2024年最值得期待的科學(xué)突破

跨學(xué)科和跨行業(yè)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，每天都在發(fā)生。美國化學(xué)會下屬《美國化學(xué)文摘》近期對2024年值得期待的科技突破作出了預(yù)測。其中包括綠色化學(xué)加速擴張、脫碳能源、CRISPR臨床驗證、生物材料興起，以及從癌癥到神經(jīng)退行性疾病的藥物治療等方面的新進展。

人工智能研發(fā)提速

人工智能(AI)領(lǐng)域一直具有前瞻性。生成式人工智能現(xiàn)正在影響藥物發(fā)現(xiàn)，機器學(xué)習(xí)在環(huán)境研究中也得到了廣泛使用。像ChatGPT這樣的大型語言模型，已進入醫(yī)療保健應(yīng)用和臨床環(huán)境中進行測試。

許多科學(xué)家都在關(guān)注阿爾法折疊。這一深度思維公司的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測軟件，徹底改變了人們理解蛋白質(zhì)的方式。深度思維和Isomorphic實驗室稍早時間宣布，他們的最新模型已顯示出更高的準(zhǔn)確性。此外，由AI驅(qū)動的治療性抗體研究成果也越來越受歡迎，RubrYc醫(yī)藥公司的抗體發(fā)現(xiàn)引擎等平臺，正在推進該領(lǐng)域的研究。

綠色化學(xué)促進環(huán)保

綠色化學(xué)是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域。在這里，科學(xué)家不斷尋求創(chuàng)新方法，以最大限度地減少化學(xué)過程對環(huán)境的影響。譬如改善預(yù)測結(jié)果、減少塑料使用、尋找電池“瀕危元素”替代品、發(fā)現(xiàn)更可持續(xù)的催化劑、回收鋰離子電池等。

生物材料正在興起

用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的新材料可能會在2024年徹底改變醫(yī)療保健領(lǐng)域的許多方面。譬如Neuralink公司正在開發(fā)的腦機接口系統(tǒng)，使用了直接植入大腦的生物相容性電極網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)已獲美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)，并于2023年開始人體試驗。此外，具有生物相容性和天然來源的多功能生物材料和生物墨水，都是2024年值得關(guān)注的前沿技術(shù)。

太空探索腳步不停

2024年，美國國家航空航天局計劃發(fā)射“歐羅巴快船”。它將圍繞木星運行，并飛越木星的衛(wèi)星之一——木衛(wèi)二，以研究水的存在及可居住性等問題。中國的嫦娥六號任務(wù)計劃將月球樣本帶回地球進行進一步研究。日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)的火星衛(wèi)星探索任務(wù)，計劃從火星的衛(wèi)星之一——火衛(wèi)一帶回樣本。波音公司預(yù)計還將對其可重復(fù)使用的太空艙Starliner進行試飛，該太空艙可以將人們帶到近地軌道。

CRISPR迎來“回報”

歷經(jīng)多年的挫折和進步，CRISPR療法終于首次被批準(zhǔn)用于人類。這是CRISPR技術(shù)發(fā)揮其改善人類健康潛力的里程碑時刻。除了卓越的基因組編輯能力外，基于CRISPR-Cas的生物傳感系統(tǒng)也開創(chuàng)了早期癌癥精準(zhǔn)診斷的新時代。

癌癥治療飛速向前

免疫腫瘤學(xué)領(lǐng)域在過去幾年中飛速發(fā)展。細(xì)胞因子、疫苗、腫瘤定向單克隆抗體、免疫檢查點阻斷劑等獲批產(chǎn)品的市場規(guī)模持續(xù)增長。譬如，名為TAC01-HER2的新療法目前正在進行臨床試驗。

另一種有前景的策略是將CAR-T細(xì)胞與增強免疫反應(yīng)的疫苗結(jié)合使用，以對抗實體瘤。免疫增強有助于身體產(chǎn)生更多的宿主T細(xì)胞，這些細(xì)胞可以靶向CAR-T細(xì)胞無法殺死的其他腫瘤抗原。

能源生產(chǎn)追求脫碳

全球正在努力用不產(chǎn)生或少產(chǎn)生二氧化碳的能源取代基于化石燃料的能源，實現(xiàn)能源生產(chǎn)脫碳。其中一項努力是將大規(guī)模儲能設(shè)備納入到現(xiàn)有電網(wǎng)里，幾種類型的電網(wǎng)規(guī)模存儲技術(shù)(即可以存儲能量，然后在更有利的時間回饋給電網(wǎng))正在開發(fā)中。

2024年，核電研發(fā)領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)保持活躍。在核裂變方面，多家公司正在開發(fā)小型模塊化反應(yīng)堆，用于電力生產(chǎn)和化學(xué)制造。

治療神經(jīng)退行性疾病

神經(jīng)退行性疾病是導(dǎo)致死亡和殘疾的主要病因之一。雖然目前還無法完全治愈這種疾病，但新近的科學(xué)發(fā)現(xiàn)將有助于找到其他治療方法。其中，阿爾茨海默病的兩種免疫療法已獲FDA批準(zhǔn)，該療法可減少早期阿爾茨海默病患者的認(rèn)知能力下降。在帕金森病治療中，F(xiàn)DA正在研究和批準(zhǔn)除藥物和深部腦刺激之外的新治療方式。對于肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)，過去兩年FDA批準(zhǔn)了兩種藥物來減緩患者的疾病進展，最近科學(xué)家們還發(fā)表了突變?nèi)绾螌?dǎo)致ALS的基因研究成果。