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【摘 要】人类基因组计划把生物学由分子生物学时代推向系统生物学时代，生物学由分解转向整合，由叙述科学转变为定量预测科学。随着系统生物学的发展，它在肿瘤学领域的应用所形成的肿瘤系统生物学将对进一步理解肿瘤的发生、发展机制和对肿瘤的诊断、治疗产生深远的影响。癌症系统生物学主要通过整合血液样本和肿瘤组织中高通量“组学”信息，并联合肿瘤诊断的新系统方法，筛选亚临床诊断的肿瘤标志物，分类肿瘤，评估肿瘤进展和治疗反应，预测肿瘤复发转移。重要的是癌症系统生物学可以对癌症的进行个体化治疗和系统治疗，其进步有可能推动临床肿瘤学的发展，并在癌症之战中发挥重要作用。
【关键词】肿瘤；癌症；系统生物学
随着人类基因组计划的基本完成，标志着生命科学研究进入了“后基因组时代”，使得系统生物学重新回到生命科学研究的前沿。系统生物学（SYSTEMS BIOLOGY）是随着生命科学飞速发展而形成的一门新兴的生物学分支，是研究生命现象的系统科学。它主要是研究一个生物系统中所有组成成分的构成，例如基因、蛋白等，以及特定条件下这些组分间的相互关系。系统生物学的最终目的是解析生命过程的复杂性，利用整体性、系统性的研究手段来发现和揭示生命活动的本质规律。癌症是一种系统生物学疾病，肿瘤系统生物学是应用高通量技术和计算模型理解肿瘤的生物行为、鉴定肿瘤标志物和思考肿瘤治疗的新策略。从系统生物学的角度看肿瘤，将提供一个新的视野。
1.肿瘤系统生物学的概念及研究方法
1.1肿瘤系统生物学的概念
系统生物学是研究生物系统中所有组成成分（基因、MRNA、蛋白质、代谢小分子等）的构成以及在特定条件下相互作用和调控的科学。而这些研究对象之间的相互作用和调控等生物信息，可以被数字化并整合分析。人们通过数学和计算机模拟可以提出和完善生物系统工作的模型，从而来判断细胞、组织器官和生物体的行为功能。
肿瘤系统生物学就是应用系统生物学的研究方法和手段将肿瘤研究与临床实际密切结合。通过整合肿瘤组织和血液样本中高通量“组学信息”，筛选亚临床诊断的肿瘤标志物，对肿瘤进行分类，也可以对肿瘤的进展和治疗反应等进行评估。其目标是构建一个既能够反映肿瘤生物行为的机制，又能够预测系统受到扰动后的行为的理想模型。
1.2肿瘤系统生物学的研究对象和研究方法
生物信息学的发展，使人们可以从单一肿瘤样品中测量不同水平的“组学”资料。其中，肿瘤基因组学中各类基因相互分工协作构成密切相关的统一体，有利于克服以往研究模式的片面性和局限性。此外，癌症系统生物学与转录组学、蛋白质组学相结合，可以筛选出更多具有临床标记意义的蛋白质分子。运用高通量的实验平台技术，可以分析肿瘤细胞及其周围组织的基因序列、转录组学、蛋白质组学和代谢谱，其结果表明直接的治疗靶点并不能获得最好的治疗效果。系统生物学和高通量的实验参考了宿主—疾病治疗相互作用的复杂性，对基因治疗的发展起到了重要作用。
2.用肿瘤系统生物学理解癌症
2.1肿瘤的系统生物行为
理解肿瘤的起源、生长和播散需要系统生物学方法。肿瘤已不单是突变的癌细胞，更是一个独立的生物系统，癌症由亚细胞分子、肿瘤细胞、肿瘤、微环境和机体等不同层次构成，共同维系这个统一体的存在。对肿瘤的认识已经逐渐深入到基因、分子水平，在研究肿瘤发生发展机制的过程中，通过研究肿瘤的细胞周期调控、细胞凋亡和信号转导等，人们发现肿瘤的产生是多因素、多步骤、多基因作用的复杂过程，是机体各组织细胞在时间、空间方面发展过程的相互关系，和自身稳态平衡失调的疾病。
系统生物学从更深层次阐明了癌症的重要生物行为，在理解凋亡信号网络方面取得了巨大进步。肿瘤系统生物学的理论更关注基因之间的相互联系、相互作用及肿瘤多信号转导途径的作用过程。系统生物学绘制了一条复杂通路，包括自噬驱动、帮助细胞存活和控制细胞命运。
2.2肿瘤治疗策略的改变
肿瘤可能是机体（神经、内分泌、免疫、代谢）、微环境与癌细胞构成的生物系统。因此，治疗肿瘤不仅是消灭肿瘤细胞，还可以通过提高机体抗癌能力和改造癌的微环境达到目的。
系统生物学方法不仅可以筛选出用于早期诊断、治疗和转归判别的肿瘤标记分子，也可以筛选出肿瘤启动分子，还对筛选新的治疗靶点大有裨益，有助于个体化临床试验进程，增加试验成功率并加快临床应用，从而实现个体化治疗。
实践证明，不可能只靠一种药物抑制肿瘤。抗炎药物、抗血管生成治疗、免疫治疗将在肿瘤预防中发挥越来越重要的作用，以系统生物学为基础的系统治疗可能是肿瘤未来的治疗策略。
3.肿瘤系统生物学研究的现状和建议
虽然肿瘤系统生物学目前还处于起步阶段，但是它将越来越受到人们的普遍关注。通过对肿瘤系统生物学这一领域的深入研究，有助于人们进一步理解肿瘤的发生、发展机制，对与肿瘤的早期诊断和预防、个体化治疗等也产生更加积极的影响。所以，人们对于肿瘤系统生物学寄予很大的希望，希望在今后的几十年的时间里，通过各国科学家的努力，使我们再谈癌色变。
