当前计算生物学的研究内容是什么?

当前计算生物学的研究内容是什么?

这段时间很忙,一直没时间回答。

NIH Biomedical Information Science and Technology Initiative Consortium 给出的 Computational Biology 的官方定义是:

The development and application of data-analytical and theoretical methods, mathematical modeling and computational simulation techniques to the study of biological, behavioral, and social systems.

就是说,用数学建模,理论和仿真分析的方法来研究生物系统。

至于研究领域,基本上,生物上有哪些问题传统的方法解决不了,需要其它领域的人来帮忙,就会有研究做,一般是高通量数据,搞生物的自己分析不过来的问题。这个,可以有很多分类方法,主要根据那些生物的常见分类,又因为每种数据都是集中在一个层面上,最方便的,是分成 DNA (genotype),mRNA (transcriptome),protein (proteome) 这样的大方向,里面又可以根据当前的热点技术再分类,比如测序(nextGen seq)。另外也可以从技术角度分类,比如 生物网络,meta-analysis,text-mining,靶标定位等;如果是注重应用的,又可以用疾病,诊疗等来分类。这些分类又可以相互交叉。

出现这种情况,很大程度上是因为多学科,不同研究目的在起作用。

比如作纯生物的基础研究,基本是科学发现,对科学家来说,有个关注技术方法,有人关注发现本身。对如我的生物老板如果要找一个目标靶点,他不太在乎方法,白猫黑猫,能找到就是好猫。你可能是瞎猜的,但只要你猜对了,他们就会说,这个直觉好。你用成功率再高的方法,没找到,也没用。在这种研究中,生物是主导,搞计算方法的是辅助。

而搞计算生物的,他们更关注方法本身,毕竟如果用既有方法实现科学发现,他们只是扮演了技工的角色。对他们的学术研究的肯定,在于是否有开创性的方法。

有计算生物学特色的一个方向,就是力图覆盖多个领域,所谓系统生物学。传统的还原式研究,只集中在局部,比如很多著名科学家毕生只研究某个基因通路,某个

机制。这一定程度上是传统的方法论,一定程度上是技术限制。现代观点是,生物系统的复杂度,让很多机制被隐藏,不容易用传统方法捕获,而需要更大尺度上的研究。

所以,突破性的贡献往往是生物和方法兼有,用新方法获得新发现。但是随着对计算的要求越来越高,这样的人就越来越少了。所以一般会是生物学家和计算生物学家的合作。很难要求一个人能两项兼修(我见过一个教授,拿了物理和医学博士,有行医执照,但当教授时已经快 50 了),大部分时候,只求各自能理解和欣赏对方的工作。没办法,科学家在一定程度上都是自大狂,觉得自己的工作才是最重要的。

所以事实上,现在这样对等的合作是很少的,NIH 的研究申请还是生物主导的,因为任何计算方法上的贡献,最终是要靠新的有意义的生物实验来验证其有效性的。

从一定意义上说,生物学的牛顿还没出现,50 年前的生物本科教材里,有一两成能留到现在就不错了,再过 60 年后会是什么样,我也不知道。