系统生物学对中西医结合研究的指导意义

六、系统生物学对中西医结合研究的指导意义

(一)系统生物学的灵魂

整合是系统生物学的灵魂。第一个整合是系统不同性质的组成部分的整合;第二个整合是纵向整合,比如从基因到细胞,到组织,到器官,再到个体的各个层面的整合;第三个整合是研究思路和方法的整合,也就是说,经典分子生物学研究(纵向研究)与各类代谢组学研究(横向研究)的整合;第四种整合是学科包括信息科学、生命科学、计算机科学和数学等的整合。通过已知的事物推测未知的事物,将已知跟未知不断地结合,让更多未知变成已知,这是系统生物学的一个循环。

(二)系统生物学的基础

信息是系统生物学的基础。这是一个持续发展的过程。在前分子生物学时代,人们把生命看作具有特殊“生命力”的有机体;在分子生物学时代,人们把生命看作精密的机器;在后基因组时代,人们把生命看作信息的载体。从系统生物学的角度来看,所有生命系统包括人体都贯穿着信息流。例如,基因信息可以从DNA传递到RNA,然后再转移到蛋白质。蛋白质通过相互作用控制身体的新陈代谢,这可以直接影响细胞的功能,而细胞可以进一步影响组织、器官和系统。所有系统相互作用,相互协调,完成整个生命活动。

(三)系统生物学的钥匙

干涉是系统生物学的关键。在控制论中,干涉的过程是对中药黑箱系统的“输入-输出”信息的分析。医学研究采用系统、定向和高通量的干预和分析,因为即使只有一种药物进入人体,它也会影响多个信号通路的活动。比如我们在研究湿热证的特点时,经常用清热解毒的中药进行干预。通过比较清湿热前后代谢组学的变化,分析清湿热对哪些基因、蛋白质和代谢物的影响,就能了解清湿热的机理是干扰过氧化损伤、炎症或影响细胞增殖、凋亡和自噬。

(四)系统生物学研究的基本方法

系统生物学最基本的研究方法是组学。在这个大发现的时代,“生命组学”是一门综合性学科,它运用组学的策略、技术和思路研究生命的发育、组成和新陈代谢等规律。它以基因组学、RNA组学和蛋白质组学为基础,包括多肽组学、糖组学、代谢组学、生理组学和病理组学等系列组学范畴。从系统生物学的角度看,中医证候的物质基础可能是功能基因组和蛋白质组异常表达所产生的特异性代谢物(代谢组)。基因表达差异和多态性决定了个体对疾病的易感性。基因芯片技术可以用来筛选出“证”的状态下显著上调或下调的基因组,这可能构成该证的基因表达谱。应用蛋白质组学方法筛选功能相关蛋白质,分析其特征,从基因和蛋白质水平揭示证候的物质基础和内涵。利用代谢组学方法,通过分析各种体液中代谢物或底物的变化,判断证型的异常代谢。通过对中医证候基因表达谱、蛋白质谱和代谢谱的研究,可以更全面、有效地揭示中医证的本质和规律。