빌 게이츠 회장이 14일 시애틀에서 열린 전미과학진흥협회(AAAS) 연차총회에서 연설을 했습니다. <영상=이석봉 기자>
※ 강연 내용을 한국어로 번역해 자막으로 추가 했습니다. 영상 하단 '키보드 모형' 클릭 시 한국어 자막 보기가 나옵니다.
 

그는 14일(현지시각) 전미과학진흥협회(AAAS) 2020 연차 총회에 특별 연사로 나와 질병에 대한 기술적 극복을 내용으로 특강했다. 마이크로소프트(MS) 본사가 있고 본인과 부인이 만든 빌&멜린다 게이츠 재단(Bill & Melinda Gates Foundation) 소재지인 시애틀에서 열린 AAAS 연차 총회에서다. 

그는 "사하라 이남 아프리카와 남아시아 등으로 확산될 경우 매우 극적일 수 있다"며 많은 희생자가 나올 가능성에 대해 우려했다. 중국은 어떻게든 해결하고 한국이나 일본·미국·유럽 등 의료 선진국은 영향을 최소화할 수 있으나 의료 수준이 낮고 사람들의 영양 상태 등이 취약한 지역에 코로나바이러스가 침투할 경우 심각한 상황이 발생할 수 있다는 것이다.

그러면서 그는 백신 개발 등 장기적 안목을 가지고 대처해야 할 것이라고 강조했다. 그는 "코로나바이러스는 엄청난 도전"이라며 "자연적 혹은 인위적 재앙으로 1000만명 이상이 사망하고 경제도 무너뜨릴 수 있다는 것을 알고 대처해야 한다"고 덧붙였다.

게이츠 회장은 분자 진단 도구의 발전과 가격 인하를 언급하며 "우리가 이러한 도구를 만드는 방법에 있어서 오랫동안의 꾸준한 발전이 큰 도움이 된다"라고 강조했다. 그는 게이츠 재단과 그 파트너들의 작업을 언급하며 "우리는 개발 도상국에 이러한 기계들이 상당히 널리 보급되도록 할 계획"이라며 "10년 안에 세계는 진단 기술이 획기적으로 발전하며 새로운 세대의 건강 솔루션이 만들어지고 지구상의 모든 사람들이 이용할 기회를 갖게 될 것"이라고 내다보았다.

빌&멜린다 게이츠 재단은 최근 세계 보건에 대한 광범위한 노력의 일환으로 1억 달러(약 1183억원)를 코로나바이러스와 싸우는데 기부했다. 그는 "우리 재단은 정부 및 민간 부문과의 관계를 조정하고 자원을 제공하고 이 전염병을 억제하기 위해 힘쓰고 있다"고 말했다.

강연을 지켜본 의사 출신의 하마구치 미시나리(Hamaguchi Michinari) 일본과학기술진흥기구(JST) 이사장은 "'아프리카가 걱정된다'는 의견에 공감한다"고 밝혔다. 그는 "아프리카는 중국이 활발하게 투자하고 있는 곳"이라며 "질환 상태가 아니라 건강한 사람이 바이러스를 전염시키는 코로나바이러스의 특성상 매우 우려된다"고 덧붙였다.

사진 아래는 빌 게이츠 회장의 특별 강연 전문(번역본·영문).

미국 최고 과학자들에게 전하는 메시지
어떻게 두 기술(인공지능, 크리스퍼)이 세계에서 가장 가난한 사람들에게 혜택을 줄 수 있을까
빌 게이츠

우선 전미과학진흥협회(AAAS)에 감사합니다. 오늘 여기 오게 돼 정말 좋습니다.  

◆코로나바이러스

저는 모든 사람들이 생각하고 있는 '코로나바이러스 감염증-19'(COVID-19)에 대해 잠시 시간을 내어 이야기 하고 싶습니다. 

우리 재단은 코로나-19를 해결해보기 위해 1억 달러를 기부했습니다. 왜냐하면 우리는 이것이 세계 건강에 심각한 위협이 된다고 믿기 때문입니다. 기부금은 확진 판례의 발견, 격리, 치료를 위한 노력을 뒷받침할 것입니다. 그리고 사하라 이남 아프리카와 남아시아 국가들이 전염병을 대비하도록 돕고, 그들의 매우 취약한 시민들을 보호하기 위함과 함께 백신, 치료, 진단 개발을 가속시킬 것입니다.  

우리는 다국간 단체와 국가 정부가 이 발병을 막기 위해 모든 노력을 기울여야 한다고 믿지만, 만약 이것이 세계적인 유행병이 된다면 세계가 더 잘 대비할 수 있도록 돕고 싶습니다. 무엇보다 우리는 앞으로 몇 주 안에 세계가 두려움이 아닌 과학에 의해 인도될 필요가 있을 것이라고 믿습니다.

