進(jìn)遺傳數據的共享。對該組織而言，目前面臨的最大困難不是技術(shù)問(wèn)題，而是社會(huì )問(wèn)題。一方面，科學(xué)家拒絕分享遺傳數據，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(wèn)題。目前，Haussler和聯(lián)盟的其他成員正在努力解決這一難題問(wèn)題。

　　試想一下，在不久的將來(lái)，你運氣不好患了癌癥。醫生可以根據你的DNA測序結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，根據他們的用藥記錄，醫生可以為如何對你進(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)現呢？

　　其它七項突破為：

　　1，MagicLeap

　　作為一家創(chuàng )業(yè)公司，MagicLeap投入了數億美元開(kāi)發(fā)了一款設備，能使虛擬物體看起來(lái)像是在現實(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(lái)全新的機會(huì )。

　　2，納米結構

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

　　3，汽車(chē)間通信

　　通過(guò)這種簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，汽車(chē)可以互相通信，從而減少車(chē)禍事故。

　　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)，能覆蓋全球偏遠地區。

　　5，大規模海水淡化

　　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(píng)果的移動(dòng)支付服務(wù)使用戶(hù)可以在日常生活中將手機變?yōu)殄X(qián)包，實(shí)現快捷而安全的支付。

　　7，加速光合作用

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