这4项被2017年达沃斯论坛“追捧”的最牛逼医疗技术

2018-05-12

正文




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今年,世界经济论坛发布了2017年度全球十大新兴技术榜单。其中有被称为“液体活检的无创癌症诊断技术、扎克伯格和其妻子Chan资助的人类细胞图谱、医学人工智能及生产更快速更有效的基因疫苗等四大医疗技术位列榜单。


2017年6月26日,世界经济论坛(World Economic Forum)发布了2017年度全球十大新兴技术榜单,其中包括无创技术诊断癌症、人类细胞图谱、医学人工智能及基因疫苗等各种各样的突破性技术,这些技术将在不久的将来在解决世界上最紧迫的挑战方面发挥重要作用。



这十项技术是由世界经济论坛与《科学美国人》(Scientific American)杂志联合推出。世界经济论坛第四次工业革命中心负责人Murat Sönmez 表示,新兴技术正以前所未有的规模改变着全球行业格局。行业边界变得模糊,全新机遇从中涌现。公共与私营部门必须制定相应政策,建立新型合作关系,促进创新技术更好地服务人类未来,同时避免陌生技术可能对人类造成的隐患。



2017年度全球十大新兴技术榜单(点击看大图)


在这十项新兴技术中,其中有四项技术在医学创新研究领域极为突出,是医学发展的里程碑式事件。


技术一:无创癌症诊断技术



无创癌症诊断技术,被称为“液体活检”(Liquid biopsies ),其性价比高,通过非侵入性取样,不仅可大幅降低癌症诊断与护理难度,还能提前癌症的诊断时间,有效延长患者生存期。该技术标志着人类在抗击癌症的历程中又向前迈进了一步。


其主要特点包括:

★在传统组织活检技术无法应用时,液体活检可成为其替代技术;

★与组织样本仅反映样本信息的特点相比,液体活检提供更全方位的信息;

★通过针对癌细胞进入血液的遗传物质——循环肿瘤DNA(ctDNA),可以比其他依靠症状或成像等技术以更快的速度了解疾病进展或治疗抵抗。


在2016年6月,FDA批准了首个表皮生长因子受体(EGFR)液体活检技术,推进了肺癌精准医疗的进程,也进一步推进了液体活检的商业化。根BCC分析,2020年“液态活检”市场值将达220亿美元,中国也预测会有200亿人民币的市场。


随着对肿瘤研究的深入,科学家发现在癌症的诊断和治疗过程中组织活检技术有一定的局限性。首先,组织活检的滞后性。其次,肿瘤具有异质性,对于癌细胞已经发生转移的患者而言,仅取某个部位的肿瘤组织,并不能反映患者的整体情况,但对所有的肿瘤组织都取样检测又不切实际。此外,部分患者不适合做组织活检,受到手术的扰动之后,有些肿瘤有加速转移的风险,这不利于患者的治疗。


液体活检可通过血液或者尿液等对癌症等疾病做出诊断。目前液体活检的主要检测物包括检测血液中游离的循环肿瘤细胞(CTCs),循环肿瘤DNA(ctDNA)碎片,循环RNA(Circulating RNA)和外泌体(携带有细胞来源相关的多种蛋白质,脂类,DNA,RNA等)。其中,ctDNA,RNA和外泌体是肿瘤细胞自身分泌或死亡时释放的物质。



纪念癌症研究所(Memorial Cancer Institute)医学主任、医学博士 Luis E. Raez曾在一次采访中以肺癌为例分享了自己对液体活检的一些看法。


目前肺癌的治疗大多数基于标靶,因而研究者们的目标是确定肿瘤的靶点。活检在这个过程中非常重要,但是组织活检并不那么简单,它的侵入性会给人带来伤害。基于血液或尿液的液体活检却不同。在获取相同信息的情况下,液体活检除了具有无创性之外,还具有快速、简便等优势,同时还能避免组织活检样本量缺乏的困扰;另外,研究人员还能通过液体活检来连续性监测疾病。


