Systeembiologie

Systeembiologie is de wetenschap die biologische systemen bestudeert als een geheel. Het is een jonge tak van de wetenschap die de dynamische interacties tussen de componenten van het organisme bestudeert (genen, RNA, eiwitten).
 
Systeembiologie is tot ontwikkeling gekomen dankzij de sterke opkomst van onderzoeksgebieden als genomics, proteomics en andere 'omics'-gebieden. Dankzij al deze methoden en technieken is het mogelijk de duizenden componenten waaruit een biologisch systeem bestaat tegelijkertijd in kaart te brengen. Centraal bij systeembiologie is dat er enorm grote hoeveelheden data per experiment worden gegenereerd.
 

Studie van interacties en relaties

Traditioneel doen biologen aan functioneel onderzoek door gen per gen, eiwit per eiwit onder de loep te nemen. Meestal houden ze slechts in beperkte mate rekening met de complexe context van de ‘cellulaire soep’ waarin dat eiwit zich bevindt. Systeembiologie gooit het over een andere boeg. Die tracht de relatie en interacties tussen alle componenten op verschillende niveaus met elkaar te integreren, van gen- en eiwitnetwerken over organellen, cellen en fysiologische systemen tot hele organismen. Systeembiologen willen een globaal zicht verkrijgen op het geheel van cellulaire en moleculaire processen binnen de cel en het organisme.
 

De cel als wiskundig model

Sommige onderzoekers gaan nog een stap verder en proberen een cel te beschrijven aan de hand van een wiskundig model. In dat model zit de vloed aan gegevens verwerkt afkomstig uit de genomics, proteomics, kinetica van enzymen, cellulaire en subcellulaire lokalisatie van eiwitten enzovoort. Naarmate het model stapje voor stapje wordt verfijnd, zal het steeds meer de realiteit van het dagelijkse cellulaire leven benaderen. Uiteindelijk moet het model zelfs in staat zijn om het gedrag van de cel te voorspellen als bijvoorbeeld de externe omstandigheden veranderen.
 
Op het eerste gezicht lijkt het sciencefiction, maar er zijn tal van andere wetenschappelijke disciplines waar het modelleren van complexe natuurlijke fenomenen schering en inslag is. Weermodellen bijvoorbeeld. Ook die bestaan uit een reeks wiskundige formules die een complexe natuurlijke werkelijkheid beschrijven en die dagelijks met duizenden gegevens worden gevoed om het weer van morgen te voorspellen… niet altijd 100% exact, maar meestal toch met enige nauwkeurigheid.
 
Volgens VIB-onderzoekers is het daarom niet ondenkbaar dat ook de moleculaire mechanismen in eender welke cel gevat kunnen worden in een wiskundig model. Om dat te kunnen, moeten drie disciplines zich verder ontwikkelen en met elkaar worden geïntegreerd: biologie, functionele genomics en bio-informatica/computationele biologie. De functionele genomics moet via hoge doorvoermethoden massale hoeveelheden gegevens van biologische systemen aanbrengen. Die moeten door de bio-informatica en de computationele biologie worden verwerkt, geanalyseerd en geïntegreerd in modelnetwerken. En als sluitstuk zijn er de biologen om de relevante vragen te formuleren. Alleen als de drie disciplines aanwezig zijn, is het mogelijk een holistische visie op de cel en het organisme in zijn geheel te ontwikkelen.
 

 Educatief

 
 

 Nieuws