癌症系统生物学研究方法

文章来源：张发布日期：2021-07-16 点击次数：(484)次

①系统生物学研究方法

近代生物学研究主要是以分子生物学和细胞生物学研究为主。研究方法皆采用典型的还原论方法。到目前为止，还原论的研究已经取得了大量的成就，在细胞甚至在分子水平对生物体都有了很详尽的了解，但对生物体整体的行为却很难给出系统、圆满的解释。生物科学还停留在实验科学的阶段，没有形成一套完整的理论来描述生物体如何在整体上实现其功能行为。尽管对一个复杂的生物系统来说，研究基因和蛋白质是非常重要的，而且它将是我们系统生物学的基础，但是仅仅这些尚不能充分揭示一个生物系统的全部信息。这种研究结果只限于解释生物系统的微观或局部现象，并不能解释系统整体整合功能的来源，不能充分揭示一个生物系统的信息，且忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用，限制了生物学研究的发展。

②生物学研究方法

系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分（基因、mRNA、蛋白质等)的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系，并通过计算生物学建立一个数学模型来定量描述和预测生物功能、表型和行为的学科。以往的实验生物学仅关心基因和蛋白质的个案，而系统生物学则要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。即利用系统的方法，综合分析观察实验的数据，并通过建立一定的数学模型，利用其对真实生物系统进行预测来验证模型的有效性，从而揭示出生物体系所蕴涵的奥秘，因此，系统生物学是以整体性研究为特征的科学，是生物学领域革命性的方法论，正在成为生物学研究方法的主流。

目前，国际上根据所使用研究工具的不同，系统生物学的研究方法可分为两类:一类是实验性方法，一类是数学建模方法。实验性方法主要是通过进行控制性的反复实验来理解系统。首先明确要研究的系统以及所关注的系统现象或功能，鉴别系统中的所有主要元素，如DNA.mRNA、蛋白质等，并收集所有可用的实验数据，建立一个描述性的初级模型（比如图形的)，用以解释系统是如何通过这些元素及它们之间的相互作用实现自身功能的。其次在控制其他条件不变的情况下，干扰系统中的某个元素，由此得到这种干扰情况下系统各个层次水平的一些数据，同时收集系统状态随时间变化的数据，整合这些数据并与初级模型进行比较，对模型与实际之间的不符之处通过提出各种假设来进行解释，同时修正模型。再设计不同的干扰，重复上面的步骤，直到实验数据与模型相一致为止。

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