美國《大眾科學》2021年度100大創新:醫療

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過去的兩年裡,科學的每一個漸進式進步都意味著一件事:希望。

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編者按:美國《大眾科學》(Popular Science)每年都會評選全球最佳科技創新大獎,這一評選已經堅持了30餘年。其選擇趨勢從以前的優秀技術成果,已經轉向那些會引領未來的科研創新。2021年獲獎名單分為幾個類別:醫療、電子產品、汽車、個人護理、航空航天、工程設計、娛樂、家居、安全、體育和戶外活動,有哪些產品和技術上榜,一起來看看吧。本文來自編譯,介紹的是醫療篇。

這是2021年的 “最佳新事物 ”獎(Best of What’s New awards)。

去年的 “最佳新事物獎”(Best of What’s New awards)頒發時,我們並不確定未來會發生什麼。新冠疫苗正在進入公眾的懷抱,這激發了希望,但迫在眉睫的供應鏈問題讓我們對未來一年的創新潛力感到疑惑。因此,當我們聚集在一起討論獲獎者時,已經做好了充分的准備,但是面對有限的資源、芯片短缺和持續的大流行病的挑戰,工程師、開發人員和科學家們利用他們所擁有的資源做了很多事情。

在所有的10個類別中,效率的提高展示了我們優化世界的努力。一個新的洗發系統用更少的水帶來舒適的泡沫,一個聰明的人工智能給航空公司的路線提供建議,以提高效率,一個簡單的遙控器消除了對一次性電池的需求。同時,還有新冠疫情的預防、測試和治療方面取得的成果,這些將成為我們在未來幾年內抵禦這一疾病的支柱。

為了在這份名單上的100項技術中獲得一席之地——自1988年以來,我們每年都會對這份綜述進行討論——我們相信每一位獲獎者都讓我們走在通往更健康、更安全、更智能、更快樂的道路上。

獲獎名單分為幾個類別:

  • 健康

  • 電子產品

  • 汽車

  • 個人護理

  • 宇宙飛船

  • 工程類

  • 娛樂

  • 家具

  • 安全

  • 體育和戶外活動

健康

Ellume

近幾十年來,世界從來沒有像現在這樣如此關注科學過程中最平凡的階段。但在過去的兩年裡,科學的每一個漸進式進步——從瞭解新冠疫情的演變和開發疫苗來對抗病毒的實驗室研究,到臨床試驗,再到藥品批准——都意味著一件事:希望。而這正是這份年度最佳健康創新名單所強調的。除了為對抗我們這個時代最致命的流行病而發布的兩種新型疫苗之外,世界上還出現了有史以來第一個獲准用於治療罕見的早衰症的藥物,一種新的胰島素配方可能最終使所有人都能負擔得起這種拯救生命的療法,以及一種醞釀了幾十年的瘧疾疫苗。

年度創新:新冠肺炎的兩種突破性疫苗

Pfizer/Moderna

為了使人類擺脫新冠疫情,醫生和公共衛生專家知道我們需要一種安全有效的疫苗。世界各地的制藥公司爭先恐後地瞭解SARS-CoV-2病毒的特徵,瞭解它如何入侵我們的免疫系統,並開發出一種有針對性的注射劑來進行預防。截至2021年11月,至少有28種有希望的疫苗已經在人類身上進行了試驗,15種疫苗已經被授權在世界各地緊急使用。但有兩個項目足夠突出,贏得了我們的最高獎項。輝瑞公司與德國生物技術公司BioNTech合作開發的Comirnaty,以及馬薩諸塞州劍橋市的Moderna公司在美國國家過敏和傳染病研究所的幫助下開發的SpikeVax。

