2019年生命科学新趋势,一个都不能错过!

2019 年 1 月 19 -21日,由《麻省理工科技评论》主办的EmTech China 2019 全球新兴科技峰会在北京拉开帷幕,来自世界各地约 70 位顶尖科学家和科技企业领袖分享了他们对于科技趋势的独家见解。面对这些生物医疗领域翻天覆地的变化,你是否已经做好充足的准备?

A、AI赋能医疗,更像人,更懂人,也更挑战人

2016年以来,有关人工智能(AI)的讨论无处不在。从诊断到治疗,从病人招募到后期评估,AI已不断为医疗的各个环节带来新的变革。

01Anand Sanwal:“医疗是AI投资的第一领域”

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图丨Anand Sanwal(来源:DeepTech

当硅谷的VC 们去搜寻AI领域的热门数据时,有一个数据智库最懂他们,那就是由Anand Sanwal 创办的CB Insights。他说:“AI 会不断在医疗的各个环节带来新的变革。”

88%的病人,希翼能听取来自“第二个医生”的补充性意见;对病人的随访跟踪,需要占用医患双方大量时间,同时还需要彼此默契配合……在医疗资源紧缺的情况下,这些矛盾都很难解决。世界卫生组织预计,到2030年,整个医疗领域的职业缺口为1450万,从医疗监管角度,会越来越拥抱AI技术。2018年,FDA核准了第一个自主AI医疗工具,用于诊断糖尿病视网膜病变,无需医生判断,机器就可以直接下诊断,成为AI医生,这就肯定了人工智能的意义。

从药物研发角度,AI也在发挥着越来越重要的作用,以前基本上10个药物实验中只有一个能够最终进入到FDA的审批流程,而且整个耗时非常长,平均都要7.5年以上。而现在通过AI,可以帮助大家发现全新的适应症,开发出全新的药物。


02Kimberly Powell:医疗是“AI+”的最佳后缀

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图丨Kimberly Powell(来源:DeepTech

随着人工智能的崛起,凭借在图形处理器(GPU)方面的技术积累,英伟达(NVIDIA)迅速从一家图形芯片企业转型为AI平台搭建者,并大获成功,成为全球炽手可热的人工智能企业,其算法广泛应用在深空探索、生物医药模拟、工程模拟等。

Kimberly Powell作为英伟达医疗业务掌门人,她说:“AI时代,只有整合人和机器的能力才可以更好地推动医疗领域的发展。大家最终的愿景都是要拯救病患,需要做的就是集结所有的资源和力量来实现这个目标。”

就在去年,英伟达先后推出了NVIDIA Clara App开发套件SDK)等产品。通过深度学习技术进行3D重建,将医学影像设备中存储的二维影像数据转化为全彩色动画成像,显著提升数据量和数据维度,从而更好地帮助医疗人员进行诊断。


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注:通过在英伟达Tesla V100 GPU 上运行V-net(卷积3D 神经网络)对心脏左心室进行3D 立体超声波成像(图片来源:Nvidia blogs

 

03Dan Roth:用AI辨别全世界的医疗“莆田系” 

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图丨Dan Roth(来源:DeepTech

宾夕法尼亚大学计算机和信息科学系教授Dan Roth,是当今全球自然语言处理(NLP)领域首屈一指的专家,他将研究重点放在智能行为的计算基础,通过研究机器学习和推论方法,促进自然语言理解的发展。他说,现在人们会经常在网上搜索某种疾病的治疗信息,然而网上资料良莠不齐,矛盾百出,有的还带有相当的目的性,比如推销自家产品和技术。想要找到真实可靠的信息,需要具备相关专业常识,才能辨别真伪。一旦误信了虚假资料,轻则耽误疾病治疗,重则危及生命。

“大家绝对不能接受这样的信息污染,大家一定要解决信息污染的问题。大家需要开发一个计算框架,帮助人们在这样的信息污染世界中生存。”Roth 教授强调。对于医疗领域来说,人工智能和自然语言处理技术(AI & NLP)就可以成为这样的工具,帮助人们找到、收集和整理真实可靠的信息,分辨资讯的真伪。

B、医学科技迅猛发展,你的生命将可能被重写

工业革命和信息革命带来的创新技术催生了“生物时代”的来临。低价的DNA 测序技术、强大而精准的基因编辑技术赐予人们编辑活细胞基因的能力,云计算为存储和处理大数据提供了基础,数学上的创新则带来了AI 技术,大家所处的世界,大家身边的生命,正在发生革命性的改变。


