系統(tǒng)醫(yī)學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)的區(qū)別(系統(tǒng)生物學(xué)和合成生物學(xué)有何關(guān)系？)

系統(tǒng)醫(yī)學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)的區(qū)別

周東浩

編者按

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和醫(yī)學(xué)思維模式的創(chuàng)新，促使人們對(duì)疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律有了更加深入的認(rèn)識(shí)。系統(tǒng)醫(yī)學(xué)是一種新的醫(yī)學(xué)思維模式，它將無(wú)數(shù)看似紛繁復(fù)雜的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)、資源和信息加以整合，并予以充分拓展和合理應(yīng)用。近年來(lái)，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)得到了迅猛的發(fā)展，如美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）制定了通向醫(yī)學(xué)生物學(xué)未來(lái)的NIH研究路線圖（NIH roadmap），強(qiáng)調(diào)未來(lái)的主要目標(biāo)是進(jìn)行復(fù)雜生命系統(tǒng)的“大科學(xué)”系統(tǒng)研究。本報(bào)在此刊登周東浩的文章，以讓讀者進(jìn)一步了解系統(tǒng)醫(yī)學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)。

隨著還原論的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)從器官、細(xì)胞、基因乃至分子一步步解析研究的深入，20世紀(jì)的生物學(xué)也經(jīng)歷了從宏觀到微觀的不斷發(fā)展過(guò)程。然而人們?cè)跒獒t(yī)學(xué)科技飛速發(fā)展取得的成就不斷感到歡欣鼓舞的同時(shí)，面對(duì)海量的研究數(shù)據(jù)以及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的實(shí)際困境，迷惑和疑問(wèn)也與日俱增——人們?cè)?jīng)寄予厚望的基因研究并沒(méi)有能夠真正解開(kāi)疾病的奧秘，分析和還原的研究思路正在受到越來(lái)越多的質(zhì)疑。此時(shí)，系統(tǒng)生物學(xué)作為對(duì)現(xiàn)代還原的一個(gè)“反動(dòng)”誕生了，很快受到了各國(guó)科學(xué)家的重視，成為目前西醫(yī)的一個(gè)前沿學(xué)科。

本文通過(guò)討論系統(tǒng)生物學(xué)和筆者所倡導(dǎo)的系統(tǒng)醫(yī)學(xué)的區(qū)別，以求對(duì)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)的概念和方法、內(nèi)容能有更加確切了解。

“從下到上”的系統(tǒng)生物學(xué)和“從上到下”的系統(tǒng)醫(yī)學(xué)

系統(tǒng)醫(yī)學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)雖然都是以系統(tǒng)命名的，都以系統(tǒng)論的原則方法為指導(dǎo)，但兩者卻也存在著明顯的區(qū)別，根據(jù)系統(tǒng)生物學(xué)創(chuàng)始人胡德的定義，系統(tǒng)生物學(xué)是研究一個(gè)生物系統(tǒng)中所有組成成分（基因、mRNA、蛋白質(zhì)等）的構(gòu)成，以及在特定條件下這些組分間的相互關(guān)系的學(xué)科。也就是說(shuō)，系統(tǒng)生物學(xué)不同于以往的還原生物學(xué)——僅關(guān)心個(gè)別的基因和蛋白質(zhì)，它更加關(guān)注的是基因和基因之間、基因和蛋白質(zhì)之間以及蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)之間等要素之間的相互關(guān)系，試圖從相互關(guān)系著手，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，建立起從分子到細(xì)胞、器官，進(jìn)而到生物體水平的堅(jiān)實(shí)知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而理解生物系統(tǒng)的整體性質(zhì)，也就是說(shuō)，系統(tǒng)生物學(xué)與以前還原醫(yī)學(xué)過(guò)分重視要素的實(shí)體中心論不同，它更重視關(guān)系，強(qiáng)調(diào)研究要素和要素之間的關(guān)系——系統(tǒng)的聯(lián)系性原理是它建構(gòu)的哲學(xué)基礎(chǔ)，但它走的是從部分到整體、從下向上的認(rèn)識(shí)道路。系統(tǒng)醫(yī)學(xué)與此恰巧相反，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)強(qiáng)調(diào)把注意的中心放在系統(tǒng)的整體水平，以“人的健康和疾病”作為全部思考的立足點(diǎn)和觀察的著眼點(diǎn)，注意研究系統(tǒng)存在于整體水平而不是組成這個(gè)系統(tǒng)的諸要素水平的屬性、功能、行為及其變化規(guī)律，從“系統(tǒng)”這個(gè)層次出發(fā)，向下考察整體變化時(shí)部分是如何變化的，分析要素（器官、細(xì)胞、分子等）是否正常，要素之間、要素和整體之間的關(guān)系是否正常，向上考察系統(tǒng)和環(huán)境的關(guān)系是否正常，全面衡量和評(píng)價(jià)這些因素在影響系統(tǒng)整體變化中所起的作用和地位，從中找出系統(tǒng)整體變化的原因和影響因素，并判斷這些原因和影響因素哪些是可以改變的，哪些是不能改變的或者難以改變的，哪些是主要的、根本性的，哪些是次要的、輔助性的，從而選擇合適的治療方案。從系統(tǒng)和要素的關(guān)系上來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)是走的從上向下、從整體來(lái)認(rèn)識(shí)部分的研究道路。（注：所謂的系統(tǒng)整體依所研究的系統(tǒng)不同而有不同的含義，并不都是指的人的整體水平上，但從大多數(shù)意義上說(shuō)，還是指的“人”這個(gè)系統(tǒng)的整體）。