這種疫苗不同於目前市場上的任何其他接種方式。它們是第一個所謂的mRNA疫苗——一種已經發展了幾十年的技術。它們利用信使RNA發揮作用,信使RNA是告訴我們的細胞如何製造蛋白質的遺傳代碼。這些疫苗攜帶的mRNA含有製造一種在SARS-CoV-2(導致COVID-19的新型病毒)外部發現的蛋白質的指令。我們的身體迅速摧毀了錯誤的mRNA指令,但在我們的細胞建立相應的蛋白質之前,這些蛋白質然後附著在專門的免疫細胞上,觸發系統將它們識別為入侵者並產生針對其同類的抗體。如果一個接種過疫苗的人接觸到SARS-CoV-2,這些抗體可以在病毒復制失控之前就開始行動、繁殖並摧毀它,從而阻斷疾病。

這種針劑的效果也非常好。在臨床試驗中,兩種劑量的方案在預防新冠肺炎的症狀性病例方面至少有94%的效果。這些疫苗還幾乎百分之百地抵禦了住院治療。雖然多種接種方案對遏制病毒的傳播至關重要,但這兩種mRNA療法尤其有望改變大流行病的進程以及預防醫學的未來。

一種罕見的致命疾病的新療法

Eiger Pharmaceuticals

確診為早年衰老綜合症(Hutchinson-Gilford Progeria syndrome)的人很少能活過15歲,而且直到現在,治療方法也只能針對其症狀和並發症。當基因突變改變了攜帶者細胞核中一種蛋白質的形狀時,該疾病就會發生。這種有缺陷的蛋白質被稱為早衰素,導致細胞過早死亡。Zokinvy 能防止有缺陷的早衰素的堆積,從而將其可能造成的損害降至最低。除了能延長數年壽命之外,這種新藥還能減少與這種罕見病症相關的心髒和骨骼問題的症狀,全世界大約有400名兒童受到這種病症的影響。

基因治療的一大進步

Intellia Therapeutics

可以輕松編輯人類基因組的基因編輯工具。但直到2021,這種涉及向病人注射經過調整的干細胞的方法只被用於治療血液中突變的疾病,如鐮刀形紅細胞貧血症(sickle-cell anemia)。2021年8月,研究人員公佈了一項六人臨床試驗的結果,醫生試圖修復導致罕見肝髒疾病的遺傳缺陷,即轉甲狀腺素澱粉樣變。基因編輯技術被包裝在一個稱為脂質納米顆粒的小圓球內進入肝髒,在那裡它開始運作,糾正有缺陷的細胞。在這種處於臨床試驗第一階段的治療方法進入市場之前,仍有很長的路要走。但是,如果成功的話,它可以為治癒各種遺傳病鋪平道路。

變革性的埃博拉疫苗

Regeneron Pharmaceuticals, Inc.

感染埃博拉病毒後,人們會出現高燒、嚴重出血和器官衰竭,有一半人因為出現這些症狀死亡。生物技術公司Regeneron的研究人員現在已經創造了單克隆抗體——實驗室製作的分子,模仿免疫系統的自然防禦系統的運作來針對這種疾病,以幫助打倒入侵病毒。Inmazeb是三種抗體的組合,針對埃博拉病毒表面的一種蛋白質。在一項臨床試驗中,接受Inmazeb治療的154人中有66.2%存活,而沒有接受的153人中只有49%存活。雖然不是萬全之策,但單克隆抗體在治療許多病毒性疾病方面一直是至關重要的。美國食品和藥物管理局在2021年對兩種治療新冠肺炎的單克隆抗體療法給予了緊急使用授權,並且還批准了另一種治療埃博拉的單克隆抗體。

第一個在家檢測新冠肺炎的產品

Ellume

苗大大降低了感染和傳播新冠肺炎的風險,但疫苗並不是完美的。即使在高度接種疫苗的社區中也會繼續出現突破性病例。所以還需要新冠檢測,Ellume的家用新冠肺炎檢測產品是第一個獲得美國食品和藥物管理局授權的同類產品,允許消費者在不去看醫生的情況下檢查他們的新冠肺炎狀況。該測試由一個鼻拭子、一個滴管、處理液和一個分析器組成。一個App帶你完成一步步的指示。通過藍牙連接分析儀,將處理液倒入滴管,擦拭兩個鼻孔,將拭子連接到滴管上,在分析儀上擠出五滴,然後等待15分鐘的結果。Ellume公司報告說,該測試在95%的情況下能識別出陽性病例,在97%的情況下能識別出陰性病例。

