Mọi người thường hỏi tôi công nghệ nào có tiềm năng nhất để thay đổi cuộc sống của chúng ta trong những thập kỷ tới.
AI luôn ở gần đầu danh sách. Nó có thể giúp chúng ta hiểu được các hệ thống sinh học phức tạp như microbiome trong ruột người và cho chúng ta cái nhìn sâu sắc mới về các vấn đề khó khăn trong sức khỏe toàn cầu, chẳng hạn như sinh non.
Các công cụ dựa trên gen là một công nghệ khác mà tôi luôn đề cập. Ví dụ, những tiến bộ trong lĩnh vực đó đang mang đến cho các nhà nghiên cứu những công cụ mới mạnh mẽ để điều tra các phương pháp chữa trị tiềm năng cho bệnh AIDS, bệnh hồng cầu hình liềm và các tình trạng khác.
Những công cụ này cũng có thể cung cấp cho chúng tôi những hiểu biết chính về các bệnh mới, chẳng hạn như coronavirus mới xuất hiện gần đây, để chúng tôi có thể phát triển các xét nghiệm chẩn đoán, điều trị và vắc-xin nhanh hơn.
Nhờ những điều này và những đột phá khác, khoa học đang cho chúng ta cơ hội cải thiện cuộc sống nhanh hơn bao giờ hết. Nhưng chúng ta sẽ chỉ tận dụng tối đa tiềm năng đó nếu chúng ta đảm bảo rằng những công cụ này đến được với tất cả những người cần chúng, kể cả những người nghèo nhất thế giới.
Đó là trọng tâm của phần lớn công việc của chúng tôi tại Quỹ Gates. Hôm nay tôi rất vinh dự được phát biểu về chủ đề này tại cuộc họp thường niên của Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Hoa Kỳ . Đây là những gì tôi dự định nói:
Nhận xét như đã chuẩn bị
Seattle, WA
Ngày 14 tháng 2 năm 2020
Hiệp hội Mỹ vì sự tiến bộ của khoa học
Cảm ơn bạn. Thật tuyệt khi được ở đây hôm nay.
Virus coronavirus
Tôi muốn dành vài phút để nói về tiểu thuyết coronavirus, mà tôi biết là trong tâm trí của mọi người.
Tổ chức của chúng tôi đã cam kết lên tới 100 triệu đô la để giải quyết loại coronavirus mới này bởi vì chúng tôi tin rằng nó gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe toàn cầu. Khoản tiền này sẽ hỗ trợ các nỗ lực phát hiện, cách ly và điều trị các trường hợp được xác nhận, giúp các quốc gia ở châu Phi hạ Sahara và Nam Á thực hiện các bước chuẩn bị cho dịch bệnh và bảo vệ những công dân dễ bị tổn thương nhất của họ, và đẩy nhanh việc phát triển vắc-xin, điều trị và chẩn đoán .
Chúng tôi tin rằng các tổ chức đa phương và chính phủ quốc gia phải nỗ lực hết sức để ngăn chặn sự bùng phát này, nhưng chúng tôi cũng muốn giúp thế giới chuẩn bị tốt hơn nếu nó trở thành đại dịch toàn cầu. Trên hết, chúng tôi tin rằng thế giới sẽ cần được hướng dẫn bởi khoa học, không phải sợ hãi, trong những tuần tới.
Bệnh nghèo
Một vài khối từ đây là nền tảng mà Melinda và tôi bắt đầu vào năm 2000. Khi chúng tôi quyết định tập trung vào hoạt động từ thiện, chúng tôi biết rằng cốt lõi của công việc của chúng tôi sẽ loại bỏ sự bất bình đẳng về sức khỏe mà chúng tôi đã thấy trước đó vài năm chuyến đi đầu tiên đến Châu Phi.
Một lĩnh vực mà chúng tôi tin rằng chúng tôi có thể tạo ra sự khác biệt là đầu tư vào R & D để giải quyết các bệnh nghèo đói. Hôm nay, tôi muốn nói về một số công cụ thú vị và quan trọng của khoa học hiện đại có khả năng giúp chúng ta giải quyết một số vấn đề sức khỏe lớn nhất không chỉ ở các nước thu nhập thấp và trung bình, mà ở mọi nơi.