目前医生只能通过CT或PET扫描来判断患者治疗的效应,通过肿瘤尺寸大小来预测患者病情的好转情况。液体活检使得医生可以通过血液中肿瘤的含量来监测治疗效果。简单的说,如果治疗成功了,血液中的肿瘤含量就会减少,如果治疗无效,那么血液中的肿瘤含量就会越来越多。


对于病人而言,液体活检可以使他们暴露在较少的辐射中,例如CT或PET扫描会带来大量的辐射,而液体活检能让患者避免这种辐射,使得研究人员能够在伤害最小的情况下追踪肿瘤。

2016年液体活检取得了一系列结果,如:


英国癌症研究中心曼彻斯特理工学院的科学家在《Cancer Discovery》杂志上揭示,血液测试可以为晚期黑色素瘤皮肤癌患者的复发提供早期预警。


斯坦福大学医学院的研究人员在《 Science Translational Medicine》杂志中表示,对淋巴瘤患者血液ctDNA进行测序,可以准确地确定癌症亚型以及引起耐药性的突变位点,这有助于揭示哪些患者有可能被成功治疗,哪些患者的预后较差,从而有助于实现癌症的个性化治疗。


曼彻斯特大学癌症研究中心的科学家在《Nature Medicine》表明,血液检测能预测小细胞肺癌患者对治疗有何反应。


宾夕法尼亚大学Abramson 癌症研究中心的研究人员在《Clinical Cancer Research》杂志上表明,对于晚期肺癌患者,非侵入性的液体活检技术可能在检测临床相关突变中更加有效,也是标准组织活检最合适的替代技术,更加适合指导整个治疗过程。


技术二:人类细胞图谱



2016年,扎克伯格和他的妻子Chan干了一件震惊世界的事情,那就是他们夫妻俩的基金会Chan Zuckerberg Initiative,将在未来十年内投入30亿美元的巨额资金来帮助科学家们攻克世界上最主要的疾病,其中最令人惊叹的就是“人类细胞图谱项目”(the Human Cell Atlas)。该项目将绘制遍布在各组织和器官中所有人类细胞的类型和特性,构建健康人体的参考图。



就在不少人怀疑这个项目是否可行的时候,2016年10月13日-14日,由博德研究所、威康信托基金会桑格研究所、惠康基金会组织举办的人类细胞图谱会议在伦敦召开,世界顶级科学家汇聚一堂,他们将推动这个伟大的构想成为现实。



项目的倡导者之一、MIT计算生物学家AvivRegev博士表示:“启动这样一个项目主要希望对人类有清晰的自我认识。我们希望了解人类是如何构成的。最终,这个人类细胞图谱将有助于彻底改变医生和研究人员如何理解、诊断和治疗疾病。”


通过把细胞图谱免费开放给全世界,科学家希望将研究结果转化为我们对身体发育和疾病进展的理解,如哮喘、阿尔茨海默病和癌症等。将来,这个参考图也可以指明新的诊断工具和治疗方法。


Regev博士指出,对健康人体中所有细胞的准确理解将在未来几十年影响生物学和医学的几乎每一个方面。我们现在有工具来了解我们人体的组成,了解我们的身体如何工作,并揭示所有这些元素在疾病中的作用。他说:“通过开放的国际合作创建这个图谱,我们正在为整个社区建立一个新的研究工具。”


以前科学家们通过显微镜下观察和了解细胞,近些年可以通过分析数百到数千个细胞的团块并找到它们的平均性质。然而,尽管大多数细胞所携带的基因密码是相同的,但是它们的命运是被内部激活它们的基因排序所左右的。如果调整基因组中的一组基因,那么细胞就会变成神经细胞;激活另外一组基因,细胞就变成了跳动的心脏细胞。为了认清每种细胞类型的真实面目,有必要首先分离细胞,然后找出在每个细胞中产生什么分子。这些分子包含了转录组,一种将细胞与体内其他细胞类型区分开的物质。


“人类细胞图谱的意义在于能够让科学家做出判断,把正确的细胞植入人脑。”斯德哥尔摩Karolinska Institute的神经学家Sten Linnarsson表示,“人类细胞图谱是生命科学领域很长一段时期以来最为振奋人心的提案,对于健康和疾病而言,细胞是生命最基础的组成部分,只有对细胞有清晰的了解,才能够了解病理机制,提供有效的治疗方案。”