◆가난의 질병

여기서 몇 블럭 떨어진 곳은 2000년에 멜린다와 제가 시작한 재단이 있습니다. 우리가 박애주의에 초점을 맞추기로 결정했을 때, 우리는 우리의 일의 핵심은 우리가 아프리카로 처음 여행할 때 몇 년 전에 보았던 건강의 총체적인 불평등을 제거해야 한다는 것을 알았습니다.

우리가 변화를 가져올 수 있다고 믿었던 한 분야는 가난의 질병을 치료하기 위한 연구개발에 투자한 것입니다. 오늘날 저는 우리가 저소득층과 중산층 국가들뿐만 아니라 어디에서나 가장 큰 건강 문제를 해결하도록 도울 수 있는 잠재력을 가진 현대 과학의 몇 가지 흥미진진하고 중요한 도구에 대해 이야기하고자 합니다.

오늘, 저는 현대 과학의 세 가지 흥미진진하고 중요한 도구에 대해 이야기하고자 합니다. 유전 기반 기술, 인공지능, 그리고 인간 장기에 내장된 마이크로기기는 저소득층과 중산층 국가들뿐만 아니라 전 세계의 가장 큰 건강 문제를 해결하는데 도움을 줄 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

확실히 저소득 국가의 건강은 향상되어 왔습니다. 지난 25년 동안 우리는 소아마비를 거의 근절해 왔습니다. 아동 사망률이 반으로 줄었습니다. 그리고 우리는 후천성면역결핍증(HIV), 결핵(TB), 말라리아로 인한 사망자를 크게 줄였습니다.

그러나 여전히 훨씬 더 많은 개선의 여지가 있습니다.

올해 5세 미만의 어린이 500만명 이상이 사망할 것입니다. HIV, 결핵, 말라리아, 그리고 다른 질병들은 여전히 매년 수백만 명의 사람들을 죽입니다. 그리고 거의 25억명의 아이들이 영양실조에 시달리고 있습니다. 이 질병의 거의 모든 부담은 지구 상에서 가장 가난한 나라의 사람들에 의해 옮겨집니다.

◆혁신

가난의 질병에 대항하기 위해, 우리는 모든 부문에서 더 나아가야 합니다. 정부는 기초연구에 대한 자금지원을 계속할 필요가 있습니다. 우리 재단과 같은 파트너들은 발견을 통해 최고의 아이디어를 육성할 필요가 있습니다. 그리고 민간 부문은 제한된 자원과 취약한 의료 시스템을 가진 나라에서 상업적으로 실행 가능하고, 경제적이며, 확장 가능한 솔루션을 개발할 필요가 있습니다.

민간 부문은 저소득층 사람들에게 혜택을 주는 돌파구를 추구함으로써 얻을 것이 많습니다. 향후 수십 년 동안 개발도상국들은 계속해서 성장할 것입니다. 2050년까지 사하라 이남 아프리카의 인구는 거의 25억명으로 두 배 이상이 될 것입니다. 이는 유럽과 북아메리카의 예측 인구의 두 배 이상입니다.

하지만 오늘날, 건강 연구개발에 대한 투자의 압도적인 비율은 부유한 국가들의 시장 기회를 반영합니다. 우리가 이 모델을 고수한다면, 시장 세력은 계속해서 소수의 요구를 충족시키고 대부분의 사람들에게 감당할 수 없는 값비싼 제품의 개발에 우선순위를 매길 것입니다. 우리가 이 전통적인 시장 모델을 뒤집어 놓고 형평성을 염두에 두고 새로운 백신, 치료법, 진단법을 설계하는 데 전념하고 있다고 상상해 보십시오.

오늘날, 우리는 AI와 유전자 기반 기술의 발전과 함께 모든 사람들에게 혜택을 줄 수 있는 새로운 세대의 건강 솔루션을 개발할 기회를 갖게 되었습니다. 이것이 제가 미래에 대해 정말로 흥분하는 것입니다.

◆AI와 유전자 치료의 가능성

이곳 시애틀에 있는 레이크사이드 스쿨의 7학년 때, 저는 컴퓨터뿐만 아니라 모바일 로봇인 '쉐이키'(Shakey)에게도 매료되었습니다. 라이프 매거진은 쉐이키를 "최초의 전자인"이라고 불렀습니다. 그건 좀 과장된 표현이었을지 모르지만, 쉐이키는 어떻게 인공지능이 적용될 수 있는지를 보여주는 초기 사례였습니다. 그것은 환경에 있는 물체를 지각하고 그 움직임을 적응시키는 제한된 능력을 가지고 있었습니다. 그것은 간단한 여행 경로를 계획할 수 있었고, 간단한 물건들을 재배치할 수 있는 능력을 가지고 있었습니다. 그 기간 동안, 쉐이키는 정말 멋있었죠.