Để chắc chắn, sức khỏe ở các nước thu nhập thấp đã được cải thiện. Trong 25 năm qua, chúng ta gần như đã loại trừ bệnh bại liệt. Tử vong trẻ em đã được cắt giảm một nửa. Và chúng tôi đã giảm đáng kể tử vong do HIV, lao và sốt rét.
Nhưng vẫn còn chỗ để cải thiện hơn rất nhiều.
Năm nay, hơn 5 triệu trẻ em dưới 5 tuổi sẽ chết. HIV, lao, sốt rét và các bệnh khác vẫn giết chết hàng triệu người mỗi năm. Và gần một phần tư tỷ trẻ em bị suy dinh dưỡng. Hầu như tất cả gánh nặng bệnh tật này được mang theo bởi những người ở các nước nghèo nhất hành tinh.
Đổi mới với sự công bằng trong tâm trí
Để tiếp tục chống lại các căn bệnh nghèo đói, chúng ta cần mọi lĩnh vực tham gia. Chính phủ cần tiếp tục tài trợ cho nghiên cứu cơ bản; các đối tác như nền tảng của chúng tôi cần nuôi dưỡng những ý tưởng tốt nhất thông qua khám phá và dịch thuật; và khu vực tư nhân cần phát triển các giải pháp khả thi về mặt thương mại, giá cả phải chăng và có thể mở rộng ở các quốc gia có nguồn lực hạn chế và hệ thống chăm sóc sức khỏe mong manh.
Khu vực tư nhân có nhiều lợi ích từ việc theo đuổi những đột phá có lợi cho người dân ở các nước thu nhập thấp. Trong vài thập kỷ tới, các nền kinh tế đang phát triển sẽ tiếp tục mở rộng. Đến năm 2050, dân số châu Phi cận Sahara sẽ tăng hơn gấp đôi lên gần 2,5 tỷ. Đó là hơn hai lần dân số dự báo của châu Âu và Bắc Mỹ cộng lại.
Tuy nhiên, ngày nay, tỷ lệ đầu tư quá lớn vào R & D y tế phản ánh cơ hội thị trường ở các nước giàu. Nếu chúng ta tuân theo mô hình này, các lực lượng thị trường sẽ tiếp tục ưu tiên phát triển các sản phẩm đắt tiền được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của số ít và không phù hợp với hầu hết. Hãy tưởng tượng nếu chúng ta biến mô hình thị trường truyền thống này lên đầu và cam kết thiết kế vắc-xin mới, phương pháp trị liệu và chẩn đoán với sự công bằng trong tâm trí.
Ngày nay, chúng ta có cơ hội với sự phát triển của các công cụ như AI và công nghệ dựa trên gen để phát triển một thế hệ giải pháp sức khỏe mới có thể mang lại lợi ích cho mọi người, ở mọi nơi. Đây là những gì thực sự kích thích tôi về tương lai.
Tiềm năng của liệu pháp AI và gen
Là một học sinh lớp thứ 7 tại Trường Lakeside đây ở Seattle, tôi trở nên cuốn hút không chỉ với máy tính, mà còn với Shakey, Mobile Robot . Tạp chí Life mang tên Shakey the người đầu tiên điện tử. Điều đó có thể đã cường điệu hóa nó một chút, nhưng Shakey là một ví dụ ban đầu về cách trí tuệ nhân tạo có thể được áp dụng. Nó có một khả năng hạn chế để nhận thức các vật thể trong môi trường của nó và điều chỉnh chuyển động của nó. Nó có thể lên kế hoạch cho các tuyến du lịch đơn giản và nó có khả năng sắp xếp lại các vật thể đơn giản. Đối với thời gian của mình, Shakey thực sự rất tuyệt.
Kể từ khi Alan Turing đặt nền tảng cho trí tuệ nhân tạo vào năm 1950, AI đã trải qua một loại chu kỳ bùng nổ và nhiệt tình bùng nổ và sau đó kỳ vọng sẽ không được đáp ứng.
