SCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM

系统生物工程学 Systems Bio-Engineering
- 图式遗传学
- 转基因生物反应器

曾邦哲


  • 系统生物工程,采用系统方法探索生物系统的工程技术,包括生态、遗传、仿生、智能工程等几方面。从基因遗传到神经网络体现的是基因组智能(genomic intelligence)的程序化表达过程,还人工生命系统(artificial biosystem)是对遗传程序化表达的仿生工程。采用细胞信号传导路径的基因表达筛选传统天然生药,以及细胞内外信号网络的人工神经元仿生计算,将带来生物系统工业、生物系统农业和生物系统医学的一场技术方法和观念革命。  

  • 经典遗传学探讨物种内几何抽象的连锁基因和等位基因显、隐性排列组合。分子遗传学追踪了基因的本质、重组及表达调控,研究染色体几何位点的基因线性调控蛋白质表达信息传递。  

  • 生物进化(细胞、个体及群体)是模式结构的演变,也就是结构层级的增长、形态结构的适应分歧。物种模式结构是基因组对应生物体的发育控制过程,是细胞类型、数量的时空结构模式。生物神经网络、层次的发育、可塑性调控是行为刺激与多基因联锁、连续诱导的程序表达。  

  • 图式(结构/系统)遗传学(pattern genetics)才能真正解决物种的基因设计蓝图、生物体形态的发生演变,基因组的基因群、基因链、基因族结构和层级,以及基因协同表达的逻辑揭示,基因调控、行为刺激模式构筑神经网络分层、可塑变化发育分析: 1)、整合规律:相对独立性状由多基因的基因群控制;2)、调适规律:基因链的表达决定了基因位点间信息相互作用和微环境的信息场;3)、组构规律:基因组基因转移、重组和扩增构成基因家族的演变和基因组结构演变。  

  • 生物进化是基因组结构的分层次协同进化,适应分歧是基因组同层结构的变异,个体发育是细胞分裂、分化的基因组程序化表达过程。生命系统(遗传、心智) 是基因组结构重组和层次演变、神经元可塑结构和网络化分层的功能、信息调控的细胞元自组织化系统。从一个共同的原基发育到不同细胞谱系的分化和细胞图谱,涉及到器官发生过程中一系列的发育变化和相互诱导作用。细胞谱系的表型发育是诱导与抑制基因表达的许多因子的协同或竞争调控过程。神经、内分泌、免疫和循环细胞源自内、中、外胚层的发育。经络(中医)可能是免疫、神经-内分泌系统通过不同受体相互交流的功能整合,并对心身调控健康产生效应。  

  • 分子合成与降解,细胞再生与凋亡受神经内分泌信号和基因调控表达。基因表达过程的一系列相互调节,包括决定因素、转录因子等调节不同细胞类型的表达,受体、细胞间信号和细胞连结分子,作用于细胞非常早期和有限的时间。基因起源有基因家族类型,蛋白质有结构类型。主要转录因子依据DNA结合区域进行分类,有趣的是许多转录因子激活或抑制自身的表达,从而构成反馈链。  

  • 采用哺乳动物或禽类细胞突变、转基因、基因转染或干细胞分化等技术,分析细胞命运决定、细胞发生过程再生、分化、凋亡的信号传导网络、差异性基因表达图式,以及在体胚胎发育或离体干细胞分化培养、细胞发生图式响应分子信号传导的探索。细胞的多重信号调节,基因突变和表达有着巨大的技术潜能,根据有效的序列标志显示技术,可以用于鉴定不同基因的差异性表达,分析细胞发育再生、分化、凋亡的动力学与程序化和新药筛选、药用新基因克隆等基础与应用研究。  

  • 改造和仿造生命,乳腺生物反应器、输卵管生物反应器(oviduct bioreactor),以及固定化核糖体是生产贵重蛋白药物的核心技术,还DNA分子元件、生物计算机、遗传代数运算,以及创造工程、系统管理和外太空生物、生命机器(BioMachine)等方面的探索,将带来的是人工生物体、智能机器人的发展。

    1). 曾(杰)邦哲,科学的结构与中国的未来,自然信息,1991年10月.
    2). 曾(杰)邦哲,系统科学的结构论原理, 全国系统科学方法与经济系统管理学术研讨会, 山西太原,1992年10月.
    3). 曾(杰)邦哲,结构论(Structurity), 第6届全国科学哲学学术研讨会论文集, 河南新乡,1993年7月.
    4). 曾(杰)邦哲,论系统生物工程范畴,转基因动物通讯,1994年6月.
    5). 曾邦哲,医药科学从实证到综合发展(系统医学),转基因动物通讯,1995年11月.
    6). 曾邦哲. 自组织系统结构理论, 转基因动物通讯, No. 8-10, 1996.
    7). 曾邦哲,转基因动物的基础与应用研究,生物技术通报,No. 6, 1997年.
    8). 曾邦哲, 系统生物科学与工程的高科技产业化, 生物技术通报, No. 6, 2006年.
    9). 第9届中国留学人员广州科技交流会, 广州,2006年12月28-30日(The 9th Guangzhou Convention of Overseas Chinese Scholars in Science and Technology).

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