Omar Abudayyeh，30岁 麻省理工学院

Abudayyeh博士师从著名CRISPR基因编辑技术先驱之一，Broad研究所的张锋教授。自从在21世纪初被发现以来，CRISPR基因编辑系统不但在基础科学研究，而且在创新疗法开发方面得到广泛的应用。而Abudayyeh博士关于Cas13酶的研究工作，为将CRISPR基因编辑技术转变为高灵敏度的精确分子诊断检测奠定了基础。

初创公司Sherlock因此成立，其核心技术之一就是利用Cas13酶在识别特定RNA序列后，能够切碎任何其它RNA序列的独特性质，开发新一代分子检测。在COVID-19爆发以后，Abudayyeh博士和张锋教授以及其它合作伙伴一起，开发出基于CRISPR基因编辑技术的新冠病毒检测。在今年5月，他们还发布了称为STOPCovid的简易版检测流程。研究团队的目标是利用CRISPR技术，开发一款不需要仪器，能够在家中使用的新冠病毒检测。

Christina Boville，32岁 Aralez Bio

Christina Boville博士曾是2018年诺贝尔化学奖得主Frances Arnold教授实验室的博士后。Frances Arnold教授因为在蛋白酶定向进化方面的卓越贡献在2018年获得诺贝尔化学奖。蛋白酶定向进化能够以天然存在的蛋白酶为起点，对其进行改造，让它们帮助完成特定化学反应。在2019年，Boville博士与Frances Arnold教授，以及David Romney博士联合创建了Aralez Bio公司。该公司通过酶定性进化开发出的新蛋白酶能够帮助催化合成非天然氨基酸。这些非天然氨基酸在几十种畅销药物中得到应用。

Aralez Bio公司的酶催化生产过程不但能够将医药产业生产化合物的时间从几个月缩短到几天，而且能够将浪费减少高达99%，并且将能源消耗减半。

Leila Pirhaji，34岁 ReviveMed

人体中存在着超过10万种不同的代谢产物，这些代谢产物与我们的新陈代谢息息相关，展示我们的基因和生活习惯对身体的影响。它们包括常见的血糖和胆固醇，也有只在患病时出现的少见分子。然而，常规发现和分析代谢物的方法费时费力，而且患者体内只有5%的代谢产物能够被常规技术发现。

Pirhaji博士开发出一种使用机器学习的技术平台，让这个过程更为迅速。她首先构建了一个庞大的数据库，容纳了代谢产物的所有已知信息以及它们如何与不同蛋白和其它分子相互作用。然后她的团队从患有已知疾病的患者体内获取组织和血液样本，并且分析其中的代谢产物。

这一平台能够通过分析数据，理解疾病和代谢产物之间的复杂关系，并且利用这些信息开发创新药物。作为ReviveMed的首席执行官，Pirhaji博士专注于肝病，以及免疫和炎症性疾病。使用她构建的平台，这家初创公司通过与大型医药公司合作，找出“老药“的”新用“方式，并且为未来药物发现新靶点。

Randall Jeffrey Platt, 32岁 苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）

Randall Platt教授开创的技术，能够连续记录细胞中发生的分子事件，这一技术有潜力变革我们对多个重要生物过程的理解。

目前，理解胚胎发育或对癌症的免疫反应等生物过程的最佳工具之一是RNA-seq。这一技术能够让生物学家们在特定时间点上确定基因的表达图谱。如果说RNA-seq是在特定时间点为基因表达拍了一张照片，Platt教授的工具则相当于为基因表达录了一段短视频，为监测生物过程提供了更为丰富的信息。

“生物学和生物医药的核心是研究系统的变迁过程，不管是一个干细胞发育成为一个神经元，还是一个健康的神经元出现退化，”Platt教授说：“目前人们研究这种问题的策略是在不同时间点进行实验，然后猜测中间发生了什么。我在开发一种技术能够弥补中间的空白，记录在细胞系统变迁过程中发生了什么。”

Eimear Dolan，32岁 爱尔兰国立大学，高威

当Elimear Dolan博士和她的同事在开发一种治疗1型糖尿病的移植性医疗器械时，他们需要克服一个常见的障碍。这个问题多年来一直困扰着心脏起搏器、胰岛素递送系统等医疗器械的开发商。那就是当人体感觉到移植的外来物体时，它会构建一道由纤维化组织构成的“城墙“。这种称为异物反应（foreign body response）的人体反应是医疗移植物失效的主要原因之一。