Nhưng cuối cùng chúng ta cũng bắt đầu nhận ra tiềm năng của AI. Sức mạnh tính toán có sẵn cho các ứng dụng AI đang tăng gấp đôi cứ sau ba tháng rưỡi vượt xa chỉ số lịch sử của Định luật Moore. Khả năng xử lý này đang được kết hợp với các kho dữ liệu mới và chúng tôi đang học cách chú thích dữ liệu này theo những cách thông minh hơn. Điều đó cho phép chúng tôi nhận ra một số lời hứa của AI: khả năng tổng hợp, phân tích, xem các mẫu, hiểu biết sâu sắc và đưa ra dự đoán trên nhiều, nhiều khía cạnh hơn con người có thể hiểu được.
Cuộc cách mạng dữ liệu này sẽ áp dụng cho hầu như tất cả các nguyên tắc được trình bày ở đây ngày hôm nay. Điều tôi phấn khích nhất là làm thế nào nó có thể giúp chúng ta hiểu được các hệ thống sinh học phức tạp và đẩy nhanh việc khám phá phương pháp trị liệu để cải thiện sức khỏe ở các nước nghèo nhất.
Và, với những đột phá gần đây trong các công nghệ chỉnh sửa gen như CRISPR, chúng ta đang đứng trước một kỷ nguyên mới về chẩn đoán chính xác, trị liệu và vắc-xin có khả năng cải thiện sức khỏe không chỉ đối với các rối loạn di truyền hiếm gặp, mà còn đối với các bệnh mà chủ yếu làm khổ người dân ở các nước nghèo
Thật đáng kinh ngạc khi nghĩ chúng ta đã đi được bao xa kể từ khi Crick, Watson và Franklin đặt nền tảng cho di truyền học hiện đại. Chỉ 15 năm trước, Dự án bộ gen người đã cho chúng tôi khả năng đọc DNA của chúng tôi và xác định các trình tự cụ thể gây ra hoặc góp phần gây bệnh. Chỉ 8 năm trước, CRISPR đã cho chúng tôi khả năng chỉnh sửa DNA chính xác.
Giờ đây, với các phương pháp chỉnh sửa gen CRISPR mới nhất, người ta tin rằng có tới 89% các biến thể di truyền được biết là có liên quan đến bệnh ở người có thể được sửa chữa.
Năm ngoái, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu sử dụng kéo phân tử CRISPR trong các thử nghiệm lâm sàng để loại bỏ, chỉnh sửa và tiêm tế bào của người trở lại cơ thể họ.
Nói tóm lại, trí tuệ nhân tạo và CRISPR đã nổi lên như những công cụ mạnh mẽ với tiềm năng cách mạng hóa y tế và nhiều lĩnh vực khác.
Đường ống sản phẩm cho sức khỏe toàn cầu
Tôi muốn chia sẻ một vài ví dụ về những đổi mới trong đường ống khiến tôi lạc quan về tương lai.
Nền tảng của chúng tôi đang hợp tác với Viện Y tế Quốc gia để phát triển các phương pháp chữa bệnh dựa trên gen, giá cả phải chăng cho bệnh hồng cầu hình liềm và HIV. Mục tiêu là đưa các giải pháp này vào các thử nghiệm lâm sàng trong 7-10 năm tới. Đây sẽ là một bước đột phá lớn.
Trong số 38 triệu người trên toàn thế giới sống chung với HIV, 95% sống ở các nước thu nhập thấp và một phần ba không được điều trị. Hãy tưởng tượng nếu chúng ta có thể chữa khỏi mỗi người trong số họ.
Bệnh tế bào hình liềm cũng là một gánh nặng lớn đối với sức khỏe ở các nước thu nhập thấp. Mười lăm triệu em bé sẽ được sinh ra với bệnh hồng cầu hình liềm trong 30 năm tới, đại đa số ở Châu Phi. Mặc dù con số chính xác rất khó để có được, ít nhất một nửa và có thể tới 90% những đứa trẻ này sẽ chết trước sinh nhật thứ năm của chúng.
