●系統(tǒng)生物學將在基因組序列的基礎上完成由生命密碼到生命過程的研究，這是一個逐步整合的過程,，可能需要一個世紀或更長時間,，因此，常把系統(tǒng)生物學稱為21世紀的生物學,。
●長期以來,，生物學研究是在規(guī)模較小的實驗室進行的，系統(tǒng)生物學將在更大范圍和更高層次進行學科交叉和國際合作,，如人類基因組計劃,、人類單體型圖譜計劃、人類表觀基因組學計劃等,。
●系統(tǒng)生物學使生命科學由描述式的科學轉變?yōu)槎棵枋龊皖A測的科學,，已在預測醫(yī)學、預防醫(yī)學和個性化醫(yī)學中得到應用,。
20世紀生物學經歷了由宏觀到微觀的發(fā)展過程,，由形態(tài)、表型的描述逐步分解,、細化到生物體的各種分子及其功能的研究,。1953年沃森和克里克提出的DNA雙螺旋模型是生物學進入分子生物學時代的標志,，70年代出現(xiàn)的基因工程技術極大地加速和擴展了分子生物學的發(fā)展。1990年啟動的人類基因組計劃是生命科學史上第一個大科學工程,，開始了對生物全面,、系統(tǒng)研究的探索，2003年已完成了人和各種模式生物體基因組的測序,，第一次揭示了人類的生命密碼,。人類基因組計劃和隨后發(fā)展的各種組學技術把生物學帶入了系統(tǒng)科學的時代。
系統(tǒng)生物學是在細胞,、組織,、器官和生物體整體水平研究結構和功能各異的各種分子及其相互作用，并通過計算生物學來定量描述和預測生物功能,、表型和行為,。系統(tǒng)生物學將在基因組序列的基礎上完成由生命密碼到生命過程的研究，這是一個逐步整合的過程,，由生物體內各種分子的鑒別及其相互作用的研究到途徑,、網絡、模塊,，最終完成整個生命活動的路線圖,。這個過程可能需要一個世紀或更長時間，因此常把系統(tǒng)生物學稱為21世紀的生物學,。
和以往系統(tǒng)科學研究復雜系統(tǒng)相比,，系統(tǒng)生物學的研究將更為復雜和困難。非生物的復雜系統(tǒng)一般由相對簡單的元件組合產生復雜的功能和行為,，而生物體是由大量結構和功能不同的元件組成的復雜系統(tǒng),，并由這些元件選擇性和非線性的相互作用產生復雜的功能和行為。因此,，我們要建立多層次的組學技術平臺,，研究和鑒別生物體內所有分子，研究其功能和相互作用,，在各種技術平臺產生的大量數(shù)據(jù)的基礎上,，通過計算生物學用數(shù)學語言定量描述和預測生物學功能和生物體表型和行為。生物體的復雜性和大量過程的非線性動力學特征對計算科學也是一個新的挑戰(zhàn),。據(jù)預測,，系統(tǒng)生物學研究對計算機的要求高達1000萬億次浮點運算速度。
系統(tǒng)生物學也將使生物學研究發(fā)生結構性的變化,。長期以來,，生物學研究是在規(guī)模較小的實驗室進行的，系統(tǒng)生物學研究將由各種組學組成的大科學工程和小型生物學實驗室有機結合實施的,。系統(tǒng)生物學研究也將在更大范圍和更高層次進行學科交叉和國際合作,，如人類基因組計劃,、人類單體型圖譜計劃、人類表觀基因組學計劃等,。
系統(tǒng)生物學的主要技術平臺為基因組學,、轉錄組學、蛋白質組學,、代謝組學,、相互作用組學和表型組學等?；蚪M學,、轉錄組學、蛋白質組學,、代謝組學分別在DNA、mRNA,、蛋白質和代謝產物水平檢測和鑒別各種分子并研究其功能,。相互作用組學系統(tǒng)研究各種分子間的相互作用，發(fā)現(xiàn)和鑒別分子機器,、途徑和網絡，構建類似集成電路的生物學模塊,，并在研究模塊的相互作用基礎上繪制生物體的相互作用圖譜。表型組學是生物體基因型和表型的橋梁,，目前還僅在細胞水平開展表型組學研究,。
計算生物學可分為知識發(fā)現(xiàn)和模擬分析兩部分。知識發(fā)現(xiàn)也稱為數(shù)據(jù)開采,，是從系統(tǒng)生物學各個組學實驗平臺產生的大量數(shù)據(jù)和信息中發(fā)現(xiàn)隱含在里面的規(guī)律并形成假設。模擬分析是用計算機驗證所形成的假設,，并對體內,、外的生物學實驗進行預測，最終形成可用于各種生物學研究和預測的虛擬系統(tǒng),。
系統(tǒng)生物學研究在破譯生命密碼和應用方面都取得了較大進展,。啤酒酵母是人類基因組計劃中的一種模式生物，在其基因組中預測有6243個編碼序列,，分別用串聯(lián)親,、標簽（TAP）和綠色熒光蛋白標簽進行標記進行表達的定量分析和蛋白質定位研究,，結果表明有4251個TAP標記的基因在對數(shù)生長期表達；并對4156個綠色熒光標證的蛋白進行亞細胞定位研究,，分別定位于22個不同的亞細胞區(qū)域,。用酵母雙雜交技術研究了酵母系統(tǒng)2039個蛋白質的相互作用，鑒別了一個由1548個蛋白質參與,、包括2358個相互作用的巨型網絡和幾個較小的網絡,。另一個模式生物果蠅的蛋白質相互作用草圖也已繪制。模式生物的系統(tǒng)生物學研究將推動更復雜系統(tǒng)的研究,，加速由生命密碼到生命的研究進程,。