1950년 앨런 튜링이 인공지능의 기초를 닦은 이후, AI는 일종의 호황과 불황의 순환을 겪었고, 그 다음에는 기대에 부응하지 못했습니다. 

그러나 우리는 마침내 인공지능의 잠재력을 깨닫기 시작했습니다. AI 애플리케이션에서 사용할 수 있는 연산력은 3개월 반마다 두 배씩 증가해 무어의 법칙의 역사적 척도를 능가하고 있죠. 이러한 처리 능력은 새로운 데이터 집단과 결합되고 있으며, 우리는 이 데이터에 더 스마트한 방식으로 주석을 다는 것을 배우고 있습니다. 그것은 우리가 인공지능의 약속들 중 일부를 실현할 수 있게 해줍니다. 즉, 인간이 이해할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 차원을 포괄하고, 분석하고, 패턴을 보고, 통찰력을 얻고, 예측을 할 수 있는 능력입니다.

이 데이터 혁명은 오늘날 여기 대표되는 거의 모든 분야에 적용될 것입니다. 제가 가장 흥분되는 것은 그것이 어떻게 우리가 복잡한 생물학적 시스템을 이해하도록 도와주고, 극빈국들의 건강을 증진시키기 위한 치료법의 발견을 가속화할 수 있느냐 하는 것입니다.

그리고 최근 크리스퍼와 같은 유전자 편집 기술이 획기적으로 발전하면서, 우리는 희귀 유전 질환뿐만 아니라 가난한 나라 사람들을 주로 괴롭히는 질병에 대해서도 건강을 증진시킬 수 있는 잠재력을 가진 정밀 진단, 치료법, 백신의 새로운 시대를 맞이하게 되었죠.

크릭, 왓슨, 프랭클린이 현대 유전학의 기초를 닦은 이후 우리가 얼마나 멀리 왔는지 생각하면 놀랍습니다. 인간 게놈 프로젝트가 우리에게 우리의 DNA를 읽고 질병을 일으키거나 기여하는 구체적인 순서를 확인할 수 있는 능력을 준 것은 불과 15년 전 일이죠. 크리스퍼가 우리에게 DNA를 정밀하게 편집할 수 있는 능력을 준 것은 불과 8년 전 입니다.

현재, 최신 크리스퍼 유전자 편집 접근법을 통해, 인간의 질병과 관련이 있는 것으로 알려진 유전자 변형의 89%까지 고칠 수 있다고 합니다.

작년, 연구원들은 사람들의 세포를 제거, 편집, 주입하기 위해 임상 실험에서 크리스퍼의 분자 가위를 사용하기 시작했죠.

간단히 말해, 인공지능과 크리스퍼는 의료와 다른 많은 분야에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가진 강력한 도구로 부상했습니다.

◆글로벌 보건을 위한 제품 파이프라인

저는 미래에 대해 낙관적으로 만드는 혁신의 몇 가지 사례를 공유하고 싶습니다.

우리의 재단은 HIV에 대한 값싼 유전자 기반의 치료법을 개발하기 위해 국립보건원과 협력하고 있습니다. 목표는 이러한 솔루션을 향후 7~10년 내 임상 실험으로 옮기는 것입니다. 이것은 엄청난 돌파구가 될 것입니다.

HIV에 걸린 전 세계 3800만명의 사람들 중 95%가 저소득 국가에 살고 있고 3분의 1은 치료를 받지 못하고 있습니다. 우리가 그들 모두를 치료할 수 있다고 상상해보세요.

낫형세포병(Sickle Cell Disease)은 저소득 국가들에서 보건상의 부담입니다. 앞으로 30년 안에 1500만 명의 아기들이 낫형세포병을 가지고 태어나게 되는데, 이는 아프리카에서 가장 많은 수가 될 것입니다. 정확한 숫자는 얻기 어렵지만, 적어도 이 아이들의 절반과 90%는 다섯번째 생일 전에 죽을 것입니다.

최근 몇 년 동안, 우리는 낫형세포병뿐만 아니라 희귀한 유전병에도 유전자 기반의 치료법이 도입되는 것을 보았습니다. 초기 결과는 낫형세포병을 앓고 있는 12명 이상의 사람들에게 임상적인 혜택을 보여주는 실험은 유망합니다. 그러나 이 치료법은 1인당 100만 달러 이상의 비용이 들 정도로 엄청나게 비싸죠.

