Lerory Hood率领的系统生物学团队

　　

以DNA测序仪的开发面知名的Leroy Hood先生于2000年设立了Institute for Systems Biology。网罗生物学、工学、计算机等不同邻域的研究人员140人，挑战系统生物学新领域。

　　不是个别地研究蛋白质以及基因的行为，而是通过对各自的相互关系及相互作用整体的研究去理解生命现象的所谓”系统生物学”开始亮相。在这个领域的先驱者是位于美国华盛顿州西雅图市的Institute for systems Biology(系统生物学研究所，ISB)。

　DNA测序仪可以说是当代生物产业的基础。它的开发者Leroy Hood先生于2000年创办了非营利的研究所，将疾病作为“生命系统的故障”来加以把握，并力图将其与诊断、预防，新药开发联系起来。记者访问了在同一个屋檐底下聚集了从生物学到计算机科学不同领域的科学家、以创新为目标的ISB。

集中了生物技术最尖端的仪器研究预算达29亿日元
　ISB在矗立于联合湖畔的一栋三层建筑物之内，从西雅图的塔科马国际机场驱车不到30分钟的路程。从外观及门口看，风格很像跟互联网有关的风险企业。但一走进去，展现在眼前的却是在其他地方可能看不到的光景：仅仅在几步的范围以内就集中了生物技术领域研究所必需的林林总总的尖端装置。

　从门厅进去，右侧一个房间里有基因组分析的装置。夹着走廊，正面是微阵列装置，再进几步右边是基因分析装置，左边是PCR装置．再往前就是质谱分析装置。其中夹杂着一些外界很少能看到的原型机装置。靠里面的实验室里许多研究人员在做着各自的实验，但一上二楼．情景截然不同。那里很安静，光线昏暗。能听得到的仅有冷却计算机的风扇响声，像是误入了IT(信息技术)企业的计算机房。在房间的旁边，软件开发人员们坐在计算机前工作。而在三楼，工程师们正忙着对系统生物学发展必不可缺的新型测定装置的试制样机进行各种各样的改进。
　　“为了实现系统生物学研究，使测定各种各样的生物学数据成为可能的工程技术和处理以及分析大量测定数据的计算机技术的融合是必不可少的”。该研究所的构成体现了ISB总裁Hood先生的这个信念。”追求新的创意就必须要有新的机构”，5年前Hood先生带着这种想法，毅然决然离开了大学，联合另外两名科学家共同成立了非营利团体ISB。
　从事跨学科间研究的ISB的研究人员有140人，平均年龄30岁多一点，很年轻。其中生物学家约为90人，余下的是担任仪器开发的化学家、物理学家等组成的小组以及以计算机为专业的科学家工程师小组，人数大约是各占一半。
　年研究经费预算为2800万美元。其中，80%为联邦政府的资助金，余下的由协作关系的民营企业以及基金、个人投资者提供。
主要分7个实验室。特别给予重点考虑的有3个领域的研究，作为系统生物学的基础：Halobacterium(嗜盐古细菌)以及酵母菌作为模式生物的研究、把系统生物学用于癌症分析的研究和理解免疫机制的研究。

开发软件内外共享研究中派生出诊断标记

　ISB已经发表了许多论文。那么其中有没有特别值得一提的研究成果呢?
　Hood先生的回答是：有两个。
　第一个是软件“Cytoscape”，Hood先生称之为“系统生物学的骄子”。系统生物学将建立一个有关生命现象的模型，然后用这个模型来预测当基因及蛋白质等发生变异时身体内的系统会有什么样的变化。将预测结果和实验室测定的实际变化进行比较，逐步改进模型。在这个过程中会有大量的数据产生。

