五大前沿生物技術(shù)正在解決多重世界危機，生物工程或?qū)㈩嵏矓?shù)字革命

比爾·蓋茨曾言，“下一個超越我的億萬富豪必定出現(xiàn)在生物科技領(lǐng)域?！?/p>

那么，這個預(yù)言是否會應(yīng)驗?zāi)?？生物技術(shù)如今又有怎樣的發(fā)展？

世界著名的神經(jīng)科學(xué)家，麻省理工大學(xué)前校長蘇珊·霍克菲爾德教授表示，“我們正處于一個生物學(xué)與工程技術(shù)融合的新時代。正如數(shù)字革命在20世紀(jì)對人類社會所產(chǎn)生的顛覆性影響，生物與工程的結(jié)合將是下一個創(chuàng)造奇跡的領(lǐng)域?！?/p>

在一本名為《生命科學(xué)：無盡的前沿>的書中，霍克菲爾德教授介紹了五大世界前沿的生物技術(shù)，包括“制造電池的病毒、過濾污水的蛋白、篩查癌癥的納米顆粒、神經(jīng)控制的仿生四肢以及提高糧食產(chǎn)量的表型技術(shù)”，并用故事與科學(xué)原理相結(jié)合的方式，講解了這些技術(shù)將如何為迫在眉睫的醫(yī)藥、糧食、能源、淡水等危機提供新的解決方案。

美國前國防部長阿什頓·卡特評價道，“霍克菲爾德的這部權(quán)威著作生動闡釋了即將到來的生物技術(shù)革命。在撼動和改變現(xiàn)有秩序方面，這場革命將使計算機革命都相形見絀?！?/p>

此次，霍克菲爾德教授本人，與她共同交流了生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新與突破。

霍克菲爾德教授

提到給人類帶來重大改變的變革性技術(shù)，大家很容易想到基因編輯。借助基因編輯，人類可以擁有一個完美的身體，修改有先天缺陷的器官，甚至創(chuàng)造一個新的生物體。

然而，霍克菲爾德教授并未在書中將基因編輯列為五大前沿生物技術(shù)之一。

對此，她解釋道，盡管目前基因編輯和基因工程技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，并進入臨床應(yīng)用，但更為基礎(chǔ)的有關(guān)理解生物的機制方面近年來也有著非凡的進展。而未來的幾十年里，其他類型的基于基礎(chǔ)生物學(xué)進展所帶來的創(chuàng)新也將大量出現(xiàn)。

如今，越來越多的基于基礎(chǔ)生物學(xué)創(chuàng)新的生物部件正在發(fā)揮更大的作用，解決了許多非常緊迫的技術(shù)挑戰(zhàn)。

舉例來說，凈化水一直是人類面臨的未能解決的大問題，人類目前的技術(shù)并不能滿足全球?qū)τ谇鍧嵥找嬖鲩L的需求。

來自丹麥的Aquaporin A/S是一家水通道蛋白技術(shù)企業(yè)，其通過采用生物制藥行業(yè)使用的制造策略生產(chǎn)水通道蛋白，然后再將蛋白質(zhì)嵌入到水過濾膜中，提供了一種“來自自然界的天才方法”來進行水凈化，為解決地球?qū)η鍧嵥男枨髱砣碌牟呗浴?/p>

除基于基礎(chǔ)生物學(xué)創(chuàng)新的技術(shù)解決方案外，霍克菲爾德教授還向大眾介紹了生物微型機器如何被用于設(shè)計下一代技術(shù)，以及如何用生物部件取代機械部件等。

當(dāng)前，人類已在早期檢測疾病方面取得了巨大的進展，但目前的許多檢測工具仍然不夠準(zhǔn)確或敏感。

據(jù)了解，納米顆粒具有特殊的結(jié)構(gòu)相關(guān)性質(zhì)，使得它們會去選擇尋找細(xì)胞上的某些靶點。由于這種選擇特異性，納米顆粒在檢測和治療某些疾病上有著很大的潛力。

那么，生物技術(shù)在這一治療與檢測過程中起著怎樣的作用呢？

霍克菲爾德教授的觀點是，將工程、生物學(xué)和臨床專業(yè)知識等學(xué)科結(jié)合在一起可以產(chǎn)生全新的解決方案，粒子的化學(xué)工程及其有效載荷的生物工程特性能夠增強納米顆粒對靶點的選擇特異性、作用的時間控制性以及其他方面。

疾病診斷是降低醫(yī)療保健成本和提高治療成功幾率的主要驅(qū)動因素之一。而先進的納米顆粒與生物學(xué)的結(jié)合，將為疾病的診斷和治療開辟大量新方法。

