系统生物学：探索先天性免疫的强大工具

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    [生物通讯]描绘出人体抵御疾病的第一道防线－－先天性免疫的全面而细致的图画是美国国家过敏与传染性疾病研究院（National Institute of Allergy and Infectious Diseases ，NIAID)资助的一项为期5年，耗资2400万美元的研究项目的最终目标。

    加州La Jolla的Scripps研究所（he Scripps Research Institute ，TSRI) 、西雅图系统生物学研究所（Institute for Systems Biology ，ISB) 以及纽约州洛克菲勒大学的研究人员正在结合使用生物学与信息科学技术来深度探索先天性免疫的工作机制。由此获得的信息可以帮助科学家开发出脓毒性休克、一些自体免疫疾病以及由可能的生物恐怖病原体引起的疾病的治疗方法。

    NIAID过敏、免疫与移植分部的主任Daniel Rotrosen医学博士指出，“TSRI、ISB与洛克菲勒的合作者们有着令人印象非常深刻的互补的专业技术。”

    “我们的目标是编纂一本先天免疫系统活动的百科全书。”该计划的主要研究人员之一、TSRI免疫学部的主任Richard J. Ulevitch博士说道。

    如其名字所示，先天性免疫是天生的，提供的是通用的防御系统。先天免疫系统细胞－－包括某些叫做朗氏细胞的皮肤细胞，在入侵物质被侦察到后很快就会到达入侵地点。一些叫做巨噬细胞的系统组成成分，会发现并吞噬掉入侵微生物，而其它免疫细胞则释放化学物质直接杀死入侵的微生物。还有一些细胞召集专化的免疫细胞到达特定部位。

    Ulevitch和他的同事面临的任务十分艰巨－－识别出先天免疫系统细胞与感染原遭遇时诱发产生的千万遗传变异、蛋白和生化通路。不同于具有高度特异性的抗体－－产生的抗体可以各种各样，而且就像钥匙与锁那样与特殊的病原体匹配－－先天免疫系统是广泛地对多种物质起反应，包括多种细菌细胞壁上的分子。

    一本描述这些复杂而又交织混杂的过程的百科全书需要系统生物学方法，Ulevitch博士说。被冠以“21世纪的生物学”，系统生物学这个相对而言较新的领域混合了数学、计算机建模、以及基因与蛋白质分析等多种技术，以期对生物系统做多角度的了解。

    不同于传统的由假说驱动的生物学－－即选择某个基因或蛋白质然后根据其假定的功能进行研究，系统生物学不管功能，一次组合了许多基因、蛋白质和生化反应的信息。然后将这些大量数据整合到一起，从多个角度进行检查，以了解系统作为一个整体是如何运行的。

    TSRI、ISB和洛克菲勒大学的科学家将集中研究当人类先天免疫系统细胞遭遇感染原时被打开或关闭的基因。由于所有动物的先天免疫系统都是高度相似的，因此科学家可以利用小鼠来快速确定哪些基因应作深入研究，例如，人类和小鼠编码炎症（机体对外来入侵生物或外伤的第一反应）相关蛋白的基因。炎症如果不加控制就会引起大面积的细胞损伤甚至死亡。更好地了解与炎症的启动和控制有关的蛋白将有助于科学家找到可以精确修饰炎症反应的新药的作用靶点。

    NIAID最近还签署了两项协议以支持系统生物学的一个关键领域－－生物信息学的研究。生物信息学是对基因序列和蛋白质结构等生物学数据进行计算机分析和组织。两项协议的受益者－－北卡罗莱纳州Research Triangle Park的Research Triangle 研究所和弗吉尼亚州Herndon的Northrop Grumman，将首先估定移植生物学和自体免疫疾病等研究领域的科学家对生物信息学的需要程度。两个研究机构还将开发和检测一个可靠而又易于收集的原型系统来储存和分析多个实验室产生的多种形式的生物学数据。

    “新先天免疫系统计划与这两个新签署的生物信息学协议，表明NIAID对加强生物信息学资源以支持免疫相关疾病的基础和临床研究的兴趣。”NIAID的Rotrosen博士指出。

    NIAID是美国国家卫生院（NIH）的分支机构，美国卫生与人类服务部所属的一个部门。NIAID主要支持预防、诊断和治疗传染性和免疫系统疾病的基础和应用研究，包括艾滋病以及其它性传播疾病、生物恐怖潜在的致病原引起的疾病、肺结核、疟疾、自体免疫疾病、哮喘和过敏等。

消息来源：美国国家卫生院。

生物通编译自BIO.COM