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| 美总统科学顾问：系统生物学将揭开后基因组时代新篇章 |
| ——专访系统生物学家Leroy Hood教授 |
Leroy Hood教授
加利福尼亚理工学院教授，美国系统生物学研究所所长，美国科学院、美国工程院和美国医学院院士，美国总统科学顾问。Leroy Hood教授是国际系统生物学创始人，也是国际人类基因组计划倡导者之一。他多年从事分子免疫学、生物技术以及基因组学的研究，先后发表文章600多篇，获得专利14项。他与同事发明了DNA测序仪、DNA合成仪、蛋白质合成仪和蛋白质测序仪，并成功实现产业化，对全球 研究和生物产业发展产生了深远影响。
近日，应邀来湖南大学出席“第四届生物分析、生物医学工程和纳米技术国际研讨会”的Leroy Hood教授就现代生物学发展前沿问题接受了本报记者的专访。
《科学时报》：您多年从事分子免疫学、生物技术及基因组学研究，同时作为人类基因组计划的最早倡导者之一，请您谈谈国际人类基因组计划取得成功的重要意义。
Leroy Hood：人类基因组计划是21世纪揭示人类本身问题的一个科学工程，其意义在于：一是能把人类基因揭示出来；二是从基因水平和蛋白质水平开展生物学研究；三是可以从基因角度对任何一种疾病进行研究，为医学领域找到强有力的诊断方法和手段，从而转化为医学领域的应用研究；四是有利于生物学和其他学科的融合。
新观念、新战略和新技术的出现使科学家能够逐步解决生物学问题。人类基因组计划取得成功使工程科学技术引入了生物学领域，逐步实现了在实验室开展蛋白质测序与合成、DNA测序与合成的技术发展。还有一些技术方法如：自动化、化学手段的借用，DNA测序和嵌入式合成、平行式合成，以及在基因组学、蛋白质组学、单细胞分析等新兴技术基础上的模式生物研究等等。
科学家有责任帮助公众理解科学技术，帮助人类为未来作出更明智的决定。人类基因组计划扮演了重要角色，它是一种多样化的分子层面的研究方法，也是一种高产的研究方法，能提供任何有关基因的信息，为人们理解生物进化提供了新的路径；同时也是模式生物学、系统生物学研究的基础。
人类基因组计划最重要的启示之一就是改变了我们对“进化论”的理解。同时，使科学家在世界范围内建立战略伙伴关系和实现科学全球化。因此，各国研究机构间应形成互动互补的网络。
《科学时报》：作为系统生物学的创始人，您认为当前国际上系统生物学研究取得了哪些主要成就？
Leroy Hood：系统生物学是研究一个生物系统中所有最基本的组分（基因、核糖核酸、蛋白质等）的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。它用新的方法来解释生物学。关于人体的各种信息中，最主要的有两种信息：一是基因，二是环境。环境因素有时候能改变基因，而基因和环境的这种关系能够通过信息网络系统沟通，最后将这些信息传递到有关生物学仪器中处理、分析。系统生物学是21世纪的新兴学科，是现代 领域的一部分，具有综合性特征。系统生物学把前沿研究和研究过程结合起来，同以往生物学研究不同，它具有在知识、认识、方法和技术上的不同，表现出理解生命现象的不同角度的思考，并创造新的技术方法，取得不同的认识。
系统生物学是以一种新角度从生物动力学系统出发进行研究的，其具有信息学科特点。在医药方面，它以生物网络角度来分析疾病的原因。系统生物学使我们获得了以前未知的信息。事实上，系统生物学和人类基因组计划有着密切的关系。在基因组学、蛋白质组学等新型学科发展的基础上孕育了系统生物学。系统生物学的诞生又进一步提升了人类在后基因组时代 研究的能力。从上世纪70年代至今，工程学等逐渐被引入生物学和人类基因组计划，进行跨学科的生物学、系统生物学等多领域研究。当然，这也是生物医学发展的前提条件，并使以预测性（predictive）、预防性（preventive）、个性化（personalized）以及参与性（participatory）为核心的“4P医学”初露端倪。这从根本上改变了我们思考生物学和医学发展的方法。“4P医学”作为一种治疗疾病的系统方法，依靠新型的可测量、可视化技术以及强大的计算工具，将会于未来10年到20年引领21世纪生物医学研究领域的发展。
《科学时报》：系统生物学未来的发展方向是什么？
