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MIT发布2017全球十大突破性技术:多数生命科学技术入选

2017-02-23 11:33
九一隐士
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科学家正在建立一个超详细的 “人类细胞图谱”,即通过细胞内部的内容来定义活细胞。

在1665年,罗伯特·胡克(Robert Hooke)凝视着显微镜下的一块软木,在其中发现了无数像房间一样的小格子。作为第一个描述细胞的科学家,胡克一定会被生物学的下一个大型项目震惊到:这是一个使用现代基因组学和细胞生物学中最强大的工具,来单独捕获和端详数百万个细胞的计划。

这个项目的目标是构建第一个全面的“细胞图谱”,或者人类细胞地图。这个项目的实现将成为一个技术奇迹,因为它将首次全面揭示人体是由什么所组成的,并为科学家们提供一个新的复杂生物学模型,以提升药物研发的速度。

罗伯特·胡克通过显微镜看到并画下的软木栓细胞(1665年)

为了执行这个解码人体37.2万亿细胞的任务,由来自美国、英国、瑞典、以色列、荷兰和日本的国际科学家组成的联合会正在分配任务,包括检测每个细胞的分子特征,并给每种细胞一个在人体空间中特定的“邮政编码”。

“我们将会看到我们所期望的东西,我们已知存在的东西,但我确信,除此之外我们还会发现全新的东西,”英国桑格研究所的细胞图谱团队的负责人Mike Stubbington说。“我认为,会有惊喜出现。”

从填充大脑和脊髓的毛状神经元,到皮肤的粘脂肪细胞(glutinousfat cells),先前描述细胞的尝试表明,人体总共有约300种细胞,但真正的数字无疑会更大。

人类、骆驼和蟾蜍的血液细胞Daguerreotypes(A.Donné,1845年)

实际上,分析细胞之间的分子差异已经揭示了一些发现。举例而言,我们已经揭示了数十年来眼部研究都没能发现的两种新类型的视网膜细胞:一种在每10,000个血细胞中只占4个,却在对抗病原体的第一防线起着重要作用的细胞;以及新发现的一种十分独特、通过产生的类固醇来抑制免疫应答的免疫细胞。

这个新项目的研究主要运用了三种技术。

第一种叫做“细胞微流体”,即通过分离单独的细胞并用微珠标记后,使其被油滴包裹后再进行研究和分析,选择油滴的原因是因为油滴可以如同汽车一样载着细胞,沿着被蚀刻在微小芯片上、狭窄的毛细管单向“街道”分流,使得细胞被聚集在特定的地方,裂解并逐一研究。

第二种技术是使用超快、高效的测序仪来解码那些在单个细胞中活化的基因。这项技术的花费并不高,每个细胞仅需几美分即可。其高效性使得一个科学家可以在一天内处理10000个细胞。

第三种技术则是使用全新的标记和染色技术,基于基因活动来定位各种细胞在人体器官或组织中的“邮政编码”。

细胞图谱研究的执行者主要是顶尖研究所,包括英国桑格研究所、麻省理工学院和哈佛大学的布罗德研究所、以及由Facebook首席执行官马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)资助的位于加利福尼亚州的一个全新的“Biohub研究所”。在去年9月,扎克伯格和他的妻子Priscilla Chan将细胞图谱研究作为了30亿美元医疗研究捐赠的首个目标。

自动驾驶货车

Self-DrivingTrucks

技术突破:可以在高速路上自动驾驶的长途货车。

重要意义:这项技术的发展将帮助货车司机更高效地完成运输任务,但这一岗位的薪酬可能会因此下降,货车司机最终也将失业。

主要公司:

- Otto

- 沃尔沃(Volvo)

- 戴姆勒(Daimler AG)

- 皮特比尔特(Peterbilt)

- 百度(Baidu)

成熟期:5年到10年

未来,自动驾驶货车将在高速上与其它车辆并驾齐驱,美国170万的货车司机又将何去何从?

研究自动驾驶系统的Otto公司成立于2016年,总部位于旧金山南市。公司的创始人安东尼·莱万多夫斯基(Anthony Levandowski)曾为谷歌的自动驾驶汽车团队效力,利奥尔·罗恩(Lior Ron)则曾是谷歌地图的负责人。

截至目前,谷歌自动驾驶汽车已经在美国多个州行驶了超过两百万英里。对莱万多夫斯基和罗恩来说,借助为谷歌工作积累的大量经验创立一家自动驾驶公司是很自然的一件事。

Otto最新一代的传感器和处理器阵列被安装在沃尔沃车内,很自然地和驾驶室融为了一体。全套设备包括四个面向前方的摄像机、雷达和一盒加速度传感器。

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