Исследователи применяют инженерный подход в системной биологии
Системная биология изучает не отдельные компоненты, а их взаимодействия — подобно тому, как в шахматах результат игры зависит от последовательности ходов и обратной связи между ними. В Йельском университете этот подход используют для моделирования поведения сложных клеточных сетей, например, при развитии рака или диабета.
Ключевой принцип: взаимодействие, а не компоненты
Андре Левиченко, директор Института системной биологии, подчёркивает, что клетки чрезвычайно чувствительны к химическим и механическим сигналам. Заболевания, такие как рак, часто возникают из-за неправильной интерпретации этих сигналов. Традиционные исследования, фокусирующиеся на реакции клеток на одно воздействие (например, постоянную дозу препарата), подобны анализу одного хода в шахматах — они не учитывают сложность всей системы.
Инженерный взгляд на биологию
Левиченко, имеющий инженерное образование, проводит параллель: понимание биологических систем — это обратная инженерия. Биология во многом является инженерной наукой, где системы создаются и настраиваются методом проб и ошибок. Этот подход объединяет исследователей из Школы инженерии и прикладных наук (SEAS) и Института системной биологии.
Разработка инструментов для "разговора" клеток
Профессор Рон Фан разрабатывает микрочиповые технологии для анализа секретируемых белков, с помощью которых клетки "общаются". Измерение большого набора белков (large protein panel) позволяет понять, о чём "говорят" клетки и предсказать их дальнейшее поведение. Изучение лишь одного-двух белков не даёт системного представления.
Взаимовыгодное сотрудничество
Устройство Фана используют в исследованиях Кэтрин Миллер-Дженсен, которая изучает клеточную коммуникацию при иммунном ответе на вирусные инфекции. Обратная связь от её группы помогает совершенствовать технологию. Несоответствия модели реальным данным — не неудача, а возможность обнаружить новые, неизученные аспекты системы.
Широкий круг экспертизы и применение
В работе института участвуют специалисты из разных областей: молекулярной биологии, эволюционной биологии, физики. Исследования имеют важное прикладное значение. Например, при диабете необходимо изучать взаимодействие клеток поджелудочной железы и печени, а не фокусироваться только на одной из них. Нарушение клеточной сигнализации — ключевой фактор в развитии рака, что стало одним из основных направлений работы института.
От каталогизации частей к пониманию системы
Левиченко отмечает эволюцию подхода: если раньше биология в основном каталогизировала отдельные компоненты (белки), то системная биология делает шаг вперёд, изучая, как эти части взаимодействуют. Это сугубо инженерный подход, направленный на понимание того, как система построена и функционирует. Системным биологам и инженерам легко находить общий язык, поскольку они разделяют понимание важности сложности для правильной функции.