Аннотация
Статья представляет собой обзор опубликованных данных, посвященных новому направлению
в медицинской науке – системной биологии. Появление данного направления тесно связано с новыми технологическими и аналитическими достижениями. Завершение Проекта «Геном человека»
обеспечило его «биологический фундамент», появление новых технологий, таких как секвенирующие платформы нового поколения – NGS (next generation sequencing), экспрессионный анализ
с одновременным масс-спектрометрическим анализом белков и метаболитов дают возможность
глубоко изучить функционирование биологических систем. Необходимость охвата и интерпретации больших объемов информации потребовала разработки новых статистических и математических подходов, что инициировало развитие еще одного нового тесно связанного с ним направления – биоинформатики. Системный биологический подход, интегрирующий всю сложность
и многокомпонентность функционирования сердечно-сосудистой системы и, соответственно,
формирования сердечно-сосудистых заболеваний, начинает играть все более важную роль в понимании взаимодействий различных компонентов системы, лежащих в основе таких патологических
состояний, как атеросклероз, гипертрофия миокарда, сердечная недостаточность, аритмии.
В обзоре рассматривается концепция фенотипических сетей (networks) различных сердечно-сосудистых заболеваний и синдромов, в частности сердечной недостаточности. С этих позиций сердечная недостаточность рассматривается как следствие нарушения комплексности системы (то есть
ухудшение взаимодействия подсистем биологической системы), или нарушения регуляции функционирования сложной многоуровневой системы, которой является сердечно-сосудистая система,
а не как нарушение функции одного из компонентов системы – клапана, желудочка, кардиомиоцита, одной молекулы или гена.
В медико-биологических науках наблюдается переход от узких научных направлений к интегративной науке, то есть системному подходу. Этот новый концептуальный подход не является результатом традиционного линейного прогресса в области геномики, протеомики и метаболомики, но базируется на взаимодействии между биологическими сетями (networks), включающими данные компоненты. Компоненты биологических сетей могут взаимодействовать на различных уровнях, таких
как гены, транскрипты, белки, метаболиты, органеллы, клетки, органы и системы организма. В обзоре рассматриваются области возможного практического применения данного подхода.
Литература
-
Emmert-Streib F., Dehmer M. Networks for systems
biology: conceptual connection of data and function.
IET. Syst. Biol. 2011; 5 (3): 185–207. DOI: 10.1049/iet-syb.2010.0025
- Lusis A.J., Weiss J.N. Cardiovascular Networks:
Systems-based approaches to cardiovascular disease.
Circulation. 2010; 121 (1): 157–70. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.108.847699
- Mesquita E.T., Silva E.N., Lagoeiro A.J., Mariano
B.D.M., Pedroza Cassino J.P., Souza C.V. Jr. et al.
The paradigm of systems biology applied to cardiovascular
diseases. Int. J. Cardiovasc. Sci. 2015; 28 (1):
78–86. DOI: 10.5935/2177-7772.20150011
- Wang R.Sh., Oldham W.M., Loscalzo J. Network-based
association of hypoxia-responsive genes with cardiovascular
diseases. N. J. Physics. 2014; 16: 1–21. DOI:
10.1088/1367-2630/16/10/105014
- Baranzini S.E., Galwey N.W., Wang J., Khankhanian
P., Lindberg R., Pelletier D. et al. Pathway and
network-based analysis of genome-wide association
studies in multiple sclerosis. Hum. Mol. Genet. 2009; 18:
2078–90. DOI: 10.1093/hmg/ddp120
- De Keulenaer G.W., Brutsaert D.L. Systolic and diastolic
heart failure are overlapping phenotypes within
the heart failure spectrum. Circulation. 2011; 123:
1996–2005. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.110.981431
- Goh K.I., Cusick M.E., Valle D., Childs B., Vidal M.,
Barabási A.L. The human disease network. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA. 2007; 104 (21): 8685–90. DOI:
10.1073/pnas.0701361104
- Lee D.S., Park J., Kay K.A., Christakis N.A., Oltvani
Z.N., Barabási A.L. The implications of human
metabolic network topology for disease comorbidity.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008; 105 (29): 9880–5.
DOI: 10.1073/pnas.0802208105
Об авторах
Кокшенёва Инна Валериевна, доктор мед. наук, ст. науч. сотр., orcid.org/0000-0002-8797-9340