技术三:基因疫苗


基因疫苗(Genomic vaccines)由DNA或RNA合成的非蛋白疫苗,可促进人体免疫力提升,预防传染性疾病扩散。它是在基因治疗(genetic therapy)技术的基础上发展而来的。它指的是,将编码外源性抗原的基因插入到含真核表达系统的质粒上,然后将质粒直接导入人或动物体内,让其在宿主细胞中表达抗原蛋白,诱导机体产生免疫应答。抗原基因在一定时限内的持续表达,不断刺激机体免疫系统,使之达到防病的目的。


预防传染病的标准疫苗通常由灭活或削弱了的微生物病原体或蛋白质组成。治疗癌症的疫苗也依赖于蛋白质。相比之下,由基因构成的疫苗是一种新型疫苗有望在医学上取得重大进展。基因疫苗有许多优势,包括制造快速,当像寨卡或埃博拉这样的病毒爆发时,能很快生成用于实际。


大多数疫苗通过教授免疫系统来识别敌人而起作用。他们通过释放一种灭活的或削弱的病原体来完成这一任务;免疫系统认识出病原体表面的且来自体外的叫做抗原的蛋白质,并准备在下次遇到它们时,对它们实施猛攻(许多现代疫苗只提供抗原,省去了病原体)。医生可以提供其他增强免疫反应的蛋白质用于治疗癌症。这些蛋白质可以包括免疫系统自身的导弹——抗体。


基因组疫苗采用编码所需蛋白质的DNA或RNA。注射时,基因进入细胞,然后生成所需的蛋白质。与细胞培养物或卵子中的制造蛋白质相比,生产遗传物质应该更简单、更便宜。此外,一个单一的疫苗可以包括多个蛋白质编码序列,如果病原变异或需要添加属性,则更容易改变。例如,公共卫生专家每年都要修订流感疫苗,但有时他们选择的疫苗与流感季节来临时的病毒毒株不匹配。将来,研究人员可以对循环毒株的基因组进行测序,并在几周内生产出更好的匹配疫苗。基因组学也使免疫接种的新方法被称为被动免疫转移,在这种方法中,抗体被传递而不是抗原。科学家现在可以识别那些对病原体有抵抗力的人,分离出提供这种保护的抗体,并设计一种能诱导人的细胞产生抗体的基因序列。


考虑到这样的目标,美国政府、学术实验室和大大小小的公司都在追求这项技术。目前正在进行一系列临床试验,以检测其安全性和免疫原性,包括禽流感、埃博拉病毒、丙型肝炎、艾滋病毒、乳腺癌、肺癌、前列腺癌、胰腺癌和其他癌症。并且至少一个试验看效果:国立卫生研究院已经开始了一个多中心临床试验看看DNA疫苗可以预防寨卡病毒。


与此同时,研究人员正在努力改进这项技术,例如,寻找更有效的方法将基因导入细胞,并通过提高热稳定性来提高疫苗的稳定性


技术四:深度学习练就“好眼力


在一张图像面前,人工智能(AI)的观察分析能力正在超越医生等人类专家的解读。


2016年,Google研究人员在JAMA发表论文称,Google建立在大量眼底图像训练基础上的深入学习算法,能以90%以上的准确度检测出糖尿病性视网膜病变。近日,Google宣布将这样的机器学习能力引入医疗领域。其研究团队谷歌大脑(Google Brain)与加州大学旧金山分校、斯坦福大学一起,收集了数百万患者隐去身份后的医疗大数据。


苹果公司也在最近收购AI公司Lattice,该公司曾开发了一套用于医疗的算法。


微软于几个月前推出了医疗NExT计划,与匹兹堡大学医学中心合作,将人工智能、云计算、研究和行业合作伙伴关系融合在一起。


2015年,IBM成立了Watson Health。Watson曾在智力节目打败了人类对手,用自然语言实现深度问答,展示了其强大的学习能力。同年7月,Watson和美国第二大连锁药店CVS进行合作,对用户行为和指标分析,并预测其健康状况。同年8月,IBM还收购了医学影像公司Merge,结合Watson的认知学习能力,能够将医学影像、诊断和用药方案三者贯通起来,而对医学影像的深度解读,就成为了Watson的核心力量。


