系统生物科学与工程

系统生物科学与工程（Systems Bioscience and Bioengineering）是系统科学、计算机科学、纳米科学与生命科学的交叉学科，其理论根基可追溯至20世纪物理科学与生物科学的统一科学理论运动。1928年贝塔朗菲（Ludwig von Bertalanffy）提出一般系统论，1950年系统阐述生物学与物理学中的系统概念，为系统生物学奠定基础。1979年艾根（Manfred Eigen）创立超循环理论，探讨生物化学与分子细胞起源的自组织机制。1968年召开系统论与生物学（Systems Theory and Biology）国际会议，首次明确采用系统论方法研究生物学体系，系统生物学概念由此诞生。

1989年在美召开的生物化学系统论与计算机模型国际会议（International Conference on Biochemical Systems Theory and Computer Models）推动了计算机辅助生物系统定量与数学模型研究，即现今国际分子系统生物学会议的前身。中国学者曾邦哲（Zeng BJ）于1991-1995年发表系列论文，包括《科学的结构与中国的未来》《论系统生物工程范畴》及《医药科学从实证到综合发展》，提出实验与系统方法二维度科学，整合系统科学、人工智能与遗传工程，并阐述太阳能、生物电子技术及中西医学融合，预示21世纪为系统生命科学与系统生物工程时代。 ADSFAEQWER353423413434

系统科学在生物学中的应用最早催生系统心理学（1950年代），随后发展出系统生态学（1966, Van Dyne GM）、系统生理学（1973, Sagawa K）、系统生物医学（1992, Kamada T）及系统医药学（1992, Zeng BJ）。1980年代合成生物学概念提出，基因重组技术与转基因研究迅速发展。1994年曾邦哲基于转基因动物发育系统研究，提出系统遗传学（system genetics）与系统生物工程（system bio-engineering），后者融合系统、仿生与基因工程。1996年第一届国际转基因动物学研讨会（1st International Transgenic Animal Conference）上，曾邦哲（秘书长）系统阐述系统（结构）遗传学、输卵管生物反应器及基因组进化与生物体发育的自组织理论，成为最早讨论系统遗传学与系统生物工程的国际会议。1999年在德国建立系统生物科学与工程网（Systems Bioscience and Bioengineering Net），同年10月于《Nature》及12月于《Kybernetes》发表文章，正式定义实验、计算与工程方法整合的生物系统研究。 ADSFAEQWER353423413434

系统生物科学与工程采用实验-计算-工程多维度方法，构建生物系统的数学模型。其关键技术包括： ADFASDFAF23RQ23R

• 组学技术：基因组学、转录组学、蛋白质组学等大规模数据采集。
• 生物计算软件：用于系统建模、模拟与网络分析。
• 微纳米生物技术：如微流控芯片、纳米传感器，用于高通量单细胞分析。
• 合成生物学工程：设计人工基因电路、代谢路径及最小基因组。

当前研究重点转向细胞进化、发育与病理中的信号传导及基因调控网络分析，实现细胞与分子层面的系统网络解析与工程设计。

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系统生物工程在医疗与生物制造领域具有重要应用：

2007年英国皇家工程院院士R.I. Kitney指出：“系统生物学与合成生物学的偶合，将产生第三次工业革命”。2008年中国建立系统生物工程研究所（北京）及教育部系统生物工程重点实验室（上海交通大学），欧美多所大学亦成立分子系统生物工程与系统生物工程实验室。 ADFASDFAF23RQ23R

系统生物科学与工程从理论探索走向技术集成，已发展为涵盖系统生物学、系统遗传学、合成生物学、系统医药学等子学科的新兴交叉领域。其通过整合实验、计算与工程方法，理解生物系统复杂性，并设计新颖生物系统，在基础研究、医学与工业应用中展现出巨大潜力。

• Bertalanffy, L. von. (1950). An outline of general system theory. British Journal for the Philosophy of Science, 1(2), 134-165.
• Eigen, M. (1971). Selforganization of matter and the evolution of biological macromolecules. Naturwissenschaften, 58(10), 465-523.
• Zeng, B. J. (1994). On the category of systems bioengineering. Nature and Science, 2(3), 1-6.
• Zieglgansberger, W., & Tolle, T. R. (1993). Systems biology: a new approach to the study of pain mechanisms. Current Opinion in Neurobiology, 3(4), 611-616.
• Kitney, R. I. (2007). Synthetic biology: the third industrial revolution? IEE Proceedings - Systems Biology, 1(1), 1-2.
• 中国系统生物工程研究所. (2008). 系统生物工程研究进展. 北京: 科学出版社.
• 曾邦哲. (1992). 医药科学从实证到综合发展. 自然杂志, 14(10), 732-735.