邦哲系统生物工程

 

v 系统生物学简史

 

系统生物学(包括系统生理学等)- 理论与实验科学结合的生物系统研究,数学、计算(in silico)、网络与组学(omics)、合成生物学等方法。系统生物工程(或称合成生物学) 信息技术与生物技术整合的人工生物系统开发 - 生物能源、生物制造、生物计算机等。

建立在系统(systems)科学和综合(synthetic)哲学的理论基础上,天然与人工生物系统研究,采用计算机模拟、实验技术和工程设计等方法结合。

20世纪:

1)系统科学的理论和数学,2)系统生物学各概念和术语,3)计算机、化学、纳米和生物技术等,分别建立时期。80年代之前为数学、理论生物学形态,80-90年代为计算机模型方法,90年代之后为技术与工程方法的发展。

世纪之交:

1996-1999年,理论和实验、计算与工程方法的学科综合与技术集成概念倡导。2000年开始,研究机构和学术会议纷纷设置和召开等,以1996-2003年为学科发展的转折时期,之前为非常规时期,之后是常规科学时期。

系统生物学年表:

1968年,美国贝塔朗菲《一般系统论》提倡系统、整体和数学方法的开放生物系统研究,美国“System Theory and Biology”会议Mesarovic, M.提出“systems biology”术语;

1969年,MA. Savageau发表生物化学系统理论;

1970年,R.Rosen发表系统的分层次理论,发展数学生物学;

1973年,H.KacserJA.Burns发表代谢网络“control of flux”理论;

1974年,N. K. Jerne发表免疫网络理论(network theory);

1992-1994年,中国曾邦哲提出系统医药学概念和模型,提出经络等理论是图论、拓扑学的模型方法,系统遗传学、系统生物工程和转基因禽类输卵管生物反应器的提出;

1996-1999年,组织国际转基因会议和建立“biosystem network”网站,中国曾邦哲倡导系统生物科学与工程 - 生物系统的结构理论和计算、实验与工程方法的生物系统与人工生物系统研究,转基因与仿生学整合的细胞通讯分子电路概念图等;

1998年,DJ.WattsSH.Strogatz发表“'small-world' networks”理论;

1999年,M.Tomita等发表E-Cell软件模型,LH.HartwellS.Leibler 等发表模块(modular)细胞生物学,G.Church发表systematic蛋白质相互关系芯片方法;

2000年,L.HoodR. Aebersold等建立系统生物学研究所,H.KitanoM.Tomita举办系统生物学国际会议,E.Kool重新提出“synthetic biology”,T.Kight等发表细胞的微电子与基因工程设计,Collins J.等“genetic toggle switch”发表;

2001年,O.Wolkenhauer发表系统论方法的系统生物学,T.IdekerL.Hood发表组学方法的系统生物学,H.Kitano2000年国际会议论文集出版,AP.Arkin发表合成细胞生物学的工程设计概念;

2003年,系统生物学的理论和计算、实验(物理和化学等)方法的生物系统研究的概念共识形成,加州贝克利大学建立合成生物学实验室,曾邦哲在第19届国际遗传大会再次论述系统(图式)遗传学,挪威建立整合遗传学研究中心;

2005年,法国F.CambienL.Tiret发表动脉硬化研究的系统遗传学论文,D.Endy论述合成生物学是系统生物学的工程方法和人工生物系统研究概念;

2007年,瑞士建立系统生物科学与工程(D-BSSE)研究中心,6月英国R.I.Kitney提出系统与合成生物学偶合将导致第3次工业革命;

2010年,美国文特尔研究所发表人造生命的研究,中国曾邦哲在加州纳米技术国际会议发表智能机器人3原则;

2012年,国际系统医学大会在爱尔兰召开,等。

20世纪60年代到90年代,经历了理论(数学)和计算、技术(实验)与工程等方法的分别建立时期,世纪之交,从理论(网络)、数学和计算、技术(组学)与工程(合成)生物学等同时形成几个学派发展趋势。

 

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