• The Conferences on Biosystem Science and Engineering (CBSEs)
    - 《结构论通报》29/03/09 -

    系统遗传学 - 解析与解构基因组
    System Genetics - Analysis & Construction of Genomes

    背景
    background

        20世纪人工智能、微电子技术的电脑、电讯等信息产业革命,带来了基因组计划、生物信息学的发展。计算机科学理论源自动物通讯行为、神经系统的控制论、信息论研究,后基因组时代,细胞内、细胞间通讯行为的探索,导致了系统遗传学及其应用发展,将在生物医学、生物工程等领域带来一场科技革命。实验方法与系统方法构成科学研究的基本方法。系统科学(包括控制论、信息论)根源于生命科学,发展了计算机科学,应用于生物科学,而将开发出生物计算机。

        系统生物学,最初开创于贝塔郎菲的一般系统理论与理论生物学。系统与合成生物学,应用于生物工程与生物医学。维纳与香农从动物与通讯行为的研究中提出控制论与信息论,以及后来的整个系统科学根植于有机体哲学思维,系统生物学的概念早在20世纪中叶已经提出,还合成生物学的概念提出于基因重组技术的产生,进化理论、有机分子合成可以说是最早的探索。

        系统生物学的发展历史经历了三个时期:第一期,生态系统,系统生态学与行为、心理学,开始于20世纪60-70年代;第二期,生理系统,系统生理学与神经、内分泌、免疫学,开始于20世纪70-80年代;第三期,遗传系统,系统遗传学与胚胎、发育生物学,20世纪90年代中科院发表系统遗传学的概念以及经典、分子与系统遗传学3阶段发展论,遗传学从染色体行为的细胞遗传学、基因表达信息流的分子遗传学,发展到了系统遗传学的细胞发生信号传导与基因调控网络研究。

        1999Nature10月和Kybernetes12月刊登了筹备系统生物科学与工程联合会及国际会议等信息。21世纪伊始,权威刊物NatureScience发表系统生物学、合成生物学等专刊,终于进入了系统与合成生物学全球化时代。2005年,F.CambienL.Tiret发表动脉硬化的系统遗传学研究,2005-2008年,国际上系统遗传学的研究机构纷纷建立,2007年,Morahan G., Williams RW.阐述了经典遗传学、分子遗传学发展到系统遗传学时代的观点,称系统遗传学为下一代遗传学。细胞是由大规模生物分子(纳米)构成的复杂生物系统,基因组是可以重编程序的智能系统,生命系统人工设计与改造,可以开发出细胞生物机器。

    参考资料:

    1). Zeng BJ., Expression system of transgenic animals – transgene expression in egg, goldegg plan (on the Mendelian, molecular and system genetics), Communication on Transgenic Animals, CAS, Nov. 1994 No. 11.

    2). Zeng BJ., Foundational and application research of transgenic animals, Biotechnology Bulletin, No.6, 1997.

    3). Zeng BJ., The third wave of genetics - pattern genetics, 19th International Congress of Genetics, Australia, July 6-11, 2003.

    4). Cambien F.& Tiret L., Atherosclerosis: From genetic polymorphisms to system genetics. Cardiovascular Toxicology, Volume 5, Number 2, June 2005, pp. 143-152(10).

    5). Benner S. A. & Sismou A. M., Synthetic biology, Nature Rev. Genet. 2005, 7:533-543.

    6). Hiesinger PR. & Hassan BA., Genetics in the Age of Systems Biology, Cell 123, December 29, 2005.

    7). Kadarmideen H.N.,von Rohr P., Janss L.L.G., From genetical genomics to systems genetics: potential applications in quantitative genomics and animal breeding, Mamm. Genome Vol.17. No.6:548-564, 2006.

    8). Endy D., On a system for engineering biology, Genetics meets Systems Biology: Theory and Practice,Paris, 13-15 Nov. 2006.

    9). Sieberts S.K.& Schadt E.E., Moving toward a system genetics view on diseases, Mamm. Genome 18:389-401, 2007.

    10). Churchill, GA., Recombinant inbred strain panels: a tool for systems genetics, Physiol. Genomics 31:174-175, 2007.

    11). Morahan G., Williams RW., Systems genetics: the next generation in genetics research? Novartis Foundation Symposium 281 – Decoding the Genomic Control of Immune Reactions, Bock G., Goode J.(Eds.), Novartis Foundation, 2007.

    12). Zeng BJ., Genetic mechanism of biosystem patterns – non-linear cell dynamics, 20th International Congress of Genetics, Germany, July 12-17, 2008.

    13). 200910月荷兰将主办系统遗传学学术会议(Symposium on Systems Genetics).


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