因此，生物技術(shù)具有十分重大的實際意義。

霍克菲爾德是知名神經(jīng)學(xué)教授，曾擔(dān)任耶魯大學(xué)副校長和麻省理工學(xué)院校長，是麻省理工學(xué)院建校以來第一位女校長。

在擔(dān)任麻省理工學(xué)院第1 6任校長期間，霍克菲爾德教授極其關(guān)注加強校內(nèi)各院系及學(xué)科之間的合作交流，以讓麻省理工學(xué)院始終走在全球科學(xué)創(chuàng)新的最前列。

她相信，麻省理工學(xué)院在工程學(xué)及科學(xué)方面占據(jù)領(lǐng)先地位能使其處于新技術(shù)、跨學(xué)科領(lǐng)域及落地研究成果的最前沿。

因此，在霍克菲爾德教授的領(lǐng)導(dǎo)下，麻省理工學(xué)院不斷加強生命科學(xué)與工程學(xué)的融合發(fā)展，如癌癥疾病的研究。

據(jù)了解，霍克菲爾教授一直專注于哺乳動物大腦發(fā)育等生命科學(xué)研究，還在神經(jīng)膠質(zhì)瘤方面有所突破，她首次將單克隆抗體技術(shù)用于腦研究，并以此發(fā)現(xiàn)引起癌細(xì)胞在腦內(nèi)發(fā)生擴散的蛋白質(zhì)及基因。

此前，為加速生命科學(xué)第三次革命的來臨，她還曾提出以下幾方面可落地的建議。

第一，激勵青年人多發(fā)展將生命科學(xué)和工程學(xué)融合的事業(yè)，并開展跨學(xué)科教育，以幫助其掌握更多學(xué)科的基礎(chǔ)知識，能夠在工作中擁有更強的交流合作能力。

第二，效仿麻省理工學(xué)院的一些做法，建立新的學(xué)術(shù)機構(gòu)，同時加強各學(xué)科之間的交流和合作。

據(jù)悉，麻省理工學(xué)院從細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)衍生出新學(xué)科生物工程，培養(yǎng)了一批既掌握工程語言又懂生命科學(xué)語言的專業(yè)人員。在研究工作中，這些人員有能力解析復(fù)雜的系統(tǒng)、闡明預(yù)測的數(shù)學(xué)模型、確定基礎(chǔ)設(shè)計準(zhǔn)則，從而帶來全新的問題解決方式。

第三，將經(jīng)費發(fā)放機制的重心轉(zhuǎn)到跨學(xué)科研究工作，為從事這類項目研究的青年人提供經(jīng)費，并重新設(shè)計研發(fā)經(jīng)費的發(fā)放流程，簡化領(lǐng)取經(jīng)費的申請程序，一些大膽的創(chuàng)新研究也可給予一定的資金支持。

第四，讓各個國家研發(fā)經(jīng)費發(fā)放機構(gòu)關(guān)聯(lián)起來，再同科學(xué)家一起展開合作，找出最有前景的投資領(lǐng)域及關(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)，并擬定統(tǒng)一的研發(fā)政策。

值得一提的是，霍克菲爾德教授還是美國科學(xué)促進會和美國神經(jīng)生物學(xué)學(xué)會的會員，并在《神經(jīng)科學(xué)雜志》《學(xué)習(xí)與記憶》等雜志做過編委。

除了解已經(jīng)開始改變?nèi)祟惿畹男录夹g(shù)外，霍克菲爾德教授希望大家能夠像她一樣對前沿生物技術(shù)產(chǎn)生興趣，并懷著敬畏之心看待這些技術(shù)。

她表示，“對于在年輕人身上所看到的激情，我感到十分興奮，是他們將生物和技術(shù)的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化成為了改變生活的應(yīng)用?！?/p>

這種大學(xué)研究和商業(yè)發(fā)展之間建立聯(lián)系的新模式，為加速發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用前沿技術(shù)帶來了巨大的可能。

霍克菲爾德教授稱，“正是基于大學(xué)對于研究的堅持以及聯(lián)邦政府對擁有好奇心個人的資助，才有了探索未知前沿的機會。而我在書中描述的所有技術(shù)在實現(xiàn)道路上都離不開這一科研生態(tài)?！?/p>

20世紀(jì)，物理學(xué)與工程學(xué)的融合帶來了數(shù)字革命。在本世紀(jì)，生物與工程的結(jié)合或?qū)?chuàng)造下一個奇跡。（綜合整理報道）（編輯/克珂）