2020“十大突破性技术”(下)

可能被转化为潜在救命药物的分子数量令人难以想象:研究人员估计这个数字约有1060种,这比太阳系中所有原子的数量还要多,提供了几乎无限的化学可能性——如果化学家们能够从中找到有价值的分子。

现在,机器学习工具可以用来探索包含已知分子及其特性的大型数据库,利用这些信息可以产生新的可能性,实现以更快的速度、更低的成本发现新的候选药物。

2019年9月,香港的Insilico Medicine公司和多伦多大学的研究团队实现了重大实验突破,通过合成人工智能算法发现的几种候选药物,证明了该策略的有效性。

研究人员利用深度学习和生成模型相关的技术,也就是类似于让计算机在古代围棋比赛中击败世界冠军的技术,成功确定了大约30000种具有理想特性的新分子。他们从中选择了6种进行药物合成和测试,其中的一种在动物实验中表现出了较高的活性,被证明很有希望。

药物发现领域的化学家们时常会去设想一种新分子——对于最优秀的药物猎手来说,这是一门艺术,背后需要多年的经验磨练和敏锐的直觉,现在,这些科学家们有了新的工具来进一步扩展他们的想象力。

第一波新型抗衰老药物已经开始人体测试。虽然它们目前还不能延长寿命,但有望通过减缓或逆转基本的衰老过程来治疗特定疾病。

这类药物被称为 “长寿药物”(Senolytics),其工作原理是消除某些随着年龄增长而积累的细胞。这些细胞又被称为“衰老细胞”,会导致轻微的炎症,抑制正常的细胞修复机制,并且置邻近细胞于有害环境之中。

2019年6月,总部位于旧金山的联合生物技术公司(Unity Biotechnology)公布了药物在轻度至重度膝关节炎患者身上的初步测试结果,预计将在2020年下半年从更大规模的临床试验中获得更多结果。这家公司还在研发类似的药物,用来治疗与年龄有关的眼部和肺部疾病。

某些生物自然变化过程是衰老和各种疾病的根源,而如今,Senolytics以及许多其他有希望的针对这些过程的新治疗手段正在进行人体测试。

一家名为Alkahest的生物技术公司尝试向患者注射年轻人血液中的某些成分,称其希望阻止轻度和中度阿尔茨海默氏病患者的认知和功能性能力下降。该公司还在对治疗帕金森氏症和失智症的药物进行人体测试。

此外,2019年12月,德雷塞尔大学医学院的研究人员还在尝试研究含有雷帕霉素(一种免疫抑制药物)的面霜,以证实其是否可以减缓皮肤衰老。

这些实验反映出科研工作者正在加大努力,以研究与衰老相关的许多疾病(例如心脏病、关节炎、癌症和失智症)是否可以通过特殊手段来延缓其发作。

基于量子物理学的互联网将很快实现稳定的安全通信。由代尔夫特理工大学的Stephanie Wehner领导的团队,正在完全通过量子技术建立一个可以连接荷兰四个城市的网络。通过这个网络发送的消息将无法破解。

在过去的几年里,科学家们已经学会了用光纤电缆来传输成对的光子,这是一种可以绝对保护光子中编码信息的传输方式。一支中国团队使用这种技术,在北京和上海之间建造了一个长达2000公里的骨干网络,但该项目部分依赖于经典组件,这些组件在建立新的量子网络之前会周期性地断开网络,因此依然存在被黑客攻击的风险。

相比之下,代尔夫特理工大学的网络将是第一个使用量子技术在城市之间传输信息的网络。

这项技术依赖于一种被称为“量子纠缠”的粒子行为。纠缠的光子在不破坏其内容的情况下无法被秘密读取。

但是,创建纠缠的粒子很难,远距离传输粒子更难。Wehner的团队已经证明,他们可以将粒子发送超过1.5公里(0.93英里)的距离,他们有信心在今年年底左右建成代尔夫特和海牙之间的量子网络。而更远距离的网络连接将需要量子中继器来扩展。

代尔夫特理工大学和其他一些机构正在设计这种中继器。Wehner说,第一个量子中继器将在未来五到六年内完成,并将在2020年代末建成一个全球量子网络。

2019年6月,Facebook推出了一款名为“Libra”的“全球数字货币”。此举立刻遭到强烈抵制,“Libra”可能永远不会被启动,至少不会像最初设想的那样启动。

但它仍然产生了影响:在Facebook宣布这一消息后的几天内,中国人民银行的一位官员暗示,将会加速自身数字货币的开发。如今,中国有望成为世界上第一个发布其货币数字版本的经济体,以替代实物货币。

中国显然考虑到了Libra的潜在威胁:它可能加强美国在全球金融体系中不成比例的权力,而这种权力源于美元作为全球事实上的储备货币的角色。有部分人推测中国将会在国际上推行其数字货币。

现在,Facebook的“Libra”宣传已成为地缘政治。2019 年10月,Facebook 的 CEO马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)向美国国会承诺,Libra“将扩大美国的金融领导地位,以及美国在世界范围内的民主价值观影响和监督能力”。数字货币的战争已经打响。

我们先来设想这样一个绝望的病例:一名儿童身患一种极其罕见的致死性疾病。这种病不仅没有有效药物,而且连尝试研究它的科学家都找不到。

归功于可以根据个体基因量身定制的全新药物,这种情况可能会发生改变。如果因为某种特定DNA缺陷导致了极为罕见的疾病(目前有数千种这样的情况),那么至少有一个争取修复基因的机会。

小女孩米拉·马科维茨(Mila Makovec)就是一个真实病例。她因为一种独特的基因突变而饱受病痛摧残,随后医生用一年的时间为她量身定做了针对其基因缺陷的药物,并命名为“Milasen”,取自她的名字。相关研究成果于2019年10月发表在《新英格兰医学杂志》上。

虽然该治疗手段尚未完全治愈米拉,但似乎已经稳定了她的病情:癫痫发作减少,还可以在协助下站立和行走。

针对米拉的治疗之所以成为可能,是因为开发一种全新的基因药物从未如此之快,也从未有过更好的机会。新型药物可能会采用基因替代、基因编辑或反义核酸等形式,米拉所接受的治疗就采用了反义核酸,类似于用一种分子擦除剂消除或修复错误的遗传信息。这些治疗手段的共同点在于,它们能够以数字化的方式和速度编程,以纠正和补偿遗传性疾病,或者替代DNA字母。

好消息是,曾经让研究人员束手无策的挑战有望出现转机,他们寄希望依靠DNA找到解决方案。

不过,对于这类针对单一患者的“多对一”治疗方案来说,真正的挑战是它几乎与现行的所有新药的研发、测试和销售规则背道而驰。当这些药物只帮助了一个人,却需要投入多个大型团队来设计和制造时,谁来为它们买单呢?

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