访中国科学院院士赵国屏

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1、万方数据豁瓣篓囊r---1黪冀纛蓁。熬羹豢纛《erI大家I从基因组到新药开发的愿景70中国医疗前沿一一访中国科学院院士赵国屏文／万灵生物信息学有望全球性突破《中国医疗前沿))：请您谈谈系统生物学以及它和人类健康的关系。赵国屏(中国科学院院士、生物芯片上海国家工程研究中心主任、国家人类基因组南方研究中心执行主任)：我认为我们的新药研究应该从对致病因素、疾病机理的认识和药物靶点的发现和鉴定人手。疾病的产生往往有三方面因素在起作用，环境、生活方式和基因(人体内因)；这些因素的结合，干扰了人的正常生理过程，导致了疾病。近年来通过对基因组及其功能的研

2、究，我们对人体基因型与外源致病因素敏感性的相关性认识在逐步加深。基因组学是从整体上去解读完整的遗传蓝图(包括所有的基因和调节基因表达的其他遗传语言组分)，所以被称之为“组”。从单个细胞到多个细胞一直到整个人体，人的从小到大，从成长到死亡，基因组编码了整个过程，所以基因组学对于认识生命过程的分子机理有决定性的指导意义。目前，我们对于基因组的认识还只是在从蓝图到施工图的过程中，还没能建设起高楼大厦。在从认识蓝图到认识施工图的过程中，我们对基因和基因功能的认识会逐步加深，要学会分步利用“施工图”的结果来推动对疾病的理解，推动生物医药的发展。例如，

3、我们研究单基因病，目的并非仅仅是了解一些发生率很低的遗传病，而是包含了更为普遍的意义。这种研究可以通过一个病去认识一种基因的功能。通过我们对乳光牙三个家系的研究，再加上一些分子生物学的手段，我们发现DSFP这个基因，它不仅在牙中表达，同时也在内耳里表达。这个基因的某些突变仅造成乳光牙，而它的另一些特殊的突变，就不仅有乳光牙的表型，而且有进行性耳聋的表型，提示这个蛋白和其他与听力相关蛋白的相互作用就成为一个重要的研究方向。通过基因组的研究我们对基因的结构和功能有了比较明确的、整体的认识，然后我们才能够在更复杂的情况下去认识它们更为复杂的功能。

4、因此，近年来提出了系统生物学的概念。系统生物学就是在基因组研究的基础上，采用系统科学方法，研究生命复杂体系中所有成分的行为及其动力学过程和机制，揭示其基本规律。这门科学有两个关键的出发点：1、从数据出发的生物学信息的计算分析；2、从假万方数据●lmmtm,m,,’',r一●-网万方数据I--．___-_-I说出发的生命现象的系统研究。同时还有两个关键技术基础：1、“组学”数据基础，包括功能基因组检测技术平台、生物信息和计算技术；2、系统生物学研究技术和体系，除检测和实验技术基础外，特别重要的是建立细胞和动物模型(包括人类样品库)、药物材料库

5、、组合化学库。综合起来，系统生物学研究就是使用“组学”技术，在计算生物学平台上产生新的定量全息数据及分析和在生物学家智慧指导下的实验科学和数理归纳的整合。说到基因组学和系统生物学，必需说一说数据。全世界的化学研究人员与生物学的研究人员对数据共享方面有很大的不同，化学的数据库几乎都需要购买，而生物学研究的共识是数据共享。基因组研究产生的大量数据几乎都是免费供给的，有的甚至是实时供给的。今天，“组学”为基础产生的海量数据包括了DNA序列，基因转录组，蛋白质组和代谢组，它们在分子水平上全面地反映了在基因组指导下的生命过程，这是非常宝贵的研究基础。

6、所以，在后基因组时代，我们有条件强调在完整数据基础上形成新的研究假说，然后利用“组学”的数据基础和从体外到体内，从细胞到个体乃至群体的系统生物学研究体系的综合实验结果综合起来对疾病进行全面系统的研究，这就是我们所说的系统生物医学研究。((中国医疗前沿》：赵院士，结合生物学海量数据，请您介绍一下全球生物信息学的发展现状。赵国屏：我给你打个比方，构成英语的基础是26个字母。这些字母构成单词、句子乃至文章。从单词到文章，在不同层次上，它们都或多或少含有“信息”。但将这26个字母胡乱排列，就不可能含有任何信息，而只是堆“文字垃圾”。包含人类全部遗传

7、信息的23对染色体的DNA，是由30亿个四种不同的核苷酸组成；遗传信息的秘密，就在于这四种核苷酸的有序排列。形象地说，它们以一定的规律排列，组成“单词、句子、标点符号、段落”，最终组成一篇孕育和传递生命的宏文巨著。21世纪是生命科学的世纪，人类的目光在注视客观世界的同时，开始科学缜密地审视自己，人类要“改造自我”，人类要在遗传基因的“最基本层面”上，对茶毒人类的种种与人类遗传因子相关的复杂疾病发起最后冲击，使人的生命“既寿且康”。“人类基因组”研究因此产生，这一“庞大艰深的工程”需测定全部30亿个核苷酸的排列次序。以每个核苷酸作为一个字符7

8、2中国医疗前沿来印书，就相当于印制3000本每本1000页每页1000字的“天书”!当然，完成排序工作，只是“万里长征第一步”。凭借今天人类所掌握的“遗传密码”知识，我们基本上可