五大前沿生物技术正在解决多重世界危机，生物工程或将颠覆数字革命

    

    比尔·盖茨曾言，“下一个超越我的亿万富豪必定出现在生物科技领域。”

    那幺，这个预言是否会应验呢？生物技术如今又有怎样的发展？

    世界着名的神经科学家，麻省理工大学前校长苏珊·霍克菲尔德教授表示，“我们正处于一个生物学与工程技术融合的新时代。正如数字革命在20世纪对人类社会所产生的颠覆性影响，生物与工程的结合将是下一个创造奇迹的领域。”

    在一本名为《生命科学：无尽的前沿>的书中，霍克菲尔德教授介绍了五大世界前沿的生物技术，包括“制造电池的病毒、过滤污水的蛋白、筛查癌症的纳米颗粒、神经控制的仿生四肢以及提高粮食产量的表型技术”，并用故事与科学原理相结合的方式，讲解了这些技术将如何为迫在眉睫的医药、粮食、能源、淡水等危机提供新的解决方案。

    美国前国防部长阿什顿·卡特评价道，“霍克菲尔德的这部权威着作生动阐释了即将到来的生物技术革命。在撼动和改变现有秩序方面，这场革命将使计算机革命都相形见绌。”

    此次，霍克菲尔德教授本人，与她共同交流了生命科学领域的创新与突破。

    

    霍克菲尔德教授

    提到给人类带来重大改变的变革性技术，大家很容易想到基因编辑。借助基因编辑，人类可以拥有一个完美的身体，修改有先天缺陷的器官，甚至创造一个新的生物体。

    然而，霍克菲尔德教授并未在书中将基因编辑列为五大前沿生物技术之一。

    对此，她解释道，尽管目前基因编辑和基因工程技术已经有了很大的发展，并进入临床应用，但更为基础的有关理解生物的机制方面近年来也有着非凡的进展。而未来的几十年里，其他类型的基于基础生物学进展所带来的创新也将大量出现。

    如今，越来越多的基于基础生物学创新的生物部件正在发挥更大的作用，解决了许多非常紧迫的技术挑战。

    举例来说，净化水一直是人类面临的未能解决的大问题，人类目前的技术并不能满足全球对于清洁水日益增长的需求。

    来自丹麦的Aquaporin A/S是一家水通道蛋白技术企业，其通过采用生物制药行业使用的制造策略生产水通道蛋白，然后再将蛋白质嵌入到水过滤膜中，提供了一种“来自自然界的天才方法”来进行水净化，为解决地球对清洁水的需求带来全新的策略。

    除基于基础生物学创新的技术解决方案外，霍克菲尔德教授还向大众介绍了生物微型机器如何被用于设计下一代技术，以及如何用生物部件取代机械部件等。

    当前，人类已在早期检测疾病方面取得了巨大的进展，但目前的许多检测工具仍然不够准确或敏感。

    据了解，纳米颗粒具有特殊的结构相关性质，使得它们会去选择寻找细胞上的某些靶点。由于这种选择特异性，纳米颗粒在检测和治疗某些疾病上有着很大的潜力。

    那幺，生物技术在这一治疗与检测过程中起着怎样的作用呢？

    霍克菲尔德教授的观点是，将工程、生物学和临床专业知识等学科结合在一起可以产生全新的解决方案，粒子的化学工程及其有效载荷的生物工程特性能够增强纳米颗粒对靶点的选择特异性、作用的时间控制性以及其他方面。

    疾病诊断是降低医疗保健成本和提高治疗成功几率的主要驱动因素之一。而先进的纳米颗粒与生物学的结合，将为疾病的诊断和治疗开辟大量新方法。

    因此，生物技术具有十分重大的实际意义。

    霍克菲尔德是知名神经学教授，曾担任耶鲁大学副校长和麻省理工学院校长，是麻省理工学院建校以来第一位女校长。

    在担任麻省理工学院第1 6任校长期间，霍克菲尔德教授极其关注加强校内各院系及学科之间的合作交流，以让麻省理工学院始终走在全球科学创新的最前列。

    她相信，麻省理工学院在工程学及科学方面占据领先地位能使其处于新技术、跨学科领域及落地研究成果的最前沿。

    因此，在霍克菲尔德教授的领导下，麻省理工学院不断加强生命科学与工程学的融合发展，如癌症疾病的研究。

    据了解，霍克菲尔教授一直专注于哺乳动物大脑发育等生命科学研究，还在神经胶质瘤方面有所突破，她首次将单克隆抗体技术用于脑研究，并以此发现引起癌细胞在脑内发生扩散的蛋白质及基因。

    此前，为加速生命科学第三次革命的来临，她还曾提出以下几方面可落地的建议。

    第一，激励青年人多发展将生命科学和工程学融合的事业，并开展跨学科教育，以帮助其掌握更多学科的基础知识，能够在工作中拥有更强的交流合作能力。

    第二，效仿麻省理工学院的一些做法，建立新的学术机构，同时加强各学科之间的交流和合作。

    据悉，麻省理工学院从细胞学和分子生物学衍生出新学科生物工程，培养了一批既掌握工程语言又懂生命科学语言的专业人员。在研究工作中，这些人员有能力解析复杂的系统、阐明预测的数学模型、确定基础设计准则，从而带来全新的问题解决方式。

    第三，将经费发放机制的重心转到跨学科研究工作，为从事这类项目研究的青年人提供经费，并重新设计研发经费的发放流程，简化领取经费的申请程序，一些大胆的创新研究也可给予一定的资金支持。

    第四，让各个国家研发经费发放机构关联起来，再同科学家一起展开合作，找出最有前景的投资领域及关键科学挑战，并拟定统一的研发政策。

    值得一提的是，霍克菲尔德教授还是美国科学促进会和美国神经生物学学会的会员，并在《神经科学杂志》《学习与记忆》等杂志做过编委。

    除了解已经开始改变人类生活的新技术外，霍克菲尔德教授希望大家能够像她一样对前沿生物技术产生兴趣，并怀着敬畏之心看待这些技术。

    她表示，“对于在年轻人身上所看到的激情，我感到十分兴奋，是他们将生物和技术的发现转化成为了改变生活的应用。”

    这种大学研究和商业发展之间建立联系的新模式，为加速发现和应用前沿技术带来了巨大的可能。

    霍克菲尔德教授称，“正是基于大学对于研究的坚持以及联邦政府对拥有好奇心个人的资助，才有了探索未知前沿的机会。而我在书中描述的所有技术在实现道路上都离不开这一科研生态。”

    20世纪，物理学与工程学的融合带来了数字革命。在本世纪，生物与工程的结合或将创造下一个奇迹。（综合整理报道）（编辑/克珂）