論腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)

【摘 要】人類基因組計(jì)劃把生物學(xué)由分子生物學(xué)時(shí)代推向系統(tǒng)生物學(xué)時(shí)代，生物學(xué)由分解轉(zhuǎn)向整合，由敘述科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槎款A(yù)測(cè)科學(xué)。隨著系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展，它在腫瘤學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用所形成的腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)將對(duì)進(jìn)一步理解腫瘤的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制和對(duì)腫瘤的診斷、治療產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。癌癥系統(tǒng)生物學(xué)主要通過(guò)整合血液樣本和腫瘤組織中高通量“組學(xué)”信息，并聯(lián)合腫瘤診斷的新系統(tǒng)方法，篩選亞臨床診斷的腫瘤標(biāo)志物，分類腫瘤，評(píng)估腫瘤進(jìn)展和治療反應(yīng)，預(yù)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移。重要的是癌癥系統(tǒng)生物學(xué)可以對(duì)癌癥的進(jìn)行個(gè)體化治療和系統(tǒng)治療，其進(jìn)步有可能推動(dòng)臨床腫瘤學(xué)的發(fā)展，并在癌癥之戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。

【關(guān)鍵詞】腫瘤；癌癥；系統(tǒng)生物學(xué)

隨著人類基因組計(jì)劃的基本完成，標(biāo)志著生命科學(xué)研究進(jìn)入了“后基因組時(shí)代”，使得系統(tǒng)生物學(xué)重新回到生命科學(xué)研究的前沿。系統(tǒng)生物學(xué)（SYSTEMS BIOLOGY）是隨著生命科學(xué)飛速發(fā)展而形成的一門新興的生物學(xué)分支，是研究生命現(xiàn)象的系統(tǒng)科學(xué)。它主要是研究一個(gè)生物系統(tǒng)中所有組成成分的構(gòu)成，例如基因、蛋白等，以及特定條件下這些組分間的相互關(guān)系。系統(tǒng)生物學(xué)的最終目的是解析生命過(guò)程的復(fù)雜性，利用整體性、系統(tǒng)性的研究手段來(lái)發(fā)現(xiàn)和揭示生命活動(dòng)的本質(zhì)規(guī)律。癌癥是一種系統(tǒng)生物學(xué)疾病，腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)是應(yīng)用高通量技術(shù)和計(jì)算模型理解腫瘤的生物行為、鑒定腫瘤標(biāo)志物和思考腫瘤治療的新策略。從系統(tǒng)生物學(xué)的角度看腫瘤，將提供一個(gè)新的視野。

1.腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)的概念及研究方法

1.1腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)的概念

系統(tǒng)生物學(xué)是研究生物系統(tǒng)中所有組成成分（基因、MRNA、蛋白質(zhì)、代謝小分子等）的構(gòu)成以及在特定條件下相互作用和調(diào)控的科學(xué)。而這些研究對(duì)象之間的相互作用和調(diào)控等生物信息，可以被數(shù)字化并整合分析。人們通過(guò)數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)模擬可以提出和完善生物系統(tǒng)工作的模型，從而來(lái)判斷細(xì)胞、組織器官和生物體的行為功能。

腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)就是應(yīng)用系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法和手段將腫瘤研究與臨床實(shí)際密切結(jié)合。通過(guò)整合腫瘤組織和血液樣本中高通量“組學(xué)信息”，篩選亞臨床診斷的腫瘤標(biāo)志物，對(duì)腫瘤進(jìn)行分類，也可以對(duì)腫瘤的進(jìn)展和治療反應(yīng)等進(jìn)行評(píng)估。其目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)既能夠反映腫瘤生物行為的機(jī)制，又能夠預(yù)測(cè)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后的行為的理想模型。