Leroy Hood：21世纪最大的挑战就是科学和技术的复杂性问题，而新的理念、战略和技术使得生物学家可以成功应对这一挑战。我们需要建立一种跨学科的文化，合理融合生物学、化学、计算机、工程学、数学、物理学等相关学科，形成新型学科或研究领域，系统生物学正是在这种跨学科的思维范式下应运而生的。系统生物学在推动基因组计划、提高生物测序效率等方面发挥了重要作用，同时它还为广大科研工作者提供了一种全新的系统研究方法，能大大降低科研成本，加速科研成果转化。微软公司比尔·盖茨先生眼光很独特，发现我们有很好的思路就给予支持。由于他的赞助，我们的团队在华盛顿大学建立系统生物学院和系统生物研究所，增加了必需的基础设施和设备，研究速度大大加快，开始了DNA测序。自动化技术方法的引入也大大提高了DNA测序的效率。事实证明，比尔·盖茨的这个决定具有超前的科学意识。
人类基因组计划是将人类基因组的蛋白彻底展示出来，系统生物学是利用现代的网络，发现导致人类疾病的原因。一是开展血液早期检测，二是采取更加简便的治疗。因此，系统生物学研究，整合各个学科的研究成果非常重要。比如从基因、分子、细胞等不同角度的研究，都是在不同层面上对于一个事物的研究，把这些研究结成网络，并且用一定的范式表现出来，就能找到疾病的致病原因。未来，这些都可能以数学的模式表现，但现在我们还不能做到这一点。
系统生物学的发展方向将是系统地进行生物学和医学研究，例如疾病的预测、预防，开发个性化和参与性的药品；努力开发先进的计算工具以推动系统生物技术的发展；联合科研院所和企业，并建立战略合作关系，将知识转移到社会需求中。在21世纪初，系统生物学研究在健康、能源、环境、农业和营养等方面已经有了一些突破性进展。
《科学时报》：最近，美国生物学家克雷格·文特尔（J. Craig Venter）在实验室中重塑“丝状支原体丝状亚种”的DNA，创造出历史上首例“人造单细胞生物”。如同当年英国科学家克隆成功“多利羊”一样，在国际上引起强烈反响，您怎么看待这种科学探索和研究成果？
Leroy Hood：克雷格·文特尔的文章中提到通过DNA合成技术把基因镶嵌到细胞里，使细胞表现新特性。体外DNA合成，把基因组勾连在一起，是技术上大的突破。这是一种科学探索与技术方面的新进展；当然政府是很支持科学研究为人类服务的。但是这种方法的实际应用还有很长的路要走，因为我们还没有能力重新设计一种新的生物。
社会公众对“克隆”有担忧。我们应该尊重和考虑社会民众的这种担忧，并且想办法沟通，使他们理解科学工作，科学探索还是应该进行的。美国政府禁止任何克隆人研究，任何一个改变人类基因的实验都是禁止的，否则后果严重。不允许“克隆”人，是因为我们现在对于生物界未来的许多方面还一无所知，可能我们希望向好的方面改变，但如果做得不妥，却可能导致相反的后果，甚至带来灾难。实际上，克隆人是很困难的，在技术上是不容易实现的，目前还不具备可能性。
《科学时报》：21世纪将迎来 技术领域的新一轮突破性发展，为了使社会公众了解科学，科学家和科技媒体应当做些什么？
Leroy Hood：疾病问题是世界性的，它的解决需要各国的战略性合作，一些疾病不是来自遗传，而是由贫穷、缺乏教育造成的。而解决世界问题都是从本土行动开始的，我就经常通过演讲或讲座普及生物学知识，让人们更多地了解科学。科学知识和技术应该为社会和人类服务。
科学家应该尽力帮助人们理解科学。教育的作用不仅仅是让人获得学历，更重要的是，它要向社会传递知识。成立于2000年的华盛顿大学系统生物研究所（ISB）就是这样做的。ISB除了专攻生物分析和生物医学外，还设立了科学咨询中心，目的是创立科学教师培训机构或为此类机构提供支持，从而使这些教授自然科学的老师能够培养出具有科学素养的学生。科学咨询中心还为中小学生提供科学咨询服务。仅2009年，科学咨询中心就为华盛顿44所学校的科学课教师提供了99场专业培训，这些学校的学生人数占华盛顿全部学校学生的45%。
媒体是一个宣传和教育大众的重要平台，媒体在报道一些科学探索成果和一些重大问题（如进化、气候变化等）的宣传中有很重要的作用。而且，从媒体的报道中，伪科学可以被舆论剔除，留下真正的科学。媒体的重要责任在于教育民众，让公众理解科学，跟上时代科学发展的步伐。
《科学时报》 (2010-7-19 A1 要闻)