【参考文献】
[1]Nurse P， Hayles J. The cell in an era of systems biology[J]. Cell， 2011.144（6）：850-854
[2]Tian Q， Price ND， Hood L. Systems cancer medicine： towards realization of predictive， preventive， personalized and participatory （P4）medicine[J]. J Intern Med， 2012.271（2）：111-121
[3]Kreeger PK， Lauffenburger DA. Cancer systems biology： a network modeling perspective[J]. Carcinogenesis， 2010.31（1）： 2-8 （下转第5页）
（上接第4页）
[4]Mac Gabhann F， Annex BH， Popel AS. Gene therapy from the perspective of systems biology[J]. Curr Opin Mol Ther， 2010.12（5）：570-577
[5]Lavrik IN. Systems biology of apoptosis signaling networks[J]. Curr Opin Biotechnol， 2010.21（4）：551-555
[6]Huett A， Goel G， Xavier RJ. A systems biology viewpoint on autophagy in health and disease[J].Curr Opin Gastroenterol， 2010.26（4）：302-309
[7]Gonzalez-Angulo AM， Hennessy BT， Mills GB. Future of personalized medicine in oncology： a systems biology approach[J]. J Clin Oncol，2010.28（16）：2777-2783
[8]Lee JS， Kim JH， Park YY， et al. Systems biology approaches to decoding the genome of liver cancer[J]. Cancer Res Treat， 2011.43（4）：205-211
【关键词】肿瘤；癌症；系统生物学
随着人类基因组计划的基本完成，标志着生命科学研究进入了“后基因组时代”，使得系统生物学重新回到生命科学研究的前沿。系统生物学（SYSTEMS BIOLOGY）是随着生命科学飞速发展而形成的一门新兴的生物学分支，是研究生命现象的系统科学。它主要是研究一个生物系统中所有组成成分的构成，例如基因、蛋白等，以及特定条件下这些组分间的相互关系。系统生物学的最终目的是解析生命过程的复杂性，利用整体性、系统性的研究手段来发现和揭示生命活动的本质规律。癌症是一种系统生物学疾病，肿瘤系统生物学是应用高通量技术和计算模型理解肿瘤的生物行为、鉴定肿瘤标志物和思考肿瘤治疗的新策略。从系统生物学的角度看肿瘤，将提供一个新的视野。
1.肿瘤系统生物学的概念及研究方法
1.1肿瘤系统生物学的概念
系统生物学是研究生物系统中所有组成成分（基因、MRNA、蛋白质、代谢小分子等）的构成以及在特定条件下相互作用和调控的科学。而这些研究对象之间的相互作用和调控等生物信息，可以被数字化并整合分析。人们通过数学和计算机模拟可以提出和完善生物系统工作的模型，从而来判断细胞、组织器官和生物体的行为功能。
肿瘤系统生物学就是应用系统生物学的研究方法和手段将肿瘤研究与临床实际密切结合。通过整合肿瘤组织和血液样本中高通量“组学信息”，筛选亚临床诊断的肿瘤标志物，对肿瘤进行分类，也可以对肿瘤的进展和治疗反应等进行评估。其目标是构建一个既能够反映肿瘤生物行为的机制，又能够预测系统受到扰动后的行为的理想模型。
1.2肿瘤系统生物学的研究对象和研究方法
生物信息学的发展，使人们可以从单一肿瘤样品中测量不同水平的“组学”资料。其中，肿瘤基因组学中各类基因相互分工协作构成密切相关的统一体，有利于克服以往研究模式的片面性和局限性。此外，癌症系统生物学与转录组学、蛋白质组学相结合，可以筛选出更多具有临床标记意义的蛋白质分子。运用高通量的实验平台技术，可以分析肿瘤细胞及其周围组织的基因序列、转录组学、蛋白质组学和代谢谱，其结果表明直接的治疗靶点并不能获得最好的治疗效果。系统生物学和高通量的实验参考了宿主—疾病治疗相互作用的复杂性，对基因治疗的发展起到了重要作用。