Trong những năm gần đây, chúng ta đã thấy các liệu pháp dựa trên gen được giới thiệu cho một số bệnh di truyền hiếm gặp cũng như bệnh hồng cầu hình liềm. Các thử nghiệm đang diễn ra đầy hứa hẹn, với kết quả ban đầu cho thấy lợi ích lâm sàng đối với hơn một chục người mắc bệnh hồng cầu hình liềm. Nhưng các phương pháp điều trị rất tốn kém có khả năng chi phí 1 triệu đô la trở lên cho mỗi người.
Và họ yêu cầu các bác sĩ và bệnh viện tiên tiến được đào tạo để quản lý các phương pháp chữa bệnh liên quan đến chỉnh sửa in vitro của tế bào gốc tủy xương để tái nhiễm và chế độ điều hòa tủy xương độc hại.
Trọng tâm của công việc của chúng tôi với NIH về bệnh hồng cầu hình liềm là phát triển các phương pháp chữa bệnh dựa trên gen hiệu quả, bền, an toàn và giá cả phải chăng mà không cần phải nằm viện tốn kém.
Chúng tôi hy vọng sẽ tạo ra các kỹ thuật chỉnh sửa gen in vivo có thể được cung cấp chỉ bằng một mũi tiêm sử dụng các vectơ nhắm mục tiêu và chỉnh sửa các tế bào tạo máu trong tủy xương với hiệu quả cao. Cách tiếp cận này có thể tiếp cận hàng triệu bệnh nhân tại các cơ sở chăm sóc chính với chi phí thấp.
Tương tự như vậy, với HIV, mục đích hợp tác của chúng tôi với NIH là điều tra việc sử dụng chỉnh sửa gen in vivo và các công nghệ khác có thể điều trị chức năng cho những người nhiễm HIV theo cách có thể mở rộng, giá cả phải chăng. Một thanh cao, chắc chắn, nhưng đó là cách tiếp cận táo bạo để thiết kế đổi mới trị liệu với tâm trí công bằng làm tôi phấn khích.
Chỉnh sửa gen cũng cho thấy nhiều hứa hẹn cho công việc của chúng tôi trong bệnh sốt rét. Thế giới đã đạt được những tiến bộ to lớn chống lại bệnh sốt rét trong hai thập kỷ qua. Kể từ năm 2000, số người chết đã giảm từ khoảng 1 triệu mỗi năm xuống còn 400.000 mỗi năm. Nhưng tiến bộ hơn nữa đòi hỏi các công cụ và chiến lược mới.
Các nhà nghiên cứu đang khám phá việc sử dụng CRISPR để tạo ra các ổ gen gen, loại bỏ các loài muỗi chịu trách nhiệm truyền bệnh sốt rét. Họ cũng đang nghiên cứu giới thiệu các gen có thể loại bỏ ký sinh trùng khi chúng đi qua ruột muỗi trên đường đến tuyến nước bọt của nó.
Sức khỏe trẻ sơ sinh
Một lĩnh vực mà tôi thấy tiềm năng tiến bộ lớn là sức khỏe trẻ sơ sinh. Như bạn sẽ thấy trên biểu đồ này, gần một nửa trong số 5,3 triệu trẻ em dưới 5 tuổi chết trong năm nay sẽ chết trong 28 ngày đầu tiên của cuộc đời.
Tử vong do các biến chứng liên quan đến sinh non chiếm tỷ lệ lớn nhất trong tỷ lệ tử vong sơ sinh. Lý do số lượng tử vong rất cao là vì vẫn còn rất nhiều điều chúng ta không biết về nguyên nhân gốc rễ của sinh non và tử vong sơ sinh. Chúng tôi đang tài trợ cho một số nghiên cứu để giúp giải quyết bí ẩn này.
Đầu tiên, bằng cách áp dụng trí tuệ nhân tạo vào một loạt các tập dữ liệu phức tạp, chúng tôi đang tìm hiểu về các con đường sinh học dẫn đến sinh non và nhẹ cân.
Thứ hai, chúng tôi đang kết hợp dữ liệu lâm sàng với thông tin từ các thiết bị giá rẻ như siêu âm cầm tay và cảm biến đeo được và sử dụng AI để xác định các chỉ số cho thấy phụ nữ mang thai có thể có nguy cơ sinh con trước khi sinh đủ tháng. Chúng ta có thể làm một cái gì đó tương tự để tìm kiếm các dấu hiệu cho thấy trẻ sơ sinh có thể gặp rắc rối.
