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系统生物科学与工程

系统生物科学与工程或生物系统科学与工程(systems bioscience & bioengineering或biosystem science & engineering),系统科学、计算机科学、纳米科学与生命科学的交叉科学,主要包括:系统医药学、系统生物学、系统遗传学与合成生物学等。
20世纪物理科学与生物科学的统一科学理论运动,导致了系统科学与计算机科学等发展,基于80-90年代探讨系统理论、生物系统与人工进化提出的自组织系统或泛进化系统的结构理论,简称结构论(structurity)或泛进化论,中国曾(杰)邦哲1991-1995年发表“科学的结构与中国的未来”、“论系统生物工程范畴”和“医药科学从实证到综合发展”,阐述实验与系统方法二维度科学,系统科学、人工智能与遗传工程整合的太阳能、生物电子技术,以及中西文化交汇、中西医学研究与医疗化学实验、系统心理学的形成,称21世纪是系统生命科学与系统生物工程时代。
生命科学的发展,大致是从种群与生态、器官与个体水平到细胞与分子水平,研究方法则是从观察、实验到系统理论。系统生物科学,开创于贝塔朗菲1950年发表的生物学与物理学中的一般系统论,以及艾根1979年创立的生物化学、分子细胞起源的超循环理论。1968年召开的系统论与生物学(systems theory and biology)国际会议,采用系统论(整合)方法研究生物学的体系,产生了系统生物学概念。1989年在美国召开的生物化学系统论与计算机模型研究的国际会议,探讨了计算机方法的生物系统定量与数学模型研究,即目前的国际分子系统生物学会议。生物学与物理学的研究,诞生了系统生物学(systems biology, Zieglgansberger W, Tolle TR.1993)与分子系统生物学。系统论发展,最早建立的是系统心理学(50年代),然后是系统生态学(60年代, Van Dyne GM.1966)、系统生理学(70年代, Sagawa K.1973),以及系统生物医学(system biomedicine, Kamada T.1992)与系统医药学(systems medicine & pharmacy, Zeng BJ.1992)。70-80年代是分子生物学的黄金时期,基因重组技术的诞生,合成生物学概念(80年代)提出,80-90年代转基因研究迅速发展。系统遗传学与生物工程,因转基因动物与发育系统研究中的问题而于90年代(system bio-engineering, system genetics, Zeng BJ.1994)提出,系统生物工程简述为系统、仿生与基因工程的整合。随着细胞信号传导与基因调控的研究,组学生物技术、生物计算软件与微纳米生物技术等发展,系统生物科学与工程发展到了细胞进化、细胞发育与细胞病理的信号传导与基因调控的细胞、分子系统网络分析与工程设计的时期。
1996年第1届国际转基因动物学术研讨会的通讯及会议讲演,曾邦哲(秘书长)阐述了系统论与系统(结构)遗传学、系统生物工程、输卵管生物反应器,以及基因组进化与生物体发育的自组织系统理论,是最早讨论系统遗传学与系统生物工程的国际会议,并于1999年在德国建立系统生物科学与工程网(10月Nature、12月Kybernetes等),定义系统理论与实验、计算、工程方法的生物系统分析与人工生物系统研究。
系统生物工程的应用,涉及医疗诊断、药物筛选与生物制药等产业,包括,转基因生物反应器、分子与细胞生物计算机等。2007年英国皇家工程院士R.I.Kitney称“系统生物学与合成生物学偶合,将产生第3次工业革命”。2008年,中国建立了系统生物工程研究所、教育部系统生物工程重点实验室,欧美纷纷建立分子系统生物工程与系统生物工程等实验室与研究机构。

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