2.用肿瘤系统生物学理解癌症
2.1肿瘤的系统生物行为
理解肿瘤的起源、生长和播散需要系统生物学方法。肿瘤已不单是突变的癌细胞，更是一个独立的生物系统，癌症由亚细胞分子、肿瘤细胞、肿瘤、微环境和机体等不同层次构成，共同维系这个统一体的存在。对肿瘤的认识已经逐渐深入到基因、分子水平，在研究肿瘤发生发展机制的过程中，通过研究肿瘤的细胞周期调控、细胞凋亡和信号转导等，人们发现肿瘤的产生是多因素、多步骤、多基因作用的复杂过程，是机体各组织细胞在时间、空间方面发展过程的相互关系，和自身稳态平衡失调的疾病。
系统生物学从更深层次阐明了癌症的重要生物行为，在理解凋亡信号网络方面取得了巨大进步。肿瘤系统生物学的理论更关注基因之间的相互联系、相互作用及肿瘤多信号转导途径的作用过程。系统生物学绘制了一条复杂通路，包括自噬驱动、帮助细胞存活和控制细胞命运。
2.2肿瘤治疗策略的改变
肿瘤可能是机体（神经、内分泌、免疫、代谢）、微环境与癌细胞构成的生物系统。因此，治疗肿瘤不仅是消灭肿瘤细胞，还可以通过提高机体抗癌能力和改造癌的微环境达到目的。
系统生物学方法不仅可以筛选出用于早期诊断、治疗和转归判别的肿瘤标记分子，也可以筛选出肿瘤启动分子，还对筛选新的治疗靶点大有裨益，有助于个体化临床试验进程，增加试验成功率并加快临床应用，从而实现个体化治疗。
实践证明，不可能只靠一种药物抑制肿瘤。抗炎药物、抗血管生成治疗、免疫治疗将在肿瘤预防中发挥越来越重要的作用，以系统生物学为基础的系统治疗可能是肿瘤未来的治疗策略。
3.肿瘤系统生物学研究的现状和建议
虽然肿瘤系统生物学目前还处于起步阶段，但是它将越来越受到人们的普遍关注。通过对肿瘤系统生物学这一领域的深入研究，有助于人们进一步理解肿瘤的发生、发展机制，对与肿瘤的早期诊断和预防、个体化治疗等也产生更加积极的影响。所以，人们对于肿瘤系统生物学寄予很大的希望，希望在今后的几十年的时间里，通过各国科学家的努力，使我们再谈癌色变。
【参考文献】
[1]Nurse P， Hayles J. The cell in an era of systems biology[J]. Cell， 2011.144（6）：850-854
[2]Tian Q， Price ND， Hood L. Systems cancer medicine： towards realization of predictive， preventive， personalized and participatory （P4）medicine[J]. J Intern Med， 2012.271（2）：111-121
[3]Kreeger PK， Lauffenburger DA. Cancer systems biology： a network modeling perspective[J]. Carcinogenesis， 2010.31（1）： 2-8 （下转第5页）
（上接第4页）
[4]Mac Gabhann F， Annex BH， Popel AS. Gene therapy from the perspective of systems biology[J]. Curr Opin Mol Ther， 2010.12（5）：570-577
[5]Lavrik IN. Systems biology of apoptosis signaling networks[J]. Curr Opin Biotechnol， 2010.21（4）：551-555
[6]Huett A， Goel G， Xavier RJ. A systems biology viewpoint on autophagy in health and disease[J].Curr Opin Gastroenterol， 2010.26（4）：302-309
[7]Gonzalez-Angulo AM， Hennessy BT， Mills GB. Future of personalized medicine in oncology： a systems biology approach[J]. J Clin Oncol，2010.28（16）：2777-2783
[8]Lee JS， Kim JH， Park YY， et al. Systems biology approaches to decoding the genome of liver cancer[J]. Cancer Res Treat， 2011.43（4）：205-211