그리고 그들은 고도로 훈련된 의사들과 최첨단 병원이 이 치료법을 관리할 것을 요구합니다. 이 치료법은 재융합을 위한 골수 줄기 세포의 체외 편집과 독성 골수 조절 요법을 포함합니다.

질환에 대한 국립보건원과의 연구의 초점은 값비싼 병원 체류를 필요로 하지 않는 효과적이고 지속적이며 안전하고 저렴한 유전자 기반 치료법을 개발하는 것이죠.

우리는 높은 효율로 골수에서 혈액 형성 세포를 표적으로 하고 편집하는 벡터를 사용하여 단일 주입으로 전달할 수 있는 생체 내 유전자 편집 기법을 만들기를 희망합니다. 이 접근법은 비용의 극히 일부에 1차 진료 시설의 수백만 환자에게 도달할 수 있습니다.

마찬가지로, 국립보건원과의 협업의 목적은 저렴하고 확장 가능한 방식으로 HIV에 감염된 사람들을 위한 기능적 치료제를 추진할 수 있는 생체 내 유전자 편집과 기타 기술의 사용하는 것입니다. 물론 높은 장벽이지만, 그것은 치료적 혁신을 설계하기 위한 일종의 대담한 접근입니다. 저를 흥분시키는 일이죠.

유전자 편집은 말라리아에 대한 우리의 연구에도 큰 가능성을 보여줍니다. 세계는 지난 20년 동안 말라리아에 대해 엄청난 발전을 이루었습니다. 2000년 이후 사망자는 연간 약 100만 명에서 연간 40만 명으로 줄었죠. 그러나 더 이상의 진전은 새로운 도구와 전략을 필요로 합니다.

연구원들은 말라리아 전염에 가장 책임이 있는 소수의 모기 종을 억제하는 "진 드라이브"를 만들기 위해 크리스퍼의 사용을 탐구하고 있습니다. 그들은 또한 침샘으로 가는 도중에 모기의 내장을 통과할 때 기생충을 제거할 수 있는 유전자를 도입하는 일을 하고 있죠.

◆신생 보건

제가 가장 잠재력 있다고 보는 한 분야는 신생아 보건입니다. 이 도표에서 볼 수 있 듯, 올해 사망한 530만명의 5세 미만 어린이들 중 거의 절반이 생후 28일 만에 사망할 것입니다.

조산과 관련된 합병증으로 인한 사망은 신생아 사망률의 가장 큰 비율을 차지합니다. 사망자 수가 많은 이유 중 하나는 여전히 우리가 조산과 신생아 사망률의 근본 원인에 대해 잘 알지 못하기 때문입니다. 우리는 이 수수께끼를 푸는 것을 돕기 위해 몇 가지 연구에 자금을 지원하고 있다.

첫째, 다양한 복잡한 데이터 세트에 인공지능을 적용함으로써, 우리는 태아와 저체중으로 이어지는 생물학적 경로에 대해 배우고 있습니다.

둘째, 우리는 임상 데이터와 휴대용 초음파 및 착용 가능한 센서와 같은 저비용 장치의 정보를 결합하고 있습니다. 임신부 조산 위험이 있다는 지표를 식별하기 위해 AI를 사용하고 있죠. 우리는 신생아들이 곤경에 처했을지도 모른다는 징후를 찾는 비슷한 일을 할 수 있습니다.

셋째, 연구자들은 산모 영양 부족, 산모 미생물, 조산 사이의 연관성을 탐구하고 있습니다. 임신 중 미생물들의 비정상적인 변화를 구별함으로써, 우리는 임신한 여성들에게 미생물 치료제뿐만 아니라 영양 상의 개입을 제공해 태아의 성장을 개선하고 조산의 위험을 줄일 수 있을 것입니다.

◆마이크로바이옴

장내 미생물 영양과 영양의 상호 작용 또한 어린이 건강과 발육에 큰 요인이라는 것이 점점 더 명확해지고 있습니다.

전 세계적으로 2억2500만명으로 추산되는 어린이들이 심각한 영양실조를 겪고 있으며 영양실조는 5세 미만 아동 사망률의 40%이상을 차지하는 근본적인 원인입니다. 영양실조에 걸린 아이들은 종종 미생물들이 발달되지 않아 질병과 평생 지속되는 인지장애에 더 취약합니다.