过去的研究试图通过使用药物，或者改造移植体表面的化学构成来解决这一问题。Dolan教授解决这一问题的策略独具一格，与MIT的研究人员合作，Dolan教授实验室的研究团队开发出一种称为“dynamic soft reservoir“的小型机器人设备。它由柔软的材料制成，能够不断振动，从而生成足够的液体流动，改变移植体周围的环境，让保护组织无法形成。”它优雅的地方在于这是一个不用药物的方法。“Dolan教授说。

她的研究团队目前在将这个“dynamic soft reservior“改造成一个治疗1型糖尿病患者的”人工肾脏“。

Rose Faghih，34岁 休斯顿大学和麻省理工学院

如果Rose Faghih博士的研究项目获得成功，一个看似简单的智能手表就能监测到你大脑深处发生了什么。

Faghih博士开发了一种算法，用于分析难以察觉到的出汗活动的变化，而这是精神压力和刺激的关键指标之一。利用附着在智能手表背面两个小电极，她可以监测汗液引起的皮肤导电性的变化。然后，信号处理算法让Faghih博士能够将这些变化与特定的事件联系起来。比如是与创伤后应激障碍（PTSD）相关的闪回，还只是一时走神，从而精确评估大脑状态。

通常，这种实时数据只能通过操作复杂的脑电图（EEG）或者功能性核磁共振（MRI）获得。Faghih博士的设备理论上可以让人们在任何地方监控自己的大脑状态。

她希望这一可佩戴技术能帮助人们管理他们自己不断变化的情绪和精神状态：例如建议一个躁动的司机尝试深呼吸。对于患有精神疾病或糖尿病等慢性病的人来说，它甚至有可能触发自动化的深部脑刺激设备或胰岛素泵。

Mohamed Dhaouafi，28岁 Cure Bionics

世界卫生组织估计，在低收入国家有3000万人截肢，其中只有5%的人可以获得假肢。给孩子安装高质量的假肢尤其昂贵，因为他们在不断地成长。但是如果没有假肢，污名和活动能力问题会使他们中的很多人无法上学，从而导致许多人终身失业。“这不仅仅是肢体上的差异，”Dhaouafi博士说：“这与贫困，获得教育，获得医疗保健的能力息息相关。”

如今，Dhaouafi博士拥有一款他认为将有助于让先进的假肢更容易获得的产品。他位于突尼斯的初创公司Cure Bionics正在完成一款仿生手臂的最终设计。它的售价约为2000美元，是同类设备成本的零头。他的团队计划通过3D打印关键部件和在公司内部设计电路来降低成本。

但这并不意味着他们在质量上有所节制：与其他地方开发的仿生手臂一样，Cure Bionics的原型机（prototype）配备了传感器，用户可以通过收缩或放松残肢中的肌肉来操作手部。该公司还在开发算法，帮助手臂更准确地识别身体的电信号，这将最大限度地减少对整形外科医生的依赖。

Dhaouafi先生和他的同事们正在接近他们最初的产品发布：他们已经在5名突尼斯青年身上测试了他们的仿生手臂，并将很快在三家医院启动试验。最终Dhaouafi先生希望为非洲、中东及以外地区的年轻人提供一系列高质量、可负担的假肢。

Katharina Volz，33岁 OccamzRazor

2016年，Katharina Volz博士刚刚在斯坦福大学获得博士学位，并准备在干细胞方面从事学术研究，而亲人患上帕金森病的消息改变了一切。

她说："有时候你会感到无助。但实际上我深感有责任找到一种方法来治愈这种疾病，因为我知道我可以为此做些什么。”Volz博士现在领导着一家公司OccamzRazor，该公司已经成功地将机器学习与生物医学研究结合起来，并正在推动寻找一种帕金森病的治愈方法。

Volz博士在研究帕金森病的时候注意到了一个问题，“即使你是世界上最聪明的研究人员，你也不能把所有这些信息放在一起，建立起你需要的联系，来真正了解疾病是如何运作的。作为人类，我们绘制这些众多联系的能力是有限的。”

这就是机器学习发挥作用的地方。OccamzRazor公司正通过两个主要策略来解决这一问题。首先，它开发了阅读和理解有关帕金森病已发表文献的程序；接下来，它正在利用AI整合基因组学、蛋白质组学和临床数据集，目标是预测对帕金森病重要的新通路和基因，然后在实验室进行测试。

结果就是OccamzRazor所称的“帕金森病组学”（Parkinsome）。这是一幅描绘帕金森病的知识地图，揭示了这种疾病的起因和发展过程，指出能够帮助做出早期诊断的症状，并确定潜在的治疗靶点。OccamzRazor验证其研究结果后，与生物技术和医药公司合作开发药物。

Volz博士和她的团队的目标是扩展这一平台的规模，为其他与大脑老化相关的复杂疾病建立综合知识地图。她说：“疾病有相通之处，研究帕金森病是研究大脑衰老的最好方法之一。”

