解读系统生物学

  本文关键词：系统生物学

  更多相关文章： 解读 系统 生物学

20世纪80年代中期，生物学家莱洛伊·胡德开发出DNA自动化测序机，从而大大加快“人类基因组计划”的进展。曾是美国加州理工学院教授的胡德创建过若干家生物技术公司。他于2000年1月利用500万美元创建了系统生物学研究所。系统生物学是一门崭新的生物学分支。著名的麻省理工学院院刊《技术评论》栏目资深记者赞克斯对胡德进行专访。从他们之间的对话，可看出当今生物学发展方向及美国科学家的创业历程。

赞克斯：你领导的科研小组因发明了DNA自动测序机而闻名于世，除此之外你还发明过其他什么仪器？

胡德：我对开发将推动未来15年生物学发展的仪器深感兴趣。我发明了DNA测序机、DNA合成机、蛋白质测序机和蛋白质合成机。我认为这4种仪器将改变世界，使人类能更有效地解释合成生物学。

赞克斯：为什么这些仪器如此重要？

胡德：生物学和信息技术之间的关系十分有趣，很多生物学家对信息技术不感兴趣，他们使用这一技术，但没有真正地将其视为生物学的一个基本部分。而信息技术是一门能打开生物学前沿的崭新技术。例如，我们开发的蛋白质合成机，比老式仪器灵敏100倍，使我们能分析以前根本不能分析的大量蛋白质。我们完成了16项计划，其中每一项都开辟出一个新的研究领域。

赞克斯：你能简略地说说什么是系统生物学吗？

胡德：我想以汽车为例加以说明。若要了解汽车是如何运行的，过去的做法是建立若干个专家小组，每个小组只研究部件、齿轮、制动器及点火器等。而系统生物学则试图采用最新的科学发现来解释整个汽车系统的所有部件，在各个层次上彼此之间的关系。最终以系统方法将不同的测量数据整合起来，利用数学模型深入了解汽车的结构和功能。系统生物学就是这么个思路。它先取得一个生物系统，辨识出各种因素，，然后在一个模型系统中使这个生物系统动起来。在DNA、RNA、蛋白质相互作用及信息网络方面整合所获得的信息，然后开发出能描述系统结构和行为的数学模型。我们目前处于了解数学模型形成的早期阶段，一旦完成这一模型，它将能处理潜在的药物副作用等问题。

赞克斯：你为什么想创办一所系统生物学研究所？

胡德：1992年，我从加州理工学院来到华盛顿大学医学院，创建分子生物技术系。该系的宗旨是进行跨学科研究，因此聘用了工程师、应用物理学家、计算机科学家以及生物学家。分子生物技术系获得很大成功，在1995年，当我找到校长想让校方建一座楼，以扩大系统生物学的研究范围时，校长说因为校方计划太多，要我至少等上10年以上。于是我决定在医学院内建研究所，但花了4年时间也没建成。我认识到大学的文化、官僚作风及缺乏灵活性，不会对人类基因组计划的成功带来机会。我想只有辞职，另建一个独立的、非盈利研究所。

系统生物学研究所成立已有1年多，我们有跨学科的研究人员，员工从2人增加到160人。我们建立了6个技术平台，并已获得政府的拨款和企业的赞助，同时已同很多企业建立了合作关系。

赞克斯：你们现正开发什么样的技术？

胡德：我们正开发喷墨式合成机，用来建造少核基因芯片（一次能分析几千个基因），比光刻技术更为灵活。我们正建造超大规模蛋白质组生产线。对于后基因组时代，这是很重要的技术。我们还在开发技术完善的细胞分类器，以获取复杂的细胞群，并迅速地将不同的细胞进行分离。同时我们正在开发测定蛋白质与蛋白质、蛋白质与DNA相互作用的新方法以及解读生物复杂性的软件。（张孟军）