또한 가공식품과 항생제가 풍부한 초위생적인 환경에서 자란 부유한 나라의 어린이들은 비만, 당뇨병, 알레르기, 심지어는 자가 면역 질환에 더 잘 걸릴 수 있는 내장의 건강이 좋지 않다는 증거도 있죠.

하지만 어떤 세균이 건강에 가장 중요한지, 그리고 이 세균을 증가시키는 것이 영양실조를 줄일 수 있는지 등 우리는 아직 미생물들에 대해 모르는 것이 많습니다. 인간의 미생물체를 해독하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 100조개 이상의 유기체와 인간 게놈보다 200배나 많은 유전물질을 함유하고 있어서죠.

인공지능을 사용해 과학자들은 우리 몸 안에 있는 수조개의 미생물들의 구성을 분석하고 질병에 대한 더 높은 위험, 즉 반대로 질병에 대한 보호막을 나타내는 패턴, 상호작용, 그리고 우리가 볼 수 없는 변화를 규명하려고 노력합니다.

내장 미생물 최적화 방법을 이해하는 데 도움이 되는 한 가지 도구는 "organs-on-a-chip"이라고 불리는 기술입니다. 간단히 말해 이 기술은 인간의 장기가 어떻게 정상적으로 작용하는지, 그리고 장기가 병이 났을 때 어떻게 하는지 흉내내는 방식으로 체외모형을 가능하게 합니다.

장, 간, 신장 칩과 같은 다양한 장기 칩을 함께 연결하면 연구자들이 인간의 약물 운동학을 모델링할 수 있습니다.

인간의 장내 마이크로바이옴 온 칩을 배양하면 연구자들은 미생물, 숙주, 영양소, 병원균 사이의 복잡한 상호작용을 체계적으로 조사할 수 있습니다.

연구원들은 이 기술을 이용해 조기 출생과 HIV 감염 위험을 줄일 수 있는 질 미생물 및 치료법을 연구하고 있습니다. 우리는 또한 임파이드 오르가노이드를 사용해 백신 반응을 이해하는 것을 포함한 다른 연구를 지원하고 있습니다.

이 기술은 신약, 백신 및 기타 치료제의 안전성과 효능을 평가하는 데 걸리는 시간을 수 년 단축하고 연구 및 임상 실험과 관련된 수억 달러를 절약할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

◆기후변화·농업

저는 우리가 세계 보건의 최근 진보를 바탕으로 구축해야 할 혁신에 대해 이야기 해왔습니다. 많은 사람들은 내가 세계보건의 발전도 기후 변화에 대한 싸움에 달려 있다고 말했을 때 놀랍니다.

기후 변화를 다루는 데는 두 가지 부분이 있습니다. 완화 및 적응. 완화는 우리가 기후를 따뜻하게 하는 온실가스를 0으로 만들기 위해 해야 할 일입니다. 적응은 사람들이 변화하는 기후에 대처하는 것을 돕는 것이죠. 오늘날 기후 변화의 영향을 가장 많이 받는 사람들이 전 세계 온실가스의 극소량을 차지하고 있다는 것은 유감스럽지만 사실입니다. 구체적으로, 20억명의 소규모 농부들과 그의 가족들이죠.

점점 더 많은 기후변화가 그들의 생계와 생명을 위험에 빠뜨리고 있습니다. 더 심한 기후 조건은 더 많은 홍수, 더 많은 가뭄, 그리고 농작물을 쓸어버릴 수 있는 더 많은 식물 해충과 질병을 의미합니다.

소작농들이 수확량을 잃었을 때, 그들의 아이들은 먹을 것이 충분하지 않을 수 있고, 그것은 영양실조에 취약하게 만듭니다.

적응하기 위해서는 농가가 기후변화로 인한 더 극한조건에서 번성하기 위해 길러온 씨앗과 가축이 필요합니다.

세계 최대의 농업 연구 단체인 국제농업연구협의그룹(CGIAR)는 수해 속에서 2주 동안 생존할 수 있는  수십 종의 새로운 옥수수와 쌀을 개발했습니다.

케임브리지대학의 과학자 팀은 옥수수와 다른 시리얼들이 영양분과 물을 얻기 위해 토양 내 미생물과 더 효과적으로 협력할 수 있도록 진화적 유전학을 사용하고 있습니다.

토양이 좋지 않고 비료에 접근할 수 없는 농부들에게, 이 과정은 생산을 증가시키는데 필요한 질소를 공급할 수 있습니다. 그것은 식량 안보, 농부들의 생계, 그리고 환경에 좋습니다.

