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      五大前沿生物技術正在解決多重世界危機,生物工程或將顛覆數字革命

      2022-04-29 18:43
      海外星云 2022年7期
      關鍵詞:麻省理工學院生物學納米

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

      那么,這個預言是否會應驗呢?生物技術如今又有怎樣的發展?

      世界著名的神經科學家,麻省理工大學前校長蘇珊·霍克菲爾德教授表示,“我們正處于一個生物學與工程技術融合的新時代。正如數字革命在20世紀對人類社會所產生的顛覆性影響,生物與工程的結合將是下一個創造奇跡的領域?!?/p>

      在一本名為《生命科學: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,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、神經控制的仿生四肢以及提高糧食產量的表型技術”,并用故事與科學原理相結合的方式,講解了這些技術將如何為迫在眉睫的醫藥、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威著作生動闡釋了即將到來的生物技術革命。在撼動和改變現有秩序方面,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領域的創新與突破。

      霍克菲爾德教授

      提到給人類帶來重大改變的變革性技術,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之一。

      對此,她解釋道,盡管目前基因編輯和基因工程技術已經有了很大的發展,并進入臨床應用,但更為基礎的有關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生物學進展所帶來的創新也將大量出現。

      如今,越來越多的基于基礎生物學創新的生物部件正在發揮更大的作用,解決了許多非常緊迫的技術挑戰。

      舉例來說,凈化水一直是人類面臨的未能解決的大問題,人類目前的技術并不能滿足全球對于清潔水日益增長的需求。

      來自丹麥的Aquaporin A/S是一家水通道蛋白技術企業,其通過采用生物制藥行業使用的制造策略生產水通道蛋白,然后再將蛋白質嵌入到水過濾膜中,提供了一種“來自自然界的天才方法”來進行水凈化,為解決地球對清潔水的需求帶來全新的策略。

      除基于基礎生物學創新的技術解決方案外,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計下一代技術,以及如何用生物部件取代機械部件等。

      當前,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確或敏感。

      據了解,納米顆粒具有特殊的結構相關性質,使得它們會去選擇尋找細胞上的某些靶點。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、生物學和臨床專業知識等學科結合在一起可以產生全新的解決方案,粒子的化學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。

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

      因此,生物技術具有十分重大的實際意義。

      霍克菲爾德是知名神經學教授,曾擔任耶魯大學副校長和麻省理工學院校長,是麻省理工學院建校以來第一位女校長。

      在擔任麻省理工學院第1 6任校長期間,霍克菲爾德教授極其關注加強校內各院系及學科之間的合作交流,以讓麻省理工學院始終走在全球科學創新的最前列。

      她相信,麻省理工學院在工程學及科學方面占據領先地位能使其處于新技術、跨學科領域及落地研究成果的最前沿。

      因此,在霍克菲爾德教授的領導下,麻省理工學院不斷加強生命科學與工程學的融合發展,如癌癥疾病的研究。

      據了解,霍克菲爾教授一直專注于哺乳動物大腦發育等生命科學研究,還在神經膠質瘤方面有所突破,她首次將單克隆抗體技術用于腦研究,并以此發現引起癌細胞在腦內發生擴散的蛋白質及基因。

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

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

      第二,效仿麻省理工學院的一些做法,建立新的學術機構,同時加強各學科之間的交流和合作。

      據悉,麻省理工學院從細胞學和分子生物學衍生出新學科生物工程,培養了一批既掌握工程語言又懂生命科學語言的專業人員。在研究工作中,這些人員有能力解析復雜的系統、闡明預測的數學模型、確定基礎設計準則,從而帶來全新的問題解決方式。

      第三,將經費發放機制的重心轉到跨學科研究工作,為從事這類項目研究的青年人提供經費,并重新設計研發經費的發放流程,簡化領取經費的申請程序,一些大膽的創新研究也可給予一定的資金支持。

      第四,讓各個國家研發經費發放機構關聯起來,再同科學家一起展開合作,找出最有前景的投資領域及關鍵科學挑戰,并擬定統一的研發政策。

      值得一提的是,霍克菲爾德教授還是美國科學促進會和美國神經生物學學會的會員,并在《神經科學雜志》《學習與記憶》等雜志做過編委。

      除了解已經開始改變人類生活的新技術外,霍克菲爾德教授希望大家能夠像她一樣對前沿生物技術產生興趣,并懷著敬畏之心看待這些技術。

      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的發現轉化成為了改變生活的應用?!?/p>

      這種大學研究和商業發展之間建立聯系的新模式,為加速發現和應用前沿技術帶來了巨大的可能。

      霍克菲爾德教授稱,“正是基于大學對于研究的堅持以及聯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在實現道路上都離不開這一科研生態?!?/p>

      20世紀,物理學與工程學的融合帶來了數字革命。在本世紀,生物與工程的結合或將創造下一個奇跡。(綜合整理報道)(編輯/克珂)

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