生物学现在正处于向信息科学历史性过渡的早期阶段，同时也在获得重编程生命古老信息系统的工具。我们很少有人能几个月不更换电子设备中使用的软件程序，然而我们细胞内称为基因的 23,000 个软件程序在数千年内没有明显变化（尽管最近的研究表明，其中一些基因在几百年前才发生变化）。
医学过去常常是碰运气。我们会通过“药物发现”找到一些能发挥明显有益作用的东西，例如降低血压，但由于缺乏对这些干预措施如何起作用的有效模型，许多此类药物最终被证明是具有不可预见的副作用的粗糙工具。我们现在开始将生物学理解为一套信息过程，并且我们正在开发关于疾病和衰老进程的现实模型和模拟。此外，我们正在开发重编程它们的工具。
RNA干扰 (RNAi) 是科学界在过去几年才了解到的，它可以通过阻断这些基因产生的信使 RNA 来关闭特定的基因。由于病毒性疾病、癌症和许多其他类型的疾病在某些关键点依赖于基因表达，RNAi 预示着一项突破性技术。我们想要关闭的一个基因的例子是脂肪胰岛素受体基因，它告诉脂肪细胞抓住每一卡路里。在 Joslin 糖尿病中心的一项研究中，当小鼠脂肪细胞中的该基因被阻断时，这些小鼠吃了很多东西但仍然保持苗条和健康。它们寿命延长了近 20%，获得了热量限制的好处而无需食物限制。1
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来有关塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
将有益基因添加到患者体内的创新方法开始克服基因治疗的障碍，这些障碍通常涉及将修改后的遗传信息精确定位在基因组内的困难。我提供咨询的联合疗法公司开发了一种体外修饰细胞的技术，验证新的遗传信息是否已正确插入，将修饰后的细胞复制数百万次，然后将修饰后的细胞注射回血液中，它们会将自己嵌入到正确的组织中。在动物中，这种方法已经治愈了致命的肺动脉高压；现在正在进入人体试验。
我们也有了激活和停用酶的新方法，酶是生物学的骨干力量。例如，辉瑞公司的化合物 Torcetrapib 抑制了破坏高密度脂蛋白 (HDL)（好胆固醇）的酶，从而使 HDL 水平飙升。第二阶段 FDA 试验表明，该药物可有效阻止动脉粥样硬化，这是大多数心脏病发作的原因。辉瑞公司正在第三阶段试验中投入创纪录的 10 亿美元。
另一条重要的攻击路线是重新生长我们自己的细胞、组织甚至整个器官，并将它们引入我们的体内而无需手术。这种“治疗性克隆”技术的一个主要好处是能够从我们自己的细胞版本中创建组织和器官，这些细胞版本通过纠正 DNA 错误和衰老相关变化（例如染色体末端端粒的收缩）而变得“更年轻”。这种能力构成了新兴的再生医学领域。例如，我们将能够从您的皮肤干细胞中创建新的心脏细胞，并通过血液将它们引入您的系统中。随着时间的推移，新细胞将取代您的旧细胞，从而形成具有您自己（已纠正）DNA 的年轻心脏。
合理的药物设计已经存在了 20 年，但直到最近我们才拥有完成它所需的必要遗传数据、信息模型和重编程工具。虽然今天市场上几乎所有的药物都是通过传统的药物发现方法制造的，但大多数新药的开发都在应用这些越来越智能的靶向疗法。
罗切斯特大学和总部位于波士顿的 StemCapture, Inc. 正在开发的植入物，模仿干细胞在血管内皮中寻找损伤信号的机制，这些信号表明需要修复。这种搜寻机制的关键分子被涂覆在设备上，以从血液中捕获干细胞。DNA 或 RNAi 分子也可以撒在分子涂层上，以纠正捕获的干细胞中的遗传错误和衰老相关变化。2
纳米技术可以超越生物学的局限性。哈佛大学和麻省理工学院的研究人员设计了带有适体的纳米颗粒，适体是可以识别癌细胞表面分子的遗传片段。这些纳米颗粒可以附着在癌细胞上，钻入内部并释放毒素来摧毁它。3
另一位科学家用一种含有 7 纳米孔的纳米工程设备治愈了老鼠的 I 型糖尿病，该设备可以控制地释放胰岛素，同时阻断抗体。还有数百个这样的例子。
我们理解甚至重编程大脑的能力，尽管处于早期阶段，也在加速发展。我们每年都在将大脑扫描中体素（3D 体积）的空间分辨率翻一番。最新一代体内扫描仪可以实时成像单个神经元间的连接。已经证明了大约 24 个大脑区域的有效模拟，并且 IBM 已经开始一项雄心勃勃的计划，以详细的水平模拟大脑皮质的相当一部分。4
越来越多的人工神经植入物可以取代患病组织，例如 FDA 批准的帕金森氏病患者植入物，最新一代植入物允许患者从体外下载软件更新。5、6
现在生物学正在成为一种信息技术，它受制于我所说的“加速回报定律”。包括生物学在内的信息技术，其性价比和容量在不到一年的时间内翻一番。例如，DNA 测序的价格每年下降一半，从 1990 年的每碱基对 10 美元降至今天的不到一美分。7 我们测序的遗传数据量每年增加一倍以上。我们花了 15 年的时间来测序 HIV，但我们仅用了 31 天就测序了 SARS 病毒。这种翻一番的速度意味着，在不到 10 年的时间里，我们将使这些技术的能力提高 1,000 倍，并在 25 年内提高 10 亿倍。
1800 年，人类的平均寿命只有 37 岁。8 诸如卫生、抗生素和其他医学进步等技术在 200 年内使其翻了一番以上。我们重编程生物学信息过程的能力将再次大幅提高，但由于信息技术固有的加速，这种进展将更快。我预计在 15 年内，我们将每年为剩余的预期寿命增加一年以上。所以我的建议是：在更长一段时间内以传统方式照顾好自己，你可能会体验到未来非凡的世纪。
1Flier SN, Kulkarni RN & Kahn CR. 2001. Proc. Nat. Acad. Sci. USA., 98:7475-7480.
2King, M.R. 和 Hammer, D.A. 2001. 多粒子粘附动力学。稳定滚动细胞之间的相互作用。 Biophys. J. 81:799-813.
3Farokhzad, O.C. 等人。2006. 用于体内癌症化疗的靶向纳米颗粒-适配体生物结合物。 Proc. Nat. Acad. Sci. 103: 6315-6320 http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/103/16/6315。
4Graham-Rowe, D. 模拟大脑的构建任务开始。2005. NewScientist.com 新闻服务。http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn7470.
5Berger TW, 等人。2005. 恢复失去的认知功能。IEEE Eng Med Biol Mag. 24(5):30-44. http://cogsci.ucsd.edu/~desa/200/2005_09_EMBS.pdf.
6Abbott, A. 2002. 脑植入物在治疗强迫症方面显示出希望。Nature. 419: 658.
7Carlson, R. 生物技术的速度和扩散。2003. 生物安全与生物恐怖主义：生物防御战略、实践和科学 第 1 卷第 3 期。 http://www.kurzweilai.net/meme/frame.html?main=/articles/art0614.html.
7Oeppen, J 和 Vaupel, J.W. 2002. 寿命预期打破极限。Science 296.5570,1029-3.