修復十字韌帶撕裂的好方法

Boston Children’s Hospital

前十字韌帶,或稱前交叉韌帶,斜著延伸到膝蓋中間,對保持身體的直立和穩定至關重要。前十字韌帶也很容易出問題;根據《臨床骨科和創傷雜志》2016年的一份報告,它是膝關節重大損傷的最常見來源。修復撕裂的前十字韌帶需要手術,有時還需要重建——這是一種侵入性的手術,從身體的另一個部位或從捐贈者那裡獲取一塊肌腱和骨頭,以重建撕裂的韌帶。新近獲得美國食品和藥物管理局批准的BEAR植入物取代了這種材料。它由牛膠原蛋白製成,被固定在十字韌帶兩端撕裂的地方,將它們綁在一起。病人的身體在幾個月內吸收該裝置,新的、健康的組織已經在其位置上生長出來。

更精確的CT掃描

CT掃描提供人體內部的詳細圖像,有助於診斷和跟蹤疾病和損傷。傳統的掃描器通過結合幾條X射線的總能量來創建圖像。在這個過程中,X射線的一些能量會丟失,導致分辨率降低。西門子的新掃描儀名為Naeotom Alpha,它使用對光子進行計數的探測器,來測量通過的每一個光粒子,從而獲得更清晰、對比度更高的身體內部運作的圖像。

有史以來最便宜的胰島素

僅在美國就有約3400萬人患有糖尿病。對其中的許多人來說,胰島素——一種通常在胰腺中產生的幫助處理葡萄糖的荷爾蒙——是生存的必要條件。盡管如此,胰島素仍然是一種極其昂貴的產品,即使對那些有充足保險的人來說也是如此。Semglee可以改變這種狀況,這是一種可互換的生物仿製胰島素產品——是第一種獲得美國食品和藥物管理局認可的產品。生物仿製藥是一種生物療法(荷爾蒙和疫苗就是例子),與已經獲得FDA批准並在市場上銷售的生物療法沒有明顯區別,可以把它看作是一種非專利藥,藥劑師可以用它來替換品牌藥,但不需要事先得到醫生的批准。Semglee有10毫升的小瓶和3毫升的預裝筆,每天皮下注射一次,在醫學上與品牌胰島素Lantus是一樣的。

首個瘧疾疫苗

據估計,瘧疾每年在全世界造成約50萬人死亡。葛蘭素史克公司的Mosquirix是一種醞釀了幾十年的疫苗,產生了針對惡性瘧原蟲的免疫反應,惡性瘧原蟲是導致瘧疾的五種寄生蟲中最致命的一種,也是整個非洲最普遍的毒株。該疫苗得到了世界衛生組織的認可;這一殊榮使其獲得了更廣泛的傳播和使用。雖然接種疫苗對嚴重的瘧疾只有大約50%的效果,一年後效果明顯下降,但它仍然是預防這種致命疾病的最佳方法之一。

驅逐酵母菌感染的新方法

根據疾病預防控制中心的數據,美國每年約有140萬人因陰道酵母菌感染去看醫生。雖然非處方藥治療通常效果很好,但更頑固的病例可能會反復發作。Brexafemme是二十多年來第一種新型抗真菌藥物,代表了一種稱為三萜類的全新類別。它通過阻斷一種有助於在念珠菌周圍形成保護層的酶而起作用,念珠菌會導致陰道酵母菌感染。沒有這種保護層,微生物很快就會死亡。這種兩片的配方在幾天內就開始起作用,並在人的系統中保持長達兩周的時間以防止復發。

譯者:蒂克偉

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