◆결론

이번주 초, 멜린다와 저는 우리의 2020년 연례 편지를 발신했습니다. 그것은 우리가 지난 10년 동안 매년 해온 일이죠. 올해는 20년 전 창업 이후 세계보건의 발전과 앞으로 남은 과제를 되새겼습니다. 우리는 교육과 질병에 대해 말했죠.

이 문제들은 하나의 매우 중요한 특징을 공통적으로 공유합니다. 그들은 둘 다 더 건강하고, 더 좋고, 더 평등한 세상에 대한 열쇠입니다. 질병은 불평등의 증상이자 원인인 반면 공교육은 평등의 원동력입니다.

우리가 처음 기반을 닦았을 때, 우리는 발전을 이끄는 혁신의 힘에 대해 낙관적입니다. 지난 20년 동안의 세계 건강의 진보와 오늘 제가 말한 놀라운 진보를 보면, 저는 우리가 모든 사람들에게 건강하고 생산적인 삶을 살 수 있는 기회를 준다는 목표에 더 가까워졌다는 것을 어느 때보다 낙관합니다.

감사합니다.

[영문]

My message to America’s top scientists
How two technologies can benefit the world’s poorest.
By Bill Gates
 
American Association for the Advancement of Science, Thank you. It’s great to be here today.

◆The Coronavirus

I want to take a few minutes to talk about the novel coronavirus, which I know is on everyone’s mind.

Our foundation has committed up to $100 million to address this new coronavirus because we believe it poses a serious threat to global health. This money will support efforts to detect, isolate, and treat confirmed cases, help countries in sub-Saharan Africa and South Asia take steps to prepare for the epidemic and protect their most vulnerable citizens, and accelerate the development of vaccines, treatments, and diagnostics.

We believe that multilateral organizations and national governments must make every effort to stop this outbreak, but we also want to help the world be better prepared if it becomes a global pandemic. Above all, we believe that the world will need to be guided by science, not fear, in the weeks ahead.

◆The Diseases of Poverty

A few blocks from here is the foundation that Melinda and I started in 2000. When we decided to focus on philanthropy, we knew that the core of our work would be eliminating the gross inequities in health that we had seen a few years earlier on our first trip to Africa.

One area where we believed we could make a difference was investing in R&D to address diseases of poverty. Today, I want to talk about several exciting and important tools of modern science that have the potential to help us solve some of the biggest health problems—not only in low- and middle-income countries, but everywhere.

Today, I want to talk about three exciting and important tools of modern science—gene-based technologies, artificial intelligence, and human organ-on-chip microdevices that have the potential to help us solve some of the biggest health problems not only in the low- and middle-income countries, but for the world as a whole.

To be sure, health in lower-income countries has improved. Over the last 25 years, we’ve nearly eradicated polio. Child mortality has been cut in half. And we’ve significantly reduced deaths from HIV, TB, and malaria.

But there is still room for a lot more improvement.

This year, more than 5 million children under the age of five will die. HIV, TB, malaria, and other diseases still kill millions of people every year. And nearly a quarter of a billion children are malnourished. Almost all of this disease burden is carried by people in the poorest countries on the planet.

◆Innovation with Equity in Mind

To make further inroads against the diseases of poverty, we need every sector to engage. Governments need to continue funding of basic research; partners like our foundation need to nurture the best ideas through discovery and translation; and the private sector needs to develop solutions that are commercially viable, affordable, and scalable in countries with limited resources and fragile health care systems.

The private sector has much to gain from pursuing breakthroughs that benefit people in lower-income countries. Over the next few decades, developing economies will continue to expand. By 2050, the population of sub-Saharan Africa will more than double to almost 2.5 billion. That’s more than twice the forecasted population of the Europe and North America combined.

Yet, today, the overwhelming percentage of investments in health R&D reflect market opportunities in rich countries. If we stick to this model, market forces will continue to prioritize development of costly products designed to meet the needs of the few and unaffordable to most. Imagine if we turned this traditional market model on its head and committed to designing new vaccines, therapeutics, and diagnostics with equity in mind.

Today, we have an opportunity with the evolution of tools like AI and gene-based technologies to develop a new generation of health solutions that can benefit everyone, everywhere. This is what really excites me about the future.

◆The Potential of AI and Gene Therapy

As a 7th grader at the Lakeside School here in Seattle, I became fascinated not only with computers, but also with Shakey, the Mobile Robot. Life Magazine called Shakey the “first electronic person.” That might have been overstating it a bit, but Shakey was an early example of how artificial intelligence could be applied. It had a limited ability to perceive objects in its environment and adapt its movement. It could plan simple travel routes, and it had the ability to rearrange simple objects. For its time, Shakey was really cool.