Thứ ba, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu mối liên quan giữa suy dinh dưỡng của mẹ, hệ vi sinh vật của mẹ và sinh non. Bằng cách phân biệt các thay đổi bất thường của microbiome khi mang thai, chúng tôi có thể cung cấp cho phụ nữ mang thai liệu pháp vi sinh vật cũng như các biện pháp can thiệp dinh dưỡng để cải thiện sự phát triển của thai nhi và giảm nguy cơ sinh non.
Hệ vi sinh vật
Ngày càng rõ ràng rằng hệ vi sinh vật đường ruột và dinh dưỡng và sự tương tác giữa hai con chó cũng là những yếu tố lớn trong sức khỏe và sự phát triển của trẻ.
Ước tính có khoảng 225 triệu trẻ em trên toàn thế giới bị suy dinh dưỡng nghiêm trọng và suy dinh dưỡng là nguyên nhân cơ bản của hơn 40% tỷ lệ tử vong ở trẻ em dưới 5 tuổi. Trẻ em bị suy dinh dưỡng thường có hệ vi sinh vật kém phát triển khiến chúng dễ bị bệnh hơn và bị suy giảm nhận thức kéo dài suốt đời.
Cũng có bằng chứng cho thấy trẻ em ở các quốc gia giàu có lớn lên trong môi trường siêu vệ sinh – với lượng thực phẩm chế biến và kháng sinh dồi dào. Sức khỏe đường ruột kém có thể khiến chúng dễ bị béo phì, tiểu đường, dị ứng và thậm chí có thể tự miễn dịch dịch bệnh.
Nhưng vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa biết về microbiome, bao gồm cả loài vi khuẩn nào quan trọng nhất đối với sức khỏe và liệu việc tăng cường các loài này có thể làm giảm suy dinh dưỡng hay không. Giải mã microbiome của con người không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Nó chứa hơn 100 nghìn tỷ sinh vật và vật liệu di truyền gấp 200 lần so với bộ gen của con người.
Sử dụng trí thông minh nhân tạo, các nhà khoa học hy vọng sẽ phân tích thành phần của hàng nghìn tỷ vi khuẩn trong cơ thể chúng ta và xác định các mô hình, sự tương tác và những thay đổi mà chúng ta không thể thấy cho thấy nguy cơ mắc bệnh cao hơn hoặc ngược lại là một lá chắn bảo vệ chống lại bệnh tật.
Một công cụ giúp chúng tôi hiểu cách tối ưu hóa hệ vi sinh vật đường ruột là công nghệ có tên là cơ quan trên chip. Nói một cách đơn giản, công nghệ này cho phép mô hình hóa in vitro các bộ phận cơ thể người theo cách bắt chước cách các cơ quan hoạt động bình thường. . . và khi họ bị bệnh.
Liên kết các chip nội tạng khác nhau với nhau, ví dụ, chip ruột, gan và thận, có thể cho phép các nhà nghiên cứu mô hình hóa động lực học của con người.
Nuôi cấy microbiome-on-a-chip của con người có thể cho phép các nhà nghiên cứu thăm dò các tương tác phức tạp giữa microbiome, vật chủ, chất dinh dưỡng và mầm bệnh một cách có hệ thống.
Các nhà nghiên cứu đang sử dụng công nghệ này để nghiên cứu microbiome âm đạo và phương pháp trị liệu có thể làm giảm tỷ lệ sinh non và nguy cơ nhiễm HIV. Chúng tôi cũng đang hỗ trợ các nghiên cứu khác về cơ quan nội tạng của người khác, bao gồm một nghiên cứu sử dụng các chất hữu cơ lympho để hiểu các phản ứng của vắc-xin.
Công nghệ này có khả năng giúp giảm thời gian đánh giá sự an toàn và hiệu quả của thuốc mới, vắc-xin và các phương pháp trị liệu khác và tiết kiệm hàng trăm triệu đô la liên quan đến nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng.