系統(tǒng)生物學(xué)研究各個(gè)要素怎么通過(guò)相互作用體現(xiàn)整體性，這要求我們對(duì)每一種相互作用都有比較深切的了解，差之毫厘，就可能謬以千里。雖然系統(tǒng)生物學(xué)企圖通過(guò)理論建模來(lái)彌補(bǔ)這一點(diǎn)，但依然存在著難以克服的深刻困難，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)則聰明地避開(kāi)了這一點(diǎn)，直接研究系統(tǒng)的整體層次有什么樣的變化規(guī)律，從整體出發(fā)去探討各個(gè)部分的變化。這并不要求研究者對(duì)每一種相互作用都掌握，只需要注意把握對(duì)整體變化最有意義的那一部分，事實(shí)上大部分相互作用反而是可以忽略的，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)明智地把相互作用研究的重點(diǎn)放在了系統(tǒng)的整體變化及其調(diào)控上，省略了相互作用的細(xì)節(jié)，這就大大簡(jiǎn)化了研究過(guò)程，也降低了研究難度。

研究方法的不同

系統(tǒng)生物學(xué)由于采取了從下向上的研究道路，即使在所要研究的系統(tǒng)各部分聯(lián)系已經(jīng)基本清楚的情況下，海量數(shù)據(jù)的處理也是個(gè)難題。對(duì)此，系統(tǒng)生物學(xué)采取了理論假設(shè)和計(jì)算機(jī)仿真的方法，但由于生物系統(tǒng)的極端復(fù)雜性，這種方法實(shí)行起來(lái)存在著極大的困難，對(duì)研究條件要求也相當(dāng)高。據(jù)預(yù)測(cè)，系統(tǒng)生物學(xué)研究對(duì)計(jì)算機(jī)的要求高達(dá)1000萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算速度。系統(tǒng)醫(yī)學(xué)的方法不是這樣，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究的方法主要是系統(tǒng)辨識(shí)，實(shí)踐驗(yàn)證，講究動(dòng)態(tài)分析，穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，整體最佳。所謂系統(tǒng)辨識(shí)，就是對(duì)所研究的系統(tǒng)進(jìn)行全面和動(dòng)態(tài)的觀察和分析，并根據(jù)已有的醫(yī)學(xué)知識(shí)進(jìn)行推理，從而對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)和發(fā)展形成假設(shè)和判斷的過(guò)程。這些判斷如果經(jīng)得起反復(fù)實(shí)踐（其中包括實(shí)驗(yàn)）的驗(yàn)證，就上升為理論，理論再進(jìn)一步指導(dǎo)實(shí)踐。系統(tǒng)醫(yī)學(xué)的知識(shí)就這樣滾雪球似地逐步積累起來(lái)，所以說(shuō)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)是和臨床實(shí)踐緊密聯(lián)系的一門學(xué)科，相對(duì)系統(tǒng)生物學(xué)和還原醫(yī)學(xué)對(duì)研究條件的高要求而言，它對(duì)研究基本條件的要求很低，研究者可以根據(jù)自己的研究條件來(lái)確定研究的內(nèi)容，沒(méi)有太多條件的可以研究人體系統(tǒng)的整體層次變化的規(guī)律，有很好設(shè)備的可以研究細(xì)胞或者分子層次系統(tǒng)變化的規(guī)律。但研究要具有系統(tǒng)論的頭腦，研究所揭示的應(yīng)該是紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象背后切實(shí)存在的聯(lián)系，這樣的研究才有價(jià)值。系統(tǒng)醫(yī)學(xué)強(qiáng)調(diào)仔細(xì)而縝密的臨床觀察，全面而認(rèn)真的資料收集，系統(tǒng)論指導(dǎo)下的合理推理，大膽假設(shè)，小心求證，并不是說(shuō)這種觀察就只局限于整體水平上，而是包括可能與系統(tǒng)變化有關(guān)的各個(gè)層次的有價(jià)值的東西。例如血常規(guī)的變化也應(yīng)該是觀察的一部分，只是它所反映的是血中細(xì)胞的變化而已。