2016年,以色列的AI影像分析公司Zebra Medical Vision宣布推出新平台。这个平台允许人们通过互联网从任何地方上传和接收他们的医疗影像分析。Zebra于2014年建立,目的是让电脑自动分析医学影像,诊断包括骨骼健康和心血管疾病在内的各种疾病。该公司已经稳步建立了一个影像数据库,结合深入学习技术,算法来自动检测和诊断病症。


这些都是人工智能在医疗界的应用。人工智能(AI)与健康领域相结合,让病人就诊流程更加便利,医生也能合理安排手术日程,甚至还能为医生们在看病时提供决策建议。在医院接受调研的美国医生们认为,AI技术可能对人口健康、临床决策支持、诊断工具和精密医学的影响最大。此外,AI可以帮助药物开发、临床试验等都变得更快、更便宜准确。


过去五年中,美国采用人工智能的数字医疗公司数量急剧增加。2017年,CB Insights跟踪了逾100个以AI为重点的医疗公司,并注意到自2015年1月以来,其中有50家公司已完成了首轮对外融资。该领域的融资事件从2012年的不足20起增长到到2016年的近70起。这些公司的AI技术在医疗领域涉及的运用包括影像诊断、远程患者监控、药品开发、肿瘤研究等。


有研究调查发现,超过半数的美国医院计划在五年内引入人工智能,其中35%计划在两年内完成该目标。在波士顿,Partners HealthCare刚刚宣布与GE Healthcare进行为期十年的合作,将深度学习技术整合到自己的网络中。


目前人工智能在医学领域的应用主要包括以下九大板块:数据挖掘、智能诊断、医学影像辅助诊断、在线就诊、健康助理及用药管理、基因组学、新药挖掘、Open AI帮助用户做出更健康的决策、以数据分析引导健康系统。


但是任何事物都有两面性。一方面,有些人满怀热情地认为,在医疗领域利用这些技术可以挽救生命,获得新的医疗突破,为患者提供各种个性化的治疗方案,从而满足不同人的需求。 


而另一方面,也有不少人持怀疑态度。他们重视个人隐私,对机器缺乏信任,担心自己的病例被泄露,同时也担忧英国作家奥尔德斯 · 伦纳德-赫胥黎的科幻作品《美丽新世界》那样的场景在生活中上演。该作品描写了在一个想象的未来新世界中,人类成为严密科学控制下的一群身份和一生命运都被注定的奴隶。


以上种种新兴科技,每项都是未来世界医疗领域独当一面的旗帜。


入选的新型技术均在改善生活质量、促进产业转型和保护地球环境等方面具有巨大潜力。这些技术在入选时,评选委员会对它们的成熟程度进行了评估,以期帮助其在今后3-5年内得到推广。


世界经济论坛第四次工业革命中心负责人Murat S' nmez 表示,新兴技术正以前所未有的规模改变着全球行业格局。行业边界变得模糊,全新机遇从中涌现。公共与私营部门必须制定相应政策,建立新型合作关系,促进创新技术更好地服务人类未来,同时避免陌生技术可能对人类造成的隐患。




美联医邦(medebound)一直在努力,美联医邦(medebound)借助其美国医疗资源卡思克鲁力顶级名医以最短的时间,最便捷的通道帮助中国患者接触到世界最先进的治疗方法,为他们的生命续航,带来了生的希望。图中参与我们视频咨询的美国教授有Bostrum教授、 Oster教授、Cross教授、Wolf教授、Schwab教授、Azzoli教授等。世界顶级名医与国内患者其实只有一键之遥。


信息来源:

https://www.weforum.org/agenda/2017/06/these-are-the-top-10-emerging-technologies-of-2017 

https://www.scientificamerican.com/article/genomic-vaccines/


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