Biến đổi khí hậu và thích ứng nông nghiệp
Tôi đã nói về sự đổi mới mà chúng ta cần xây dựng dựa trên những tiến bộ gần đây trong y tế toàn cầu. Nhiều người ngạc nhiên khi tôi nói rằng sự tiến bộ trong y tế toàn cầu cũng phụ thuộc vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
Có hai phần để giải quyết biến đổi khí hậu. Giảm thiểu và thích ứng. Giảm thiểu là về những gì chúng ta cần làm để đạt đến mức 0 đối với các khí nhà kính đang làm nóng khí hậu.
Thích ứng là về việc giúp mọi người đối phó với khí hậu thay đổi. Thật không may, nhưng sự thật, rằng những người bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi biến đổi khí hậu ngày nay chiếm một lượng rất nhỏ khí nhà kính trên thế giới. Cụ thể, 2 tỷ nông hộ nhỏ và gia đình của họ dựa vào thực phẩm họ trồng để tồn tại.
Càng ngày, biến đổi khí hậu càng khiến sinh kế của họ gặp nguy hiểm và cuộc sống của họ gặp nguy hiểm. Điều kiện thời tiết khắc nghiệt hơn có nghĩa là lũ lụt nhiều hơn, hạn hán nhiều hơn và nhiều loại sâu bệnh hại cây trồng có thể quét sạch một loại cây trồng.
Khi nông dân sản xuất nhỏ bị mất mùa, trẻ em của họ có thể không đủ ăn và điều đó khiến họ dễ bị ảnh hưởng bởi suy dinh dưỡng.
Để thích nghi, các gia đình nông nghiệp cần hạt giống và vật nuôi đã được nhân giống để phát triển mạnh trong điều kiện khắc nghiệt hơn do biến đổi khí hậu.
Tập đoàn nghiên cứu nông nghiệp lớn nhất thế giới, CGIAR, đã phát triển hàng chục giống ngô và lúa mới có thể chịu được hạn hán, trong đó có một giống lúa gạo có thể sống được trong hai tuần dưới nước lũ.
Một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu từ Đại học Cambridge đang sử dụng bộ gen tiến hóa để giúp ngô và các loại ngũ cốc khác hợp tác hiệu quả hơn với các vi sinh vật trong đất để thu giữ chất dinh dưỡng và nước.
Đối với nông dân có đất nghèo và không được tiếp cận với phân bón, quy trình này có thể cung cấp nitơ cần thiết để tăng sản lượng. Điều đó tốt cho an ninh lương thực, sinh kế của nông dân và môi trường.
Phần kết luận
Đầu tuần này, Melinda và tôi đã phát hành bức thư thường niên năm 2020 của chúng tôi. Đó là điều chúng tôi đã làm mỗi năm trong 10 năm qua. Năm nay, chúng tôi đã phản ánh về sự tiến bộ trong y tế toàn cầu kể từ khi chúng tôi bắt đầu nền tảng của mình 20 năm trước và những thách thức còn tồn tại. Và chúng tôi nói về nơi mọi thứ đứng với trọng tâm chính của công việc của chúng tôi tại Hoa Kỳ cải thiện K-12 và giáo dục sau trung học.
Những vấn đề này chia sẻ một đặc điểm rất quan trọng chung. Cả hai đều là chìa khóa cho một thế giới lành mạnh hơn, tốt hơn và bình đẳng hơn. Bệnh vừa là triệu chứng vừa là nguyên nhân của sự bất bình đẳng, trong khi giáo dục công cộng là động lực của sự bình đẳng.
Khi chúng tôi lần đầu tiên bắt đầu nền tảng của mình, chúng tôi đã lạc quan về sức mạnh của sự đổi mới để thúc đẩy sự tiến bộ. Nhìn vào sự tiến bộ về sức khỏe toàn cầu trong hai thập kỷ qua và những tiến bộ đáng kinh ngạc mà tôi đã nói về ngày hôm nay, tôi lạc quan hơn bao giờ hết rằng chúng ta đang tiến gần hơn đến mục tiêu mang đến cho mỗi người cơ hội sống một cuộc sống năng suất, khỏe mạnh. Cảm ơn bạn.
