Systems Biology——Understanding Complex Biological Systems
系统生物学:理解复杂的生物系统
作者：Lynda Feidan
出版：Syrawood Pub House
索书号：Q111/S995f/2019/ Y
ISBN: 978-1-68286-761-7
藏书地点:武大外教中心
本文旨在深入探讨系统生物学的核心概念，这一跨学科研究领域集中于复杂生物系统的计算、数学分析和建模。我们将详细介绍系统生物学的发展历程，特别关注了自2000年以来的应用扩展，强调了整体主义方法在生物学研究中的关键作用。
系统生物学是一门集合了计算科学、数学和生物学的跨学科领域，其核心目标是深入理解复杂生物系统内部的各种相互作用和动态过程。相较于传统的还原主义方法，系统生物学采用了一种整体主义的研究方式，将生物系统视为一个完整的实体，而不是单个组件的简单堆积。
自2000年以来，系统生物学的概念在不同领域广泛应用。其中一个典型例子是人类基因组计划，这一计划彻底改变了遗传学和生物学领域的研究方式，促使科学家们以全新的协作方式解决生物学问题。系统生物学的目标之一是模拟和发现细胞、组织和生物体级别的涌现特性，这些特性仅能通过系统生物学技术来理论化和实现。这些技术通常涉及到代谢网络和细胞信号网络等方面的建模与分析。
系统生物学作为一种范式，与传统的还原主义方法形成鲜明对比。尽管两者都遵循科学方法，但它们在研究角度上存在明显差异。还原主义方法成功地确定了大量生物组件及其相互作用，但未能提供深刻理解系统属性如何产生的方法。而系统生物学则强调了通过定量测量多个组件并将其整合到数学模型中来解决生物网络中因果关系的多面性问题。它强调了整合而不是分解，为我们提供了更全面的生物学视角，同时也需要我们重新审视科学哲学的根本。
在免疫学领域，系统生物学方法对于理解疫苗接种、感染和疾病免疫反应至关重要，因为这些过程涉及多个遗传、表观遗传、生理和环境因素的复杂相互作用。系统级策略能够以高通量和成本效益的方式测量这些方面。通过通路富集、网络分析、机器学习等方法，可以检测分子通路的变化，并整合多组学数据集以揭示新的生物学见解。
在这一观点文章中，我们强调了蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络作为多组学整合的有力工具，特别聚焦在免疫系统领域。这包括多种工具，如InnateDB、NetworkAnalyst和MetaBridge，它们能够整合代谢物数据到PPI网络中。这些系统技术已被广泛应用于研究新生儿的发育轨迹、宿主-病原体相互作用、疾病预后、生物标志物的发现以及药物研发。总之，组学数据的系统生物学分析在免疫学相关问题的研究中发挥了关键作用，而PPI网络分析则提供了深入了解免疫系统和疫苗研究的多重途径。
系统生物学领域仍面临许多挑战，其中之一是构建合适的生物信息学工具，以整合各种组学数据集，并将全球性变化与潜在的生物事件联系起来。统计学和机器学习方法已应用于组学数据集，以确定与表型失调相关的标志物、生物标志物以及改善治疗的潜在药物靶标。未来，我们可以期待更多自助服务平台的出现，以更全面、高效地分析单组学和多组学数据。
最近，多组学数据集的整合越来越受到关注，因为它可以增强我们对生物机制与感兴趣的反应之间的联系的理解。这种方法不仅提供更可靠的基因功能解释，还能够揭示高级别的变化和未知的生物学见解。生物样本的多组学数据集可用于研究免疫系统如何触发有效的治疗和/或病理反应。
系统生物学是一门令人兴奋的领域，它正在为我们揭示生物系统的复杂性提供新的工具和方法。在未来，我们可以期待更多关于免疫学、疫苗研究和疾病治疗的系统生物学研究，这将有助于我们更好地理解和干预复杂的生物学过程。我们鼓励科研人员积极探索系统生物学的前沿，以推动生物学领域的发展。系统生物学将继续为我们提供深入了解和利用生物系统的工具和洞察力。
《系统生物学:理解复杂的生物系统》一书于2019年由Syrawood Pub
House出版，作者是Lynda Feidan。
《系统生物学:理解复杂的生物系统》一书中，研究人员介绍了系统生物学的基本概念，重点是最近的技术发展，讨论的主题主要包括八个章节。《系统生物学:理解复杂的生物系统》一书从各个方面讲解了系统生物学的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究系统生物学的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
《系统生物学:理解复杂的生物系统》一书作为系统生物学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为八个章节，既讲解了系统生物学的基础知识，还讲解了深入研究系统生物学的应用范围，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习研究系统生物学的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
2、每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，读者能够从中了解到系统生物学相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《系统生物学:理解复杂的生物系统》一书为想要了解系统生物学的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为系统生物学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
前言
第一章：引言
系统生物学的背景
本书的结构
阅读本书的建议
第二章：生物学的数学基础
数学在生物学中的作用
微积分基础
线性代数基础
概率和统计基础
第三章：生物信息学和计算生物学
生物信息学基础
基因组学和蛋白质组学
生物数据库
生物数据分析方法
第四章：生物网络
生物网络的基本概念
基因调控网络
蛋白质互作网络
代谢网络
网络分析方法
第五章：动力学建模
生物系统的动力学
常微分方程
离散事件模拟
建模工具和软件
第六章：模型校准和参数估计
模型校准的重要性
参数估计方法
模型评估与验证
第七章：系统生物学的应用
疾病建模与药物研发
生物技术与合成生物学
系统药理学
个性化医学
第八章：未来展望
系统生物学的前沿研究领域
挑战与机遇
鼓励的研究方向
附录：数学和计算工具
常用的数学和计算工具的简介
参考文献
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生