Gregory Ekchian，32岁 麻省理工学院

杀死肿瘤所需的辐射量取决于肿瘤细胞中的氧气水平。不同肿瘤之间可能有很大的不同，但肿瘤学家目前没有根据这些不同来调整辐射剂量。Stratagen Bio的联合创始人Gregory Ekchian博士开发出了一种读取肿瘤内氧气水平的传感器，帮助设计个体化癌症治疗。

他开发了一种新型放疗手段让医生用一系列空心导管刺穿肿瘤，然后通过导管放入放射性物质，使肿瘤充满放射线，一旦放射剂量达标就将放射性物质移除。

而且，Ekchian博士在导管的尖端添加了一条最近发明的氧敏感聚合物。在常规MRI扫描时，聚合物中的质子被激发，这些质子在被高水平氧气包围的导管中恢复平衡的速度远远快于低水平氧气环境。因此，它们恢复平衡的速度可以用来绘制出肿瘤不同部位的氧气水平如何变化，使肿瘤学家能够精确定位应该在哪里调节辐射剂量的长度和强度以达到最有效的效果。

“如果我们不担心健康的组织，我们只会增加辐射整个肿瘤的剂量，”他说：“但过量的辐射会伤害患者，这意味着弄清楚那些高剂量需要去哪里非常重要。”

Ekchian博士正准备公布一项包括7名宫颈癌患者的首个临床试验结果，他最终希望将他的氧传感应用于广泛的临床需求。

Siddharth Krishnan，29岁 麻省理工学院

Siddharth Krishnan博士是麻省理工学院的材料科学家，他开发出了一种微型传感器，可能挽救脑积水患者的生命。

脑积水是一种脑脊液在大脑中积聚的疾病。它可能出现在新生儿童中，也可能因为脑外伤在成年人中发生。几乎所有患者都需要安装分流管，把液体从他们的大脑排入胸腔或腹腔。如果不及时治疗，这种情况可能是致命的，但如果及时处理，往往可能完全康复。

脑积水是一种脑脊液在大脑中积聚的疾病。它可能出现在新生儿童中，也可能因为脑外伤在成年人中发生。几乎所有患者都需要安装分流管，把液体从他们的大脑排入胸腔或腹腔。如果不及时治疗，这种情况可能是致命的，但如果及时处理，往往可能完全康复。

早期检测分流故障的技术包括重复的CT扫描、MRI或X光检测，它们不但让患者接受危险剂量的辐射，而且并不完全可靠，因为它们只间接测量分流管的性能。有时，患者需要接受有创脑部手术，只是为了验证分流管是否工作。

Krishnan博士的传感器提供了一种无创方法来监测分流管的流量：它可以被放置在颈部皮肤上，分流管阀门附近。它测量几个不同地点的温度，从这些地点的温度分布推断液体是否流动。这一设备可以连续测量流量，通过蓝牙报告结果。

在今年早些时候发表在NPJ Digital Medicine杂志上的一篇论文报道了对7名患者进行的试验。他的传感器每次能够提供数小时的“强大、高质量的数据”。

Andreas Puschnik，31岁 陈·扎克伯格生物中心

寨卡（Zika）、埃博拉（Ebola）、SARS、登革热和COVID-19。这些疾病都让人闻之色变，然而导致它们的病毒并不是独立活着。为了繁殖，病毒需要劫持一个细胞，并利用它细胞内的成分产生更多的病毒。

对Andreas Puschnik博士来说，了解我们的哪些生物分子是病毒所依赖的，可能会带来新型的广效抗病毒药物。Puschnik博士说：“这个想法是病毒依赖于特定的细胞通路，这些通路本身可能成为药物靶标。”

这种称为宿主导向疗法的创新开发策略目前还处于早期阶段，Puschnik博士利用CRISPR基因编辑工具帮助加快它的开发速度。在一项大规模筛选中，他利用CRISPR在上千万个人类细胞中引入几十万个不同的基因突变。如果任何细胞能够从病毒感染中存活下来，这意味着他阻断了病毒繁殖所需要的分子通路。

Puschnik博士的研究已经帮助找到了一种像登革热病毒、寨卡病毒和西尼罗河病毒这样的黄病毒（flaviviruses）繁殖需要的蛋白酶，以及一种阻断它的药物。由于所有黄病毒的作用机制都是相似的，他希望这种药物能够成为治疗它们的“通用疗法”。

现在，他计划将注意力转向引起COVID-19的冠状病毒。他认为，一种改变细胞，使它们对冠状病毒不太友好的药物或许可以为下一次大流行做好准备：“你也许可以治疗你甚至还不知道的病毒。”