Sistemska biologija

Sistemska biologija je holistički pristup biomedicinskim i biološkim naučnim istraživanjima (za razliku od tradicionalnog reduktionizma). Sistemska biologija je interdisciplinarno polje bazirano na biologiji sa fokusom na kompleksnim interakcijama unutar bioloških sistema. Ovaj koncept je u širokoj upotrebi u bionaukama u više različitih konteksta, pogotovo nakon 2000. godine. Jedan od primarnih ciljeva ove naučne oblasti je razvoj modela i otkrivanje svojstava koja se manifestuju kad ćelija, tkivo i organizam funkcionišu kao celina (sistem), i čije je teoretsko opisivanje jedino moguće koristeći tehnike u domenu sistemske biologije. Realizacija tih ciljeva obično obuhvata izučavanje metaboličkih ili signalnih mreža.^[1]

Ilustracija sistemskog pristupa biologiji

Pregled

Sistemska biologija se može posmatrati sa više različitih aspekata:

• Kao polje izučavanja, posebno, izučavanja interakcija između komponenti bioloških sistema, i načina na koji te interakcije proizvode funkcije i ponašanje sistema (na primer enzima i metabolita u metaboličkom putu).^[2][3]
• Kao paradigma, obično definisana kao antiteza takozvane redukcionističke paradigme (biološka organizacija), mada je potpuno konzistentna sa naučnim metodom. Razlika između ove dve paradigme se razmatra u sledećim navodima:

„Redukcionistički pristup je uspešno identifikovao većinu komponenti i mnoge interakcije ali, nažalost, ne proža ubedljive koncepte ili metode za razumevanje pojave sistemkih svojstava ... pluralizam uzroka i posledica u biološkim mrežama je bolje razmatrati putem kvantitativnog simultanog merenja višestrukih komponenti i putem rigorozne integracije podataka u obliku matematičkih modela“ (Sauer et al.).^[4]

„Sistemska biologija ... se bavi sjedinjavanjem umesto razčlanjavanja, integracijom umesto redukcije. To zahteva da se razviju načini razmišljanja o integraciji koji su jednako rigorozni kao i naši redukcionistički programi, ali su različiti ... To zahteva promenu naše filozofije, u punom smislu reči“.^[5]

• Kao serije operacionih protokola koji se koriste u istraživanju, naime ciklus sastavljen od teorije, analitičkog ili računskog modelovanja radi nalaženja specifičnih hipoteza o biološkom sistemu koje je moguće testirati, eksperimentalne validacije, i zatim primene novostečenog kvantitativnog opisa ćelija ili ćelijskih procesa u usavršavanju računskih modela ili teorije.^[6] Pošto je cilj razvoj modela interakcije sistema, eksperimentalne tehnike koje su najpodesnije za sistemsku biologiju su one koje obuhvataju ceo sistem i nastoje da budu kompletne koliko god je to moguće. Za prikupljanje kvantitativnih podataka radi konstrukcije i validacije modela se koriste transkriptomika, metabolomika, proteomika i visoko protočne tehnike.
• Kao primena teorije dinamičkih sistema na molekularnu biologiju. Fokus na dinamici izučavanih sistema je potencijalno glavna konceptualna razlika između sistemske biologije i bioinformatike.
• Kao socionaučni fenomen definisan strategijom podsticanja integracije kompleksnih podataka o interakcijama u biološkim sistemima iz raznovrsnih eksperimentalnih izvora koristeći interdisciplinarna oruđa i osoblje.^[7]

Ova raznovrsnost gledišta ilustruje činjenicu da se sistemska biologija odnosi na klaster periferno preklapajućih koncepta umesto jednog jasno omeđenog polja.

Reference

1. Bu Z, Callaway DJ (2011). „Proteins MOVE! Protein dynamics and long-range allostery in cell signaling”. Advances in Protein Chemistry and Structural Biology. Advances in Protein Chemistry and Structural Biology 83: 163–221. DOI:10.1016/B978-0-12-381262-9.00005-7. ISBN 978-0-123-81262-9. PMID 21570668.
2. Snoep, Jacky L; Westerhoff, Hans V (2005). Alberghina, Lilia; Westerhoff, Hans V. ur. Systems Biology: Definitions and Perspectives. From isolation to integration, a systems biology approach for building the Silicon Cell. Topics in Current Genetics. 13. Berlin: Springer-Verlag. pp. 13–30. DOI:10.1007/b106456. ISBN 978-3-540-22968-1.
3. „Systems Biology: the 21st Century Science”. Institute for Systems Biology. Arhivirano iz originala na datum 2011-06-10. Pristupljeno 15. 6. 2011.
4. Sauer, Uwe; Heinemann, Matthias; Zamboni, Nicola (2007-04-27). „GENETICS: Getting Closer to the Whole Picture”. Science 316 (5824): 550–551. DOI:10.1126/science.1142502. PMID 17463274.
5. Noble, Denis (2006). The music of life: Biology beyond the genome. Oxford: Oxford University Press. str. 176. ISBN 978-0-19-929573-9.
6. Kholodenko, Boris N; Sauro, Herbert M (2005). Alberghina, Lilia; Westerhoff, Hans V. ur. Systems Biology: Definitions and Perspectives. Mechanistic and modular approaches to modeling and inference of cellular regulatory networks. Topics in Current Genetics. 13. Berlin: Springer-Verlag. pp. 357–451. DOI:10.1007/b136809. ISBN 978-3-540-22968-1.
7. System biology of gene regulation.

Literatura

• Asfar S. Azmi, ur. (2012). Systems Biology in Cancer Research and Drug Discovery. pp. 423. ISBN 978-94-007-4819-4.
• Kitano, Hiroaki (2001). Foundations of Systems Biology. MIT Press. str. 320. ISBN 978-0-262-11266-6.
• Werner, Eric (2007-03-29). „All systems go”. Nature 446 (7135): 493–494. Bibcode 2007Natur.446..493W. DOI:10.1038/446493a. provides a comparative review of three books:
• Alon, Uri (2006). An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. Chapman & Hall. str. 301. ISBN 978-1-58488-642-6.
• Kaneko, Kunihiko (2006). Life: An Introduction to Complex Systems Biology. Springer-Verlag. str. 371. ISBN 978-3-540-32666-3.
• Palsson, Bernhard O (2006). Systems Biology: Properties of Reconstructed Networks. Cambridge University Press. str. 334. ISBN 978-0-521-85903-5.
• Werner Dubitzky, Olaf Wolkenhauer, Hiroki Yokota, Kwan-Hyun Cho, ur. (2013). Encyclopedia of Systems Biology. Springer-Verlag. str. 2100. ISBN 978-1-4419-9864-4.

Povezano

• Računska biologija
• Sistemska mikrobiologija
• Sistemska biomedicina
• Sistemska farmakologija

Vanjske veze

	Portal Biologija
	Portal Medicina

• Biological Systems in bio-physics-wiki Arhivirano 2013-10-13 na Wayback Machine-u