　以ISB为中心开发的软件Cytoscape使该过程变得容易。可以将实验数据以及已知多种多样的生物学信息并行处理，把系统的整体状况图像化。作为这个软件开发基础的是ISB进行的酵母菌半乳糖代谢系统的模型化研究。包括Cytoscape在内所有ISB开发的软件都是免费公开的“开放资源”型，供全世界的科学家自由使用的同时也得到他们的帮助。
　　Hood先生提到的另外一个重要的成果是有关前列腺癌的研究。Hood先生亲自率领的研究小组使用反映初期及末期前列腺癌的细胞株．全面比较了蛋白质的表达状态。研究结果发现．血液中某种蛋白质随癌的进行发生变化。Hood先生介绍说：“这不仅发现了在癌的诊断上标记的选择方法，而且这些标记中的几个最终会把我们引导到形成疾病的根源的‘中枢网络’，应该是揭开疾病秘密的关键。”
蛋白质的折叠分析计划启动网格计算发挥威力使10万年缩短到6个月
　　另一方面，被Hood先生称为“可以与人类基因组计划相匹敌”并重点投入的是ISB在2004年11月启动的“Human Proteome Folding Project”(人类蛋白质的折叠分析计划)。人类基因组计划等的研究揭开了众多蛋白质的氨基酸序列。但是，实际上蛋白质经多级折叠在体内形成适当的立体构造。有研究表明蛋白质的功能是由这种形状所决定的，所以利用模拟的方法去观察实际的折叠方式就是新计划的目标。
　领导这个项目研究的首席科学家Richard Bonneau先生以7000种立体结构已经知晓的蛋白质为基础，处理了大量的诸如随距离而变化的氨基酸与氨基酸相结合的难易度、各部分的疏水性及亲水性等信息。进行了如何折叠才最稳定的模拟观察，找到了一条蛋白质折叠可能性最高的“路径”。把构造尚未揭密的蛋白质套用该模型．以便导出其实际上的形状。这就是计划的主要目的。但面临的问题是由于信息量过于庞大．要想揭开3万种蛋白质的折叠式结构．即使使用价格昂贵的超级计算机也需要花费10万年的岁月。
　　然而Bonneau先生等人却提出“用6个月的时间”来完成这个任务。他们的秘诀就是运用被称为“网格计算”的计算机新技术。Bonneau先生等人的计划被列为IBM公司主办的拥有300万台个人电脑的网络平台“World Community Grid”的首选课题。分散在世界各地的网络平台中的计算机用户利用业余时间．踏踏实实地埋头于数据的分析，仅用了2周的时间就完成了1万种的分析工作。
　Bonneau先生等人计划今后向全世界开放蛋白质折叠数据库。

独立风险企业陆续亮相孵化器也已完备
　一方面推进数据库及软件的无偿使用，另一方面积极将新开发的测定技术等商业化则是ISB的方针。不过，“如果向大型企业提供技术使用许可，则在知识产权如何使用方面我们无法控制，所以很难保证高效率的商业化”(Hood)。为此．他们的基本方针是将有望商业化的新技术进行资产剥离作为风险企业独立出来。迄今为止有4家公司从ISB诞生。
　　其中最为引人注目的风险公司是NanoString Technologies公司。他们的目标是将具有相当于现有的DNA微阵列技术10万倍灵敏度的新检测技术商业化。此项技术是在想要检测的分子上贴上被称为“条形码”的标签分子，通过读取标签分子的颜色序列，来正确掌握目标分子的数目。这项技术本来就是由率领ISB的DNA微阵列研究班子的Krassen Dimitrov开发的。在众多的埋头于提高微阵列灵敏度的研究者当中，对该技术现状感到不满的Dimitrov在新创意受到鼓励的ISB找到了全新的方法。
　该公司的首席运营官(COO)，同为ISB出身的科学家Amber Ratcliffe提出“争取在2年后以现有微阵列装置1/5的价格推出商品化的新测定器产品”。
　　除了NanoString公司之外，从ISB重组出来的还有开发小型高速的流式细胞分选仪的Cytopeia公司．有着手进行癌症以及炎症性疾病的抗体治疗的MacroGenics公司，有利用造血干细胞来治疗各种癌症的Cellerant Therapeutics公司。
　　不仅是从ISB诞生的技术，为了更广泛地支援与系统生物学相关的风险企业，ISB联合风险投资(VC)公司等共同于2003年5月成立了Accelerator公司。
　据Accelerator公司的总经理兼首席执行官(CEO)介绍，该公司的战略是向那些“在与ISB的合作中受益的风险企业投资”。
　该公司在成立后18个月中审查了约200份的事业计划书，对2家公司进行了投资。融资方所在地都在距ISB步行5分钟就可以到达地方，可以随时得到ISB的研究人员的帮助或使用到最先进的装置。Accelerator公司也可以在对投资事项进行评估时得到ISB研究人员的建议。
问题是如何确保自由的资金“知道这是条可行的道路”
　　虽然ISB同时在进行许多事情．但Hood总裁眼下最优先的事项是“集资”。尽管他们每年有2800万美元的研究经费，但大部分来自政府的资助金只能用于一些事先得到批准的项目。“我们真正想着手进行的研究太过于创新无法得到资助金审查员的理解，所以申请不到研究经费”(Hood)。

　　为此，Hood先生计划在5年之内向投资家募集1亿美元设立一个基金，通过基金的运作确保每年能拥有500万美元可供自由使用的研究经费。Hood先生称他的最终目标是开辟一条“能确保ISB研究灵活性的道路”。
　　医药品产业界面临着一方面要将庞大的资金投入到临床前阶段以及初期临床阶段中去．一方面却难以在大型新药的开发中很快见到成效。Hood先生相信能解决这个问题的是系统生物学。
　　当然，关于系统生物学，持怀疑态度的人也不少。但Hood先生回顾说：“20世纪80年代前半叶我提出DNA测序仪方案时也遇到相同的情况。”跟当时的情况一样，“已经明白可行，剩下的事就是去做”。一直在同“常识”进行斗争的Hood先生的目光此时一下子变得敏锐起来。