系統(tǒng)醫(yī)學(xué)雖然更重視系統(tǒng)觀察，但也注意實(shí)驗(yàn)研究方法的合理應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)論指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。因?yàn)榉鲜聦?shí)的好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能使我們少走不少?gòu)澛罚磳?duì)過(guò)分的和不切實(shí)際的實(shí)驗(yàn)研究，尤其是要對(duì)現(xiàn)在還原醫(yī)學(xué)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)抱一種謹(jǐn)慎的態(tài)度。從系統(tǒng)論的原理上講，人和動(dòng)物有本質(zhì)的差別，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不能等同于人本身這個(gè)系統(tǒng)的情形，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為：系統(tǒng)辨識(shí)遠(yuǎn)比動(dòng)物實(shí)驗(yàn)要重要得多，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)只是在某些情況下是有益的，并且對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也應(yīng)該審慎地對(duì)待并進(jìn)行更進(jìn)一步的鑒別、評(píng)價(jià)，以判斷是否和人這個(gè)系統(tǒng)的真正情形相符。

研究層次的不同

系統(tǒng)生物學(xué)雖然號(hào)稱要通過(guò)研究相互作用闡明分子、細(xì)胞、器官乃至整體各層次的性質(zhì)，但由于研究方法的限制，目前系統(tǒng)生物學(xué)只能選擇一些比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)研究，研究層次比較集中在基因、蛋白質(zhì)這些比較低的層次。即使僅僅在這一層次，它也遭遇了巨大的難以克服的困難，人系統(tǒng)整體性能的闡明對(duì)它來(lái)說(shuō)還是遙不可及的未來(lái)。系統(tǒng)醫(yī)學(xué)直接研究人的整體層次的變化，研究人整體層次和其他諸層次變化的關(guān)系，同時(shí)由于是以醫(yī)學(xué)為目的，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)又著重探討人的疾病和健康的變化規(guī)律，研究祛除疾病和維護(hù)健康的方法，更側(cè)重于醫(yī)學(xué)這一方面的內(nèi)容，這和系統(tǒng)生物學(xué)也不大相同。在系統(tǒng)整體層次系統(tǒng)辨識(shí)具有更高的價(jià)值，但在微觀領(lǐng)域，在系統(tǒng)辨識(shí)受到很大限制的地方，系統(tǒng)生物學(xué)的方法可能更加可行。

理論來(lái)源的不同

從理論來(lái)源來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)生物學(xué)更多的繼承了分子生物學(xué)和基因研究的成果，功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等可以說(shuō)是它的前身。同時(shí)系統(tǒng)生物學(xué)還借鑒了計(jì)算機(jī)科學(xué)和系統(tǒng)論研究的一些知識(shí)，從而確立了從部分的相互關(guān)系探討整體性質(zhì)的方向，研究的重點(diǎn)從分析走向了整合，從實(shí)體走向了關(guān)系。從方法論上說(shuō)，系統(tǒng)是對(duì)還原的一個(gè)反動(dòng)，但從理論淵源上說(shuō)，系統(tǒng)生物學(xué)則是現(xiàn)代西方還原醫(yī)學(xué)的一個(gè)必然的發(fā)展。

系統(tǒng)醫(yī)學(xué)則不同，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)雖然也注意吸收現(xiàn)代西醫(yī)的一些合理的營(yíng)養(yǎng)，但它更多是接受了中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的哺育，它是對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿P(yáng)棄后取得的，它的理論體系、研究方法等等將更多地打上中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的烙??！