Since Alan Turing laid the groundwork for artificial intelligence in 1950, AI has gone through a kind of boom-and-bust cycle—enthusiasm would grow and then expectations weren’t met.
But we are finally beginning to realize the potential of AI. The computational power available for AI applications is doubling every three and half months—far surpassing the historical metric of Moore’s Law. This processing capability is being coupled with troves of new data, and we are learning to annotate this data in smarter ways. That’s enabling us to realize some of the promises of AI: the ability to synthesize, analyze, see patterns, gain insights, and make predictions across many, many more dimensions than a human can comprehend.

This data revolution will apply to virtually all of the disciplines represented here today. What I’m most excited about is how it can help us make sense of complex biological systems and accelerate the discovery of therapeutics to improve health in the poorest countries.

And, with recent breakthroughs in gene-editing technologies like CRISPR, we are on the verge of a new era of precision diagnostics, therapeutics, and vaccines that has the potential to improve health—not only for rare genetic disorders, but also for diseases that predominately afflict people in poor countries.

It’s amazing to think how far we’ve come since Crick, Watson, and Franklin laid the foundation for modern genetics. It was only 15 years ago that the Human Genome Project gave us the ability to read our DNA and identify specific sequences that cause or contribute to disease. It was only 8 years ago that CRISPR gave us the ability to edit DNA precisely.

Now, with the latest CRISPR gene-editing approaches, it’s believed that up to 89% of genetic variants known to be associated with human disease can be corrected.

Last year, researchers began using the molecular scissors of CRISPR in clinical trials to remove, edit, and inject people’s cells back into their bodies.

In short, artificial intelligence and CRISPR have emerged as powerful tools with the potential to revolutionize healthcare and many other fields.

◆The Product Pipeline for Global Health

I’d like to share a few examples of innovations in the pipeline that make me optimistic about the future.

Our foundation is working with the National Institutes of Health to develop affordable, gene-based cures for sickle cell disease and HIV. The goal is to move these solutions into clinical trials in the next 7-10 years. This would be a huge breakthrough.

Of the 38 million people worldwide living with HIV, 95 percent live in lower-income countries and one-third aren’t receiving treatment. Imagine if we could cure every one of them.

Sickle Cell Disease is also a major health burden in lower-income countries. Fifteen million babies will be born with sickle cell disease in the next 30 years, the vast majority in Africa. Although exact numbers are hard to come by, at least half and maybe as many as 90% of these children will die before their fifth birthday.

In recent years, we’ve seen gene-based therapies introduced for some rare genetic diseases as well as for sickle cell disease. Ongoing trials are promising, with early results showing clinical benefit to more than a dozen people with sickle cell disease. But the treatments are prohibitively expensive—likely to cost $1 million or more per person.

And they require highly trained doctors and state-of-the-art hospitals to administer the cures—which involve in vitro editing of bone marrow stem cells for reinfusion, and toxic bone marrow conditioning regimens.

The focus of our work with the NIH on sickle cell disease is to develop effective, durable, safe, and affordable gene-based cures that don’t require costly hospital stays.

We hope to create in vivo gene editing techniques that can be delivered with a single injection using vectors that target and edit blood-forming cells in the bone marrow—with high efficiency. This approach could reach millions of patients in primary care facilities at a fraction of the cost.

Similarly, with HIV, the purpose of our collaboration with the NIH is to investigate the use of in vivo gene editing and other technologies that could drive a functional cure for those infected with HIV in an affordable, scalable way. A high bar, for sure, but it’s the kind of bold approach to designing therapeutic innovation with equity in mind that excites me.

Gene editing shows great promise for our work in malaria, too. The world has made huge progress against malaria in the past two decades. Since 2000, deaths have dropped from about 1 million per year to 400,000 per year. But further progress requires new tools and strategies.

Researchers are exploring the use of CRISPR to create “gene drives” that suppress the handful of mosquito species most responsible for malaria transmission. They are also working on introducing genes that could eliminate the parasites as they pass through a mosquito’s gut on their way to its salivary glands.

◆Newborn Health

One area where I see great potential for progress is newborn health. As you’ll see on this chart, nearly half of the 5.3 million children under age 5 who die this year will die in the first 28 days of life.

Deaths from complications associated with premature births account for the single largest percentage of neonatal mortality. The reason the number of deaths is so high is that there is still so much we don’t know about the root causes of prematurity and neonatal mortality. We are funding several studies to help solve this mystery.

First, by applying artificial intelligence to a range of complex data sets, we are learning about the biological pathways leading to prematurity and low birth weight.

