2022十大科技突破揭晓生物医药领域独占四席

近日,全球知名科技媒体《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)公布了2022年的“全球十大突破性技术”,生物医药领域独占四席。

它们不仅立足解决当下的新冠疫情危机,也能造福穷苦地区的广大群体,还能为未来突破铺平前进的道路。

新冠疫情爆发以来,但凡谈及科学,人们总会想到一款款问世的疫苗和药物,却很容易忽略另一个重要的科学事实——新冠病毒是人类有史以来完成测序最多的对象,超过了人类本身,也超过了流感和HIV等受人关注的病原体。

当检测的拭子伸入鼻子后,接受检测的人可能不会想到,那些阳性的样本中,会有一部分被送去做额外的基因组测序。这样做的目的很简单——看看新冠病毒的基因组发生了怎样的改变。如果在短时间内突然出现了大量类似的变异,那很有可能预示着新变种的出现。公开数据显示,目前新冠病毒的基因组测序结果,已经超过了700万份。《麻省理工科技评论》的新闻稿指出,类似阿尔法变种、德尔塔变种以及奥密克戎变种,都是通过这种方法发现的。

尽管测序无法告知我们病毒的未来演化方向,但也正是因为如此,我们才应该更好地完成新冠变异的监测工作,及早发现未来可能出现的全新变种。在它传遍全球前,先从科学角度发出预警。

2021年,人工智能再次登上了新闻的头条。7月,先是《自然》和《科学》杂志,介绍了两款能精准预测蛋白结构的AI模型。随即,名为AlphaFold的系列AI工具,可以预测98.5%的人类蛋白结构。2021年底,《科学》杂志将其评为当年的。

《麻省理工科技评论》的新闻稿指出,人体内几乎所有的生化进程都离不开蛋白质的参与。这种生物大分子由一长条氨基酸链折叠形成复杂的三维结构,如果能了解它们的性质,就可能理解它们的功能,甚至为开发药物铺平道路。多年来,科学家们一直试图使用计算工具,预测蛋白质的结构。然而这些工作的准确度,却难以和人工获得的结构所匹敌。

这正是人工智能取得突破的地方。通过深度学习的方法,这套系统能对蛋白结构进行更精准的预测,这也是电脑首次产生接近人类实验质量的蛋白结构数据。后者准确度更高,但也更耗时。这些工作所能带来的真正影响,可能还需要数年时间才能得到彻底彰显。但它的变革潜力,已是有目共睹。

生活在现代社会中的我们很难想象,每年全世界有超过60万人会死于疟疾,其中绝大多数都是5岁以下的儿童。这种由蚊子传播的致命疾病在穷困的非洲,带来了巨大的社会负担。

由葛兰素史克带来的Mosquirix是一款疟疾疫苗。在接种后的一年里,针对严重疟疾,能带来50%的保护效力。尽管随着时间推移,疫苗的保护效力会不断下降,但公共卫生官员依然认为这是一个改变疟疾控制手段的重要突破。如果将保护效力进行换算,那么我们能得到一个更直观的结果——与现有药物相比,这款疫苗有望减少多达70%的疟疾死亡。

从其它方面看,这款疫苗也有其里程碑式的意义。这是第一款针对寄生虫开发的疫苗,而寄生虫作为多细胞生物,比普通的病毒或是细菌的基因组要大上500到1000倍,更容易产生突变,逃脱免疫系统的监控。葛兰素史克的这款疫苗针对的是疟原虫生命早期的一些表面蛋白,辅以能激活免疫系统的一些分子,促进抗体的生成。

在新冠疫情的早期,许多人都在探索不同的现成疗法,想尽快找到控制病毒的灵丹妙药。回过头看,其中大部分疗法对新冠病毒都不起效,无助于控制病情,但这些举措也反映了一个朴素的想法——人们期待能用简便的方法来治病。最好是吃上几片药片,就能把体内的新冠病毒清除出去。

去年,来自默沙东和辉瑞等公司的口服抗新冠病毒疗法取得了一系列突破。在新近感染新冠的个体中,这些口服药物可以极大减少感染者的住院风险。从机理上看,它们并不是科学家们的妙手偶得,而是立足于长久的科学研究——人们早就知道此类病毒的核心复制机理,而抑制其中的一些关键的酶,可以阻止病毒的复制。

《麻省理工科技评论》的新闻指出,这些药物创下了崭新的纪录——从化学家的实验台,到志愿者参与的临床试验,再到监管机构的亮绿灯,这一速度可谓惊人。而且这些药物不仅预防新冠感染者的重症,还有望应对潜伏在动物体内、未来可能出现的新型冠状病毒。

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