總之，無(wú)論是從研究方向、研究方法、研究層次還是理論淵源上，系統(tǒng)生物學(xué)和系統(tǒng)醫(yī)學(xué)都有著巨大的不同，兩者理論和實(shí)踐的裂痕是明白可見(jiàn)的，未來(lái)兩者應(yīng)該會(huì)走向融合，但目前不會(huì)。從研究的可行性上說(shuō)，系統(tǒng)醫(yī)學(xué)的成功要比系統(tǒng)生物學(xué)容易得多，系統(tǒng)生物學(xué)希望從部分的相互關(guān)系入手涌現(xiàn)整體性質(zhì)的研究思路，在筆者看來(lái)存在巨大的方法陷阱，也許會(huì)在一定的范圍內(nèi)取得成功，在更高的層次上卻會(huì)陷入不可解決的矛盾。

有專家斷言：未來(lái)的21世紀(jì)，將是“系統(tǒng)”的世紀(jì)！同樣，21世紀(jì)的生命科學(xué)也將迎來(lái)系統(tǒng)的春天，系統(tǒng)生物學(xué)作為西醫(yī)的一枝后起之秀，雖然它的問(wèn)世只有短短幾年時(shí)間，但它已經(jīng)在世界各地發(fā)了芽，正在受到越來(lái)越多的人的重視。相對(duì)來(lái)說(shuō)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)更是新的，它只是一顆剛剛栽上的種子，但同時(shí)它又是最古老的，幾千年傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的積淀為它的發(fā)展奠定了豐厚的基礎(chǔ)。它的傳播和接受會(huì)有一個(gè)過(guò)程，這中間會(huì)有曲折和爭(zhēng)鳴，甚至?xí)械雇?，但它前進(jìn)的突破力量是任誰(shuí)也無(wú)法阻止的，它終將會(huì)成為醫(yī)學(xué)未來(lái)的主流，它的誕生和發(fā)展的過(guò)程就是中醫(yī)鳳凰涅■的過(guò)程，中醫(yī)將在此過(guò)程中獲得新生，并最終迎來(lái)瑰麗的中西醫(yī)學(xué)統(tǒng)一的明天！

系統(tǒng)生物學(xué)和合成生物學(xué)有何關(guān)系？

系統(tǒng)生物學(xué)是研究一個(gè)生物系統(tǒng)中所有組成成分（基因、mRNA、蛋白質(zhì)等）的構(gòu)成，以及在特定條件下這些組分間的相互關(guān)系的學(xué)科（注，該定義在國(guó)際國(guó)內(nèi)都引起異議，缺乏系統(tǒng)論基礎(chǔ)）。也就是說(shuō)，系統(tǒng)生物學(xué)不同于以往的分子生物學(xué)——僅關(guān)心個(gè)別的基因和蛋白質(zhì)，它要研究所有的基因、所有的蛋白質(zhì)、組分間的所有相互關(guān)系。顯然，系統(tǒng)生物學(xué)是以系統(tǒng)論、整體性研究為特征的一種交叉科學(xué)。

20 世紀(jì)生物學(xué)從宏觀到微觀進(jìn)步巨大, 傳統(tǒng)的分析還原的研究方法受到質(zhì)疑。在此背景下, 系統(tǒng)生物學(xué)是繼基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)之后一門新興的生物學(xué)交叉學(xué)科。從系統(tǒng)角度來(lái)進(jìn)行生物學(xué)研究逐步成為現(xiàn)代生物學(xué)研究方法的主流。在研究上, 了解一個(gè)復(fù)雜的生物系統(tǒng)需要整合實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法、基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)中的高通量方法為系統(tǒng)生物學(xué)發(fā)展提供大量的數(shù)據(jù), 計(jì)算生物學(xué)通過(guò)數(shù)據(jù)處理、模型構(gòu)建和理論分析, 成為系統(tǒng)生物學(xué)發(fā)展的一個(gè)必不可缺的、強(qiáng)有力的工具, 已經(jīng)在諸多醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域的研究中成為重要研究方法而被廣泛應(yīng)用。

本文地址:http://www.mcys1996.com/zhongyizatan/27819.html.

聲明： 我們致力于保護(hù)作者版權(quán)，注重分享，被刊用文章因無(wú)法核實(shí)真實(shí)出處，未能及時(shí)與作者取得聯(lián)系，或有版權(quán)異議的，請(qǐng)聯(lián)系管理員，我們會(huì)立即處理，本站部分文字與圖片資源來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的,若有來(lái)源標(biāo)注錯(cuò)誤或侵犯了您的合法權(quán)益，請(qǐng)立即通知我們(管理員郵箱：douchuanxin@foxmail.com)，情況屬實(shí)，我們會(huì)第一時(shí)間予以刪除，并同時(shí)向您表示歉意,謝謝!

上一篇: 天冬緣何年年走俏

下一篇: 藥物預(yù)防痛風(fēng)發(fā)作注意啥