Second, we’re combining clinical data with information from low-cost devices like a hand-held ultrasound and wearable sensors—and using AI to identify indicators that a pregnant woman may be at risk of giving birth before full term. We can do something similar to look for signs that newborns may be in trouble.

Third, researchers are exploring the associations between maternal undernutrition, the maternal microbiome, and premature birth. By distinguishing abnormal changes in the microbiome during pregnancy, we may be able to give pregnant women microbial therapeutics—as well as nutritional interventions—to improve fetal growth and reduce the risk of pre-term birth.

◆The Microbiome

It is increasingly clear that the gut microbiome and nutrition—and the interplay between the two—are also big factors in child health and development.

An estimated 225 million children worldwide are severely malnourished—and malnutrition is an underlying cause of more than 40 percent of under-five child mortality. Children who are malnourished often have underdeveloped microbiomes that make them more vulnerable to disease and to cognitive impairments that last a lifetime.

There is also evidence that children in wealthy countries who grow up in super-hygienic environments – with an abundance of processed foods and antibiotics—have poor gut health that may make them more susceptible to obesity, diabetes, allergies, and maybe even auto-immune disease.

But there’s still a lot we don’t know about the microbiome—including which bacterial species are most critical for health and whether augmenting these species can reduce malnutrition. Deciphering the human microbiome is not an easy task. It contains more than 100 trillion organisms and 200 times more genetic material than the human genome.

Using artificial intelligence, scientists hope to analyze the composition of the trillions of microbes in our body and identify the patterns, interactions, and changes we can't see that indicate a higher risk of disease—or, conversely—a protective shield against disease.

One tool that’s helping us understand how to optimize the gut microbiome is technology called “organs-on-a-chip.” In simple terms, this technology allows in vitro modeling of human organs in ways that mimic how organs perform normally . . . and when they are diseased.

Linking different organ chips together—for example, intestine, liver, and kidney chips—can enable researchers to model human drug kinetics.

Culturing a human intestinal microbiome-on-a-chip can enable researchers to probe the complex interactions between microbiome, host, nutrients, and pathogens in a systematic way.

Researchers are using this technology to study the vaginal microbiome and therapeutics that could reduce the incidence of pre-term birth and risk of HIV infection. We’re also supporting other “organ-on-a-chip” studies, including one that’s using lymphoid organoids to understand vaccine responses.

This technology has the potential to shave years off the time it takes to evaluate the safety and efficacy of new drugs, vaccines, and other therapeutics—and save hundreds of millions of dollars associated with research and clinical trials.

◆Climate Change and Agricultural Adaptation

I’ve been talking about the innovation we need to build on recent progress in global health. Many people are surprised when I say that progress in global health also depends on the fight against climate change.

There are two parts to addressing climate change. Mitigation and adaptation. Mitigation is about what we need to do to get to zero on greenhouse gases that are warming the climate.
Adaptation is about helping people cope with the changing climate. It’s unfortunate, but true, that the people who are most affected by climate change today account for a tiny amount of the world’s greenhouse gasses. Specifically, the 2 billion smallholder farmers and their families who rely on the food they grow to survive.

Increasingly, climate change is putting their livelihoods—and their lives—at risk. More extreme weather conditions mean more floods, more droughts, and more plant pests and diseases that can wipe out a crop.

When smallholder farmers lose their harvest, their kids may not have enough to eat and that makes them susceptible to the effects of malnutrition.

To adapt, farming families need seeds and livestock that have been bred to thrive in the more extreme conditions caused by climate change.

The world’s largest agriculture research group, CGIAR, has developed dozens of new varieties of maize and rice that can withstand drought—including one called “scuba” rice that can survive for two weeks under floodwaters.

A team of scientists led from the University of Cambridge is using evolutionary genomics to help maize and other cereals partner more effectively with microorganisms in the soil to capture nutrients and water.

For farmers with poor soils and no access to fertilizer, this process could supply the nitrogen needed to increase production. That’s good for food security, farmers’ livelihoods, and the environment.

◆Conclusion

Earlier this week, Melinda and I released our 2020 annual letter. It’s something we’ve done every year for the last 10 years. This year, we reflected on the progress in global health since we started our foundation 20 years ago and the challenges that remain. And we talk about where things stand with the primary focus of our work in the US—improving K-12 and postsecondary education.

These issues share one very important feature in common. They are both key to a healthier, better, and more equal world. Disease is both a symptom and a cause of inequality, while public education is a driver of equality.

When we first started our foundation, we were optimistic about the power of innovation to drive progress. Looking at progress in global health over the last two decades and the amazing advances I talked about today, I’m more optimistic than ever that we are closer to the goal of giving every person the opportunity to live a healthy, productive life.

Thank you.