九大新兴技术引领2006年

        编者按世界上每年都会涌现出很多新兴技术，2006年也不例外。与往年不同的是，今年的上榜名单涵盖的学科范围更广泛，包括生命科学、纳米技术以及互联网等技术领域。领域有所不同但有一个特点是相同的：那就是在不远的将来它们将对商业、医学甚至人类文化产生极为深远的影响。

　　随着纳米技术的进步，纳米医学和纳米生物力学学科开始出现，这两门学科对人类了解和治疗疾病正在产生独特的作用；在生物学领域，表观遗传学的出现使人类开始了解化合物作用DNA的方式，而比较相互作用组学则为科学家模拟再现机体极端复杂性提供了一条光明之路。弥散张量成像技术作为最新的一种成像技术，是脑部成像领域最惊人的技术突破。与此同时，感知无线电通信技术和全球认证技术的出现则代表着人类在网络接入和网络安全方面所做的最新努力。

　　通过绘制人体复杂的分子相互作用过程，提供发现药品的新方法。比较相互作用组学

　　近年来，生物医学的研究几乎都围绕各种“组学”进行，我们较为熟悉的有：基因组学、蛋白质组学、新陈代谢组学等等，而所有以上这些“组学”的起源被称为相互作用组学。每个细胞内，基因、RNA、代谢物与蛋白质之间存在着大量的相互作用，这些令人无法想象的复杂图谱，用系统生物学的术语来描述就是：相互作用组学。

　　特雷·艾德克是加利福尼亚大学的分子生物技术专家，他和他的科学小组最近开始比较不同物种之间相互作用的“图谱”，也就是比较相互作用组学。艾德克认为：“尽管比较相互作用组学是‘组学’概念的一个延伸，但对生物系统来说却是收集和分析信息的一个重大进步。勾勒出所有细胞工作的图谱将是一种‘酷’感十足的工作。”

　　实际上，科学家是不会单凭“酷”感进行工作的，艾德克与其他耕耘在相互作用组学领域的科学家希望他们的工作可以有助于发现新的药物并改善现存药品的功效。科学家认为，相互作用组学可以更加详细的了解药物的作用过程，甚至可以借助电脑模型测试药品的毒性以代替目前常规利用实验动物所作的测试研究。

　　早在2001年，当艾德克还在西雅图系统生物学研究所攻读硕士时就与人联手发表了一篇论文。在《科学》杂志发表的这篇论文中，艾德克以不可思议的细致程度描述了酵母菌利用蔗糖的过程，他们通过一张如同电路般的图谱展示了所有涉及的基因组、蛋白质与蛋白质间的交互作用以及系统受到干扰后生化路径所发生的各种变化，这项研究成果在学术界引起了巨大轰动。

　　去年11月，艾德克的工作组开始把酵母、果蝇、线虫与疟原虫等所有可用的蛋白与蛋白之间的交互作用组学集成到一个数据库中。尽管比较不同物种之间的蛋白质并没有特别新奇之处，但像艾德克这样，探索不同物种之间蛋白质与蛋白质之间相互作用异同的研究工作却并不多见。根据艾德克的研究，酵母、苍蝇与蠕虫的蛋白复合物相互作用存在一定程度的相似之处。这意味着相互作用组学极有可能在不同物种之间发挥至关重要的作用。尽管疟原虫与蠕虫或苍蝇没有相同的蛋白复合物，与酵母则只有三个相似的蛋白复合物，但科学家认为疟原虫可能存在不同的相互作用组学原理。

　　这些研究对于制药商而言，其独特生物路径的发现，比如那些在疟原虫中所发现的路径，意味着新的药品开发目标。从理论上来讲，如果一种药物能够阻断这种生物路径就可以使人体细胞内相互作用图谱发生变化，达到治疗的目的，与此同时，还可以大大降低药物所产生的毒副作用，这将是药物开发的一个重大突破。

　　科学家设计出的能将药物直接导入癌细胞的纳米粒子，会使癌症的治疗变得非常安全。纳米医学

　　一种无色液体被注入病人体内后，液体中所含有的特殊粒子可以穿透血管壁直接进入癌细胞，使癌细胞误认为这是它们的美味佳肴，这些粒子进入癌细胞后立刻就把癌细胞进行“染色”，从而被区分出来，引导治癌药物摧毁癌细胞。

　　这种由密歇根大学的物理学家詹姆斯·贝克所研制出的多用途纳米粒子将会在今年晚些时候投入临床实验，这些纳米粒子将彻底改变人类诊断和治疗疾病的方式。更有意义的是，这些粒子不仅对癌症的诊断和治疗有理想的效果，而且可以运用于任何疾病的诊断和治疗。贝克认为：纳米技术所创造的精密分子手段使“找到肿瘤细胞或炎症细胞”并能“直接进入和改变它们成为可能”。2005年的实验结果表明，贝克所设计的纳米粒子能够延缓甚至杀死体内增生的肿瘤细胞，比传统的化学疗法更为有效。

　　贝克取得进展的核心是一种叫做树枝状聚合物的高度分岔分子，每个树枝状聚合物的表面都有百余个分子“挂钩”，科学家们将其中的五到六个“挂钩”与叶酸分子相连。由于叶酸是一种维生素，人体内大量细胞表面的蛋白质都需要这种物质，而癌细胞比普通的细胞拥有更多的叶酸“接受器”，科学家将抗癌药物“连接”到树枝状聚合物其他的分枝上，当癌细胞吸收叶酸的同时，它们同时也摄取了让其致命的药物。

　　这几乎是一个万能的方法，当科学家们将树枝状聚合物挂满对MRI扫描敏感的分子时，就可以通过这种方法来发现癌瘤的位置。同时还可以将不同目标使命的分子和药物分别“钩”在树枝状聚合物上来治疗各种肿瘤。贝克计划在今年开始人体实验，用于子宫癌、脑癌或颈椎癌的治疗。

　　贝克已经开始着手于研制一个标准组件系统。在该系统中，树枝状聚合物“装备”不同的药物、成像剂和抗癌识别分子，这些树枝状聚合物将能够像拉链一样聚合在一起。最终，医生将有可能制造出个性化的纳米医药合成物，而这个过程就像药店里的医生将不同药瓶里的药片放在一起那么简单。

　　测量作用在细胞上的微小力量，就可增加对疾病的新理解。

　　纳米生物力学

　　许多人都认为人体不是机器，但是萨布拉·苏尔什却不这么认为。麻省理工的材料学家苏尔什测量了作用在我们细胞上的微小机械力。   (责任编辑：泉水)

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