2019年生命科學新趨勢,一個都不能錯過!

2019 年 1 月 19 -21日,由《麻省理工科技評論》主辦的EmTech China 2019 全球新興科技峰會在北京拉開帷幕,來自世界各地約 70 位頂尖科學家和科技公司領袖分享了他們對于科技趨勢的獨家見解。面對這些生物醫療領域翻天覆地的變化,你是否已經做好充足的準備?

A、AI賦能醫療,更像人,更懂人,也更挑戰人

2016年以來,有關人工智能(AI)的討論無處不在。從診斷到治療,從病人招募到后期評估,AI已不斷為醫療的各個環節帶來新的變革。

01Anand Sanwal:“醫療是AI投資的第一領域”

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圖丨Anand Sanwal(來源:DeepTech

當硅谷的VC 們去搜尋AI領域的熱門數據時,有一個數據智庫最懂他們,那就是由Anand Sanwal 創辦的CB Insights。他說:“AI 會不斷在醫療的各個環節帶來新的變革。”

88%的病人,希望能聽取來自“第二個醫生”的補充性意見;對病人的隨訪跟蹤,需要占用醫患雙方大量時間,同時還需要彼此默契配合……在醫療資源緊缺的情況下,這些矛盾都很難解決。世界衛生組織預計,到2030年,整個醫療領域的職業缺口為1450萬,從醫療監管角度,會越來越擁抱AI技術。2018年,FDA核準了第一個自主AI醫療工具,用于診斷糖尿病視網膜病變,無需醫生判斷,機器就可以直接下診斷,成為AI醫生,這就肯定了人工智能的意義。

從藥物研發角度,AI也在發揮著越來越重要的作用,以前基本上10個藥物實驗中只有一個能夠最終進入到FDA的審批流程,而且整個耗時非常長,平均都要7.5年以上。而現在通過AI,可以幫助我們發現全新的適應癥,開發出全新的藥物。


02Kimberly Powell:醫療是“AI+”的最佳后綴

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圖丨Kimberly Powell(來源:DeepTech

隨著人工智能的崛起,憑借在圖形處理器(GPU)方面的技術積累,英偉達(NVIDIA)迅速從一家圖形芯片公司轉型為AI平臺搭建者,并大獲成功,成為全球熾手可熱的人工智能公司,其算法廣泛應用在深空探索、生物醫藥模擬、工程模擬等。

Kimberly Powell作為英偉達醫療業務掌門人,她說:“AI時代,只有整合人和機器的能力才可以更好地推動醫療領域的發展。我們最終的愿景都是要拯救病患,需要做的就是集結所有的資源和力量來實現這個目標。”

就在去年,英偉達先后推出了NVIDIA Clara 軟件開發套件SDK)等產品。通過深度學習技術進行3D重建,將醫學影像設備中存儲的二維影像數據轉化為全彩色動畫成像,顯著提升數據量和數據維度,從而更好地幫助醫療人員進行診斷。


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注:通過在英偉達Tesla V100 GPU 上運行V-net(卷積3D 神經網絡)對心臟左心室進行3D 立體超聲波成像(圖片來源:Nvidia blogs

 

03Dan Roth:用AI辨別全世界的醫療“莆田系” 

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圖丨Dan Roth(來源:DeepTech

賓夕法尼亞大學計算機和信息科學系教授Dan Roth,是當今全球自然語言處理(NLP)領域首屈一指的專家,他將研究重點放在智能行為的計算基礎,通過研究機器學習和推論方法,促進自然語言理解的發展。他說,現在人們會經常在網上搜索某種疾病的治療信息,然而網上資料良莠不齊,矛盾百出,有的還帶有相當的目的性,比如推銷自家產品和技術。想要找到真實可靠的信息,需要具備相關專業知識,才能辨別真偽。一旦誤信了虛假資料,輕則耽誤疾病治療,重則危及生命。

“我們絕對不能接受這樣的信息污染,我們一定要解決信息污染的問題。我們需要開發一個計算框架,幫助人們在這樣的信息污染世界中生存。”Roth 教授強調。對于醫療領域來說,人工智能和自然語言處理技術(AI & NLP)就可以成為這樣的工具,幫助人們找到、收集和整理真實可靠的信息,分辨資訊的真偽。

B、醫學科技迅猛發展,你的生命將可能被重寫

工業革命和信息革命帶來的創新技術催生了“生物時代”的來臨。廉價的DNA 測序技術、強大而精準的基因編輯技術賜予人們編輯活細胞基因的能力,云計算為存儲和處理大數據提供了基礎,數學上的創新則帶來了AI 技術,我們所處的世界,我們身邊的生命,正在發生革命性的改變。