01、范靖:模拟大脑,替换脑内受损细胞

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图丨范靖(来源:DeepTech

近年来,神经中枢系统疾病是仅次于肿瘤的重点研究领域,比如说帕金森病、阿尔兹海默症、癫痫、抑郁症,都没有很好的治疗方法。

现在一项来自杭州霍德生物的新技术可以突破对于这些病人疾病治疗以及医药开发的瓶颈,这项技术名为“人类诱导性多功能干细胞”。即成功培养成年人细胞,并把它们重新转化成胚胎的干细胞状态,这种“超级干细胞”可以转换成为200多种不同人体细胞。

霍德生物创始人兼CEO范靖说,对于因脑损伤导致的中风、瘫痪患者,大家只能在其疾病早期进行治疗,但当患者患病时间过长之后,往往束手无策。而这种干细胞移植治疗技术将可以改变这种现状,通过“超级干细胞”分化得到神经细胞后再进行移植,就能用“模拟大脑”新细胞替换掉这些衰退疾病所造成的死亡细胞。


02Richard Compton:“让任何人在任何地方都能获取DNA信息”

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图丨Richard Compton(来源:DeepTech

众所周知,基因测序对疾病研究的重大意义是不言而喻的,但居高不下的成本使基因测序一直是一项豪侈的研究,难以走入大众生活中。2012年,总部位于英国的牛津纳米孔(Oxford Nanopore)研发了世界上首例便携式纳米孔DNA/RNA测序仪,震惊世界,此项技术入选了当年《麻省理工科技评论》十大突破性技术,并在20162017连续两年获评“全球50家最聪明的企业”。

Nanopore新一代基因测序仪可以通过便携的方式,让任何人在任何环境下都可以做基因测试,获取DNA信息。只需将一条DNA 单链穿过膜上的一个蛋白孔就能完成测序过程,而不需要像传统的基因测序技术那样扩增DNA 或者使用价格昂贵的试剂。作为医疗健康行业的火爆技术,牛津纳米孔测序仪需求日益增长,已服务全球80多个国家。在中国,先声诊断已率先将该技术投入实际运用。

除了研发便携设备外,这家英国独角兽企业更大的愿景是打造出“生物联网”——DNA传感器无处不在,每个人都能随时读取自己体内以及周围生物的DNA,并将这些数据实时上传到互联网上。Nanopore副总裁Richard Compton对未来表示期待,通过这些基于基因测序的便携式产品,大家能够看到冰箱中放的鸡肉是否已经感染,沙拉是否感染了某些细菌,大家还可以实时监控水龙头流出的水质是否还有任何的致病菌。


03Aaron Kimball:生物时代的发展,需要分子技术

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图丨Aaron Kimball(来源:DeepTech

以前,新分子的合成依赖于石油,但遗憾的是,自然界中还有成千上万的分子无法用石油合成。一家专注于合成生物学的美国新锐企业Zymergen,已经在探索如何低价地获得更多新分子。他们利用AI、自动化、基因编辑以及生物信息分析等技术,致力于开发用于化学、材料、农业和医疗等领域的基因工程细菌。

例如酵母能将糖转化为乙醇,那么能否改造它们生产出大家想要的分子呢?理论上是可行的,但是过程并不简单。比如说,AI已能处理很复杂的问题,甚至击败人类职业围棋选手,但AI处理有着成千上亿个碱基和上万个基因的基因组仍有一定困难。

Zymergen首席技术官Aaron Kimball说,目前用于改造微生物基因组的方法大致有两种,一种是诱导突变,二是CRISPR/Cas9一类的基因编辑技术,都各自存在着安全性方面的问题,对于未知的基因组“黑洞”,大家还无法取得任何突破。

要实现生物时代的发展,就需要分子技术。分子技术是多种技术的交叉,依赖于大数据、云计算和机器学习,给大家解决复杂的问题提供了一种全新的,不依赖现有认知的方式。这种改造导向的新方法比过去的传统方法进步不少:有客户12年才把菌株的生产效率提高了约7%。但分子技术在短短两年内,就把生产效率提高了近30%,显然,分子技术大幅推动了科技等进步。


结语

21世纪是生物的世纪”,这句话已经被人们调侃多年。但在21世纪即将迎来第20个年头之际,大家突然意识到,生物技术的发展速度已经如山呼海啸般不可回转,一个个未知被覆盖,更多的未知被打开,尤其是2018CRISPR基因编辑技术在不到10年的时间内,发展成为一项可以蕴含无限可能的医学科技。

可以期待,新一轮生命科学技术革新的浪潮即将袭来:AI+医疗,基因疗法等将有望为许多难治性疾病带来更高效治疗手段甚至治愈希翼。

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