基于计算机网络破解病因之复杂性——记系统生物学家埃里克·谢德特

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1、基于计算机网络破解病因之复杂性——记系统生物学家埃里克·谢德特吕吉尔/编译10余年来，埃里克·谢德特（EricSchadt）一直是为数不多的致力于综合运用数学、生物学和超级计算机重新理解生物学的科学家之一。他指出，人类疾病的发病机制远比想象的要复杂。作为美国太平洋生物科学公司的首席科学家，今年44岁的谢德特博士因其反常规解决问题的方式而闻名，同时也因在正式场合穿着随意而引人注目。谢德特：创建一个开放式平台可以把科学家和数据库"捆绑"在一起89％临床药物失败当谢德特和一些科学家涉及这一领域之前，生物学家们普遍认为，类似癌症和心脏病之类的常见疾病，可以通

2、过鉴别单一的病因——也许是一个出错的基因——加以描述，并用一种靶向该基因——更确切地说是靶向该基因所产生的蛋白质——的药物加以治疗。按照这一思路开发的一些药物曾取得过巨大的成功，像乳腺癌用的赫赛汀（Herceptin）和治疗艾滋病的抗逆转录病毒药物等，但这些都是例外。根据《自然评论》2004年刊登的一项研究报告指出，进入人类临床试验的药物中有89%以失败告终，其主要原因是这些药物会产生意想不到的副作用。这个问题对于谢德特来说毫不奇怪。他说：“研究结果证实，普通疾病一般都涉及成千上万个基因和蛋白质，其间的互相作用方式又非常之复杂。”2003年，人们第一

3、次注意到谢德特是他在《自然》上发表的一篇论文。作为论文的共同作者，该论文清楚地表明，对疾病的影响不仅仅是单个基因那么简单，需要建立计算机模型，以便更清楚地反映基因和蛋白质对疾病的相互作用。此后，谢德特创建了一些模型，在报告了糖尿病和心脏病试验计划的同时，还在病人身上进行了一系列复杂生物化学交互作用的分析——这些作用形成了包含在疾病中的代谢路径。他的研究结果为开发药物治疗和诊断试验以预测疾病危险因素提供了可能，推动了系统生物学领域的研究进展。系统生物学的提出者和推动者包括美国系统生物学研究所的创办人兼所长李·胡德（LeeHood）、哈佛医学院遗传学家乔

4、治·丘奇（GeorgeChurch）、塞奇生物网络公司董事、遗传学者斯蒂芬·弗兰德（StephenFriend）以及谢德特的长期同事和参与许多重要研究的共同作者。胡德博士说：“谢德特具有接受人人都知道的东西并以新颖方式加以思考的能力，善于跳出传统思维的框架。”不仅在课堂或会议室里，热情奔放、衣着随意的谢德特已成为一个传奇式人物。非传统与非同传统谢德特在密歇根州史蒂文斯维尔的小镇长大，出身于一个对科学或大学教育几乎没有兴趣的工人家庭。中学毕业后，他应征加入空军，被分配到特种救援队。他说：“要不是一次意外事故，我可能永远不会与什么生物学或数学打交道。”在

5、一次从悬崖上的绳索下滑行动中，谢德特的肩关节严重脱位，迫使他离开了特种救援队。由于他在潜能测试和智力测试中成绩没达标，空军送他去了位于圣路易斯的加州州立理工大学。在那儿，他先后学习了数学和遗传学，后来在加州大学洛杉矶分校获得了生物数学博士学位。从1999年至今年8月，谢德特一直担任美国罗塞塔制药公司的遗传学和生物信息学负责人。他说：“我的非传统背景使得我变得非同传统。我不喜欢别人告诉我必须按某种陈式行事。”罗塞塔公司由胡德、弗兰德博士和遗传学家、诺贝尔医学奖得主李·哈特维尔（LeeHartwell）于1996年创办，2001年被制药巨头默克制药公司收

6、购。谢德特指出，默克公司向罗塞塔团队提供了在学术界无法获得的资源，即默克制药公司投入大量资金，为罗塞塔制药公司建造了行业中运算速度最快的超级计算机之一（每秒钟运行16万亿次），用于对人体组织进行排序和分析。默克公司实验室主任彼得·金（PeterKim）说：“该项投资已经有了回报。”金博士指出，公司现有8种药物正在进行临床试验，这些药物都出自罗塞塔制药公司的研发平台，另有十多种药物正处于临床前试验阶段。目前，默克制药公司正在开发一些抗癌药物，这些药物的使用对象是针对众多病人中的不同亚群体，而不是采用现代制药公司‘一药治百病’的方法。在新药物的研发方向上

7、，金说：“我们打算靶向特定的网络和途径。”尽管谢德特取得了成功，但默克制药公司还是在今年夏天解散了罗塞塔制药公司，并将关闭设在西雅图的研究机构——这是默克制药公司一项削减42亿美元开支和调整7200个工作岗位的计划的一部分。然而默克制药公司计划把来自罗塞塔制药公司的数据、研究成果和硬件捐赠给塞奇生物网络公司——一个非赢利性机构。“开源的想法非常棒”今年夏天，由谢德特和弗兰德（罗塞塔制药公司的共同创建者，刚刚辞去默克制药公司癌症研究所高级副所长的职务）创建了塞奇生物网络公司，该公司目前已经收到500万美元的匿名捐款。弗兰德现正全职为塞奇公司工作，他计划

8、把罗塞塔制药公司为高度复杂系统建立模型的工作继续下去，并打算采用开源的模式，就像用于软件设计的那种模式，让世