1.2腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)的研究對(duì)象和研究方法

生物信息學(xué)的發(fā)展，使人們可以從單一腫瘤樣品中測(cè)量不同水平的“組學(xué)”資料。其中，腫瘤基因組學(xué)中各類基因相互分工協(xié)作構(gòu)成密切相關(guān)的統(tǒng)一體，有利于克服以往研究模式的片面性和局限性。此外，癌癥系統(tǒng)生物學(xué)與轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)相結(jié)合，可以篩選出更多具有臨床標(biāo)記意義的蛋白質(zhì)分子。運(yùn)用高通量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)，可以分析腫瘤細(xì)胞及其周圍組織的基因序列、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝譜，其結(jié)果表明直接的治療靶點(diǎn)并不能獲得最好的治療效果。系統(tǒng)生物學(xué)和高通量的實(shí)驗(yàn)參考了宿主—疾病治療相互作用的復(fù)雜性，對(duì)基因治療的發(fā)展起到了重要作用。

2.用腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)理解癌癥

2.1腫瘤的系統(tǒng)生物行為

理解腫瘤的起源、生長(zhǎng)和播散需要系統(tǒng)生物學(xué)方法。腫瘤已不單是突變的癌細(xì)胞，更是一個(gè)獨(dú)立的生物系統(tǒng)，癌癥由亞細(xì)胞分子、腫瘤細(xì)胞、腫瘤、微環(huán)境和機(jī)體等不同層次構(gòu)成，共同維系這個(gè)統(tǒng)一體的存在。對(duì)腫瘤的認(rèn)識(shí)已經(jīng)逐漸深入到基因、分子水平，在研究腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制的過(guò)程中，通過(guò)研究腫瘤的細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞凋亡和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等，人們發(fā)現(xiàn)腫瘤的產(chǎn)生是多因素、多步驟、多基因作用的復(fù)雜過(guò)程，是機(jī)體各組織細(xì)胞在時(shí)間、空間方面發(fā)展過(guò)程的相互關(guān)系，和自身穩(wěn)態(tài)平衡失調(diào)的疾病。

系統(tǒng)生物學(xué)從更深層次闡明了癌癥的重要生物行為，在理解凋亡信號(hào)網(wǎng)絡(luò)方面取得了巨大進(jìn)步。腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)的理論更關(guān)注基因之間的相互聯(lián)系、相互作用及腫瘤多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的作用過(guò)程。系統(tǒng)生物學(xué)繪制了一條復(fù)雜通路，包括自噬驅(qū)動(dòng)、幫助細(xì)胞存活和控制細(xì)胞命運(yùn)。

2.2腫瘤治療策略的改變

腫瘤可能是機(jī)體（神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫、代謝）、微環(huán)境與癌細(xì)胞構(gòu)成的生物系統(tǒng)。因此，治療腫瘤不僅是消滅腫瘤細(xì)胞，還可以通過(guò)提高機(jī)體抗癌能力和改造癌的微環(huán)境達(dá)到目的。

系統(tǒng)生物學(xué)方法不僅可以篩選出用于早期診斷、治療和轉(zhuǎn)歸判別的腫瘤標(biāo)記分子，也可以篩選出腫瘤啟動(dòng)分子，還對(duì)篩選新的治療靶點(diǎn)大有裨益，有助于個(gè)體化臨床試驗(yàn)進(jìn)程，增加試驗(yàn)成功率并加快臨床應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療。

實(shí)踐證明，不可能只靠一種藥物抑制腫瘤。抗炎藥物、抗血管生成治療、免疫治療將在腫瘤預(yù)防中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，以系統(tǒng)生物學(xué)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)治療可能是腫瘤未來(lái)的治療策略。

3.腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)研究的現(xiàn)狀和建議

雖然腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)目前還處于起步階段，但是它將越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注。通過(guò)對(duì)腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)這一領(lǐng)域的深入研究，有助于人們進(jìn)一步理解腫瘤的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制，對(duì)與腫瘤的早期診斷和預(yù)防、個(gè)體化治療等也產(chǎn)生更加積極的影響。所以，人們對(duì)于腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)寄予很大的希望，希望在今后的幾十年的時(shí)間里，通過(guò)各國(guó)科學(xué)家的努力，使我們?cè)僬劙┥儭?/p>

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