01、范靖:模擬大腦,替換腦內受損細胞

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圖丨范靖(來源:DeepTech

近年來,神經中樞系統疾病是僅次于腫瘤的重點研究領域,比如說帕金森病、阿爾茲海默癥、癲癇、抑郁癥,都沒有很好的治療方法。

現在一項來自杭州霍德生物的新技術可以突破對于這些病人疾病治療以及醫藥開發的瓶頸,這項技術名為“人類誘導性多功能干細胞”。即成功培養成年人細胞,并把它們重新轉化成胚胎的干細胞狀態,這種“超級干細胞”可以轉換成為200多種不同人體細胞。

霍德生物創始人兼CEO范靖說,對于因腦損傷導致的中風、癱瘓患者,我們只能在其疾病早期進行治療,但當患者患病時間過長之后,往往束手無策。而這種干細胞移植治療技術將可以改變這種現狀,通過“超級干細胞”分化得到神經細胞后再進行移植,就能用“模擬大腦”新細胞替換掉這些衰退疾病所造成的死亡細胞。


02Richard Compton:“讓任何人在任何地方都能獲取DNA信息”

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圖丨Richard Compton(來源:DeepTech

眾所周知,基因測序對疾病研究的重大意義是不言而喻的,但居高不下的成本使基因測序一直是一項奢侈的研究,難以走入大眾生活中。2012年,總部位于英國的牛津納米孔(Oxford Nanopore)研發了世界上首例便攜式納米孔DNA/RNA測序儀,震驚世界,此項技術入選了當年《麻省理工科技評論》十大突破性技術,并在20162017連續兩年獲評“全球50家最聰明的公司”。

Nanopore新一代基因測序儀可以通過便攜的方式,讓任何人在任何環境下都可以做基因測試,獲取DNA信息。只需將一條DNA 單鏈穿過膜上的一個蛋白孔就能完成測序過程,而不需要像傳統的基因測序技術那樣擴增DNA 或者使用價格昂貴的試劑。作為醫療健康行業的火爆技術,牛津納米孔測序儀需求日益增長,已服務全球80多個國家。在中國,先聲診斷已率先將該技術投入實際運用。

除了研發便攜設備外,這家英國獨角獸公司更大的愿景是打造出“生物聯網”——DNA傳感器無處不在,每個人都能隨時讀取自己體內以及周圍生物的DNA,并將這些數據實時上傳到互聯網上。Nanopore副總裁Richard Compton對未來表示期待,通過這些基于基因測序的便攜式產品,我們能夠看到冰箱中放的雞肉是否已經感染,沙拉是否感染了某些細菌,我們還可以實時監控水龍頭流出的水質是否還有任何的致病菌。


03Aaron Kimball:生物時代的發展,需要分子技術

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圖丨Aaron Kimball(來源:DeepTech

以前,新分子的合成依賴于石油,但遺憾的是,自然界中還有成千上萬的分子無法用石油合成。一家專注于合成生物學的美國新銳公司Zymergen,已經在探索如何廉價地獲得更多新分子。他們利用AI、自動化、基因編輯以及生物信息分析等技術,致力于開發用于化學、材料、農業和醫療等領域的基因工程細菌。

例如酵母能將糖轉化為乙醇,那么能否改造它們生產出我們想要的分子呢?理論上是可行的,但是過程并不簡單。比如說,AI已能處理很復雜的問題,甚至擊敗人類職業圍棋選手,但AI處理有著成千上億個堿基和上萬個基因的基因組仍有一定困難。

Zymergen首席技術官Aaron Kimball說,目前用于改造微生物基因組的方法大致有兩種,一種是誘導突變,二是CRISPR/Cas9一類的基因編輯技術,都各自存在著安全性方面的問題,對于未知的基因組“黑洞”,我們還無法取得任何突破。

要實現生物時代的發展,就需要分子技術。分子技術是多種技術的交叉,依賴于大數據、云計算和機器學習,給我們解決復雜的問題提供了一種全新的,不依賴現有認知的方式。這種改造導向的新方法比過去的傳統方法進步不少:有客戶12年才把菌株的生產效率提高了約7%。但分子技術在短短兩年內,就把生產效率提高了近30%,顯然,分子技術大幅推動了科技等進步。


結語

21世紀是生物的世紀”,這句話已經被人們調侃多年。但在21世紀即將迎來第20個年頭之際,我們突然意識到,生物技術的發展速度已經如山呼海嘯般不可回轉,一個個未知被覆蓋,更多的未知被打開,尤其是2018CRISPR基因編輯技術在不到10年的時間內,發展成為一項可以蘊含無限可能的醫學科技。

可以期待,新一輪生命科學技術革新的浪潮即將襲來:AI+醫療,基因療法等將有望為許多難治性疾病帶來更高效治療手段甚至治愈希望。

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