2l世纪生物医药发展方向——系统生物学
系统生物学？不错，一门崭新的学科。系统生物学是继人类基因组计划之后，已成为以整体性研究为特征的一门崭新的大科学，代表着2l世纪生物学和医药学发展的方向。
近日，笔者出席了2008北京国际生理科学学术大会。大会首先安排的是系统生物学(systems biology)的创始人、现年72岁的英国牛津大学Denis Noble教授题为《Principle of systems biology from a physiologist’s perspective》的学术报告。据悉，我国国内于2006年11月成立了“上海系统生物医学研究中心”。但是对于这门新兴学科我们了解多少呢？笔者在这里就系统生物学概念、研究内容、研究方法和研究意义为大家作了如下简要介绍。
1. 系统生物学概念
系统生物学是从基因、细胞、组织、器官和生物体整体水平上研究结构和功能各异的生物分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量阐明和预测生物功能、表型和行为。换句话说，系统生物学是在整体水平上研究生命现象的科学，以系统的观点，研究生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成，以及特定条件下这些组分间的相互关系的学科，阐明整体生物学效应。
2.系统生物学研究内容
系统生物学主要研究系统结构及其相互作用、系统行为、系统控制及其系统设计4个方面。(1)系统结构辨识：明确系统组分的内涵和组分间的相互作用，包括基因与信号转导、代谢通路相关的蛋白质相互作用的调控关系，有机体、细胞、细胞器、染色质以及其他组分的物理结构和组分所构成的网络拓扑关系。(2)系统行为分析：研究系统随时间、空间改变而产生的行为。 (3)系统控制：应用来自系统结构和行为的知识成果，建立一个控制生物学系统状态的模型算法。系统模型是基于明确的设计原则，并且是对现实世界的仿真，导致此系统模型具有一定的预测性。 (4)系统设计：系统生物学的最终目的就是构建一个治愈疾病提供方法指导的生物学系统，基于对实际生命系统的认识，设计出在特定时空环境中，最健康的系统模式，让病人系统恢复到健康状态。
3.系统生物研究方法
系统生物研究方法有组学实验和理论计算两大技术方法。组学实验方法就是应用各种组学技术检测系统内所有成分，并通过干扰实验获得参与生命活动过程各种成分在各个层面的信息；理论计算方法就是通过数学、逻辑学和计算科学模拟的手段，对真实生物系统的还原。将组学实验方法获得的各种生物信息转换为数字化信息，变成不同学科的共同语言，进行归纳和数学建模，建立生物系统的理论模型，提出若干假设，然后对构建的模型进行验证和修正，进行全面系统的干扰整合。通过对系统进行人为扰动、不断获得信息变化与功能改变之间的相互关系，进而不断调整假设的理论模型，使之更加符合真实的生物系统。
4.系统生物学研究前景
系统生物学将生物学由描述式的科学转变为定量描述和能预测的科学，从系统层次对生物系统的模拟、控制和设计将为系统水平的治疗手段提供基础。它在优良种质资源培育、预防医学、疾病防治、新药研发、促进健康、提高生命质量和延长寿命等方面有着广阔的应用前景。目前已在预测医学、预防医学和个体化医疗中得到应用。例如，在预测医学中应用系统生物学的方法来设计药物，纠正缺陷基因，使其功能正常化达到预防各种疾病的目的。
笔者这样感言道：“系统生物学不仅推动生命科学和生物技术的发展，而且对整个国民经济、社会和人类本身将产生重大和深远的影响。”
（杨永禄 编辑 李旎）