系統(tǒng)生物學使生命科學由描述式的科學轉變?yōu)槎棵枋龊皖A測的科學，已在預測醫(yī)學,、預防醫(yī)學和個性化醫(yī)學中得到應用,，如用代謝組學的生物指紋預測冠心病人的危險程度和腫瘤的診斷和治療過程的監(jiān)控；用基因多態(tài)性圖譜預測病人對藥物的應答,，包括毒副作用和療效,。表型組學的細胞芯片和代謝組學的生物指紋將廣泛用于新藥的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，使新藥的發(fā)現(xiàn)過程由高通量逐步發(fā)展為高內涵（Highcontent）,，以降低居高不下的新藥研發(fā)投入,。為此，世界十大制藥企業(yè)中的六家組成了以系統(tǒng)生物學技術為基礎的新藥研發(fā)系統(tǒng)的聯(lián)合體,，以改進新藥研發(fā)的投入產出,。通過系統(tǒng)生物學的研究，設計和重構植物和微生物新品種,，以提升農業(yè)和工業(yè)生物技術產業(yè),，開拓能源生物技術、材料生物技術和環(huán)境生物技術等新產業(yè)也取得較快進展,。美國能源部2002年啟動了21世紀系統(tǒng)生物學技術平臺,，以推動環(huán)境生物技術和能源生物技術產業(yè)的發(fā)展。系統(tǒng)生物學將不僅推動生命科學和生物技術的發(fā)展,，而且對整個國民經濟,、社會和人類本身產生重大和深遠的影響。
（本文作者為：中國工程院院士,、上海系統(tǒng)生物學研究所所長）
上海系統(tǒng)生物學研究所
上海交通大學與中國科學院上海生命科學研究院12月29日啟動全面合作計劃,。作為合作的一項重要內容，系統(tǒng)生物學研究所同日掛牌成立,。
根據(jù)合作協(xié)議,，雙方繼續(xù)共建上海交大生命科學技術學院，互聘兼職教授,、兼職研究員,。上海交大生命科學技術學院,、藥學院、醫(yī)學院和農學院根據(jù)教學和科研需要邀請生科院優(yōu)秀研究人員來校講課,，生科院則為交大學生聽課和實習提供方便,。上海交大將發(fā)揮多學科的優(yōu)勢，向生科院開放相關研究生課程,，并推薦優(yōu)秀大學本科生報考生科院研究生,。雙方還將在首先植物科學和多學科交叉研究兩個領域開展科研合作。
系統(tǒng)生物學研究所是一個集多種學科一體的新型研究機構,。它將選擇生科院研究所和交大院系的相關研究單元成為其“衛(wèi)星實驗室”,，并向海內外公開招聘國際一流的學術帶頭人，組建“核心實驗室”,。通過把生物學,、工程學、數(shù)學,、物理學和計算機科學等多學科的研究人員有機地結合在一起,，以大規(guī)模基因功能鑒定,、藥物創(chuàng)新代謝工程和生物資源高效利用為突破口,，建設一個基礎與應用研究渾然一體的國際一流的生命科學研究機構，成為支持上海乃至全國生物技術產業(yè)發(fā)展和傳統(tǒng)產業(yè)技術進步的重要基地,。
專家簡介：楊勝利 生物技術專家,。江蘇太倉人。中國工程院院士,，研究員,，博士生導師，中心學術委員會主任和學位評定委員會委員,，研究員任職資格評審委員會主任,。1962年畢業(yè)于上海華東化工學院有機工業(yè)系、抗生素專業(yè),；1962年9月到中國科學院上海藥物研究所工作,，1979年赴美國加州大學博士生研究工作；1992－1996年擔任中國科學院上海生物工程研究中心主任,、黨委書記。他還受聘為中科院生物技術專家委員會主任委員,，中科院新藥專家委員會副主任委員,、國家“863”生物技術領域專家委員會委員、上海市科技進步專家咨詢委員等,。
楊勝利研究員長期從事于基因工程在酶,、發(fā)酵和制藥工業(yè)中應用研究和開發(fā),，他主持的青酶素酰化酶基因工程研究中,，建立了基因克隆,、定位表達系統(tǒng)，并采用DNA體內重組提高質粒的穩(wěn)定性,，優(yōu)化了宿主和表達的條件,，構建了高穩(wěn)定性、高表達的基因工程菌,，主要技術指標優(yōu)于國際同類基因工程菌,。他還在分子藥理學、微生物血紅蛋白和蛇毒基因工程,、蛋白酶蛋白質工程,、分子伴侶等方面進行了開拓性的創(chuàng)新研究，取得了一系列成果,。他曾榮獲中國科學院科技進步一等獎,，中國科學院第二屆億利達科技獎。在國內外重要科技刊物上發(fā)表論文70余篇,；培養(yǎng)博士研究生19名,，碩士研究生14名。從1991年起享受國務院特殊津貼,，1993年享受上海市特殊津貼,。
1997年當選為中國工程院院士。
