Systeembiologie

Systeembiologie is een studie van een veelvoud van processen die tezamen de fysiologie van de moleculen/cellen en het gehele lichaam of organisme bepalen. Systeembiologie gaat uit van het inzicht dat biologische processen met elkaar zijn verbonden en daarom moeten worden bestudeerd en geconstrueerd op een samenhangende wijze.

Systematisch onderzoek en constructie van samenhangende biologische processen

Het programma Systeembiologie kan vereenvoudigd worden omschreven als:

Het meten van complexe biologische processen op verschillende niveaus (gen, eiwit, metaboliet, morfologie, fysiologie, gedrag, enz.),
Het modelleren van gegevens tot een wiskundige beschrijving van het biologische systeem om daarmee zijn complexiteit te verkleinen,
Het sturen van het systeem op de gewenste manier, bijvoorbeeld door het te gebruiken voor nieuwe therapieën voor ziektebestrijding, nieuwe of efficiëntere microbiologische productieprocessen, of de ontwikkeling van verbeterde voedingsmiddelen.

Belangrijke ontwikkelingen

Conceptuele innovatie: Systeemdenken kan leiden tot grote doorbraken. De biologie van het lichaamsgewicht en de daaraan gerelateerde ziekte diabetes is een goed voorbeeld: er zijn doorbraken bereikt door het integreren van metabolische, endocriene, neuronale en psychologische aspecten.
Analytische technologie: Vrijwel alle aspecten van de analytische chemische technologie zijn onderwerp van schaalvergroting naar analytische platforms waar alle parameters worden geïdentificeerd en gekwantificeerd (bijv. genen, eiwitten, metabolieten). Het meten van functionele parameters is essentieel om biomoleculaire mechanismen aan functies te koppelen.
In silico technologie: Het combineren van een geïntegreerde biologische benadering met complexe analytische platforms vergt nieuwe benaderingen en technologieën met computers voor het hanteren van (toenemende hoeveelheden) data en andere informatie, en voor het modelleren van biologische processen tot een wiskundige beschrijving (‘in silico technologie’).


De bijdrage van TNO aan de verschillende fasen in de systeembiologie

Systeembiologie in 2012

Metabole gezondheid en ziekte
Ontwikkelen van uitgebreide fenotyperingen en –benaderingen om optimale gezondheid te behouden en ziekte te voorkomen en te bestrijden.
Microbiologie en gezondheid van darmen
Vertaling van inzichten uit microbiome studies van de mens naar nieuwe diagnostiek en gezondheidsbevorderende voedingsstrategieën.
Kinetiek en modelling
Combineren van alle bestaande kennis van modelleren voor het verkrijgen van een integrale systeembenadering om biologische beschikbaarheid te voorspellen.
Systeemtoxicologie
Ontwikkeling van Integrated Testing Strategies voor het verkrijgen van data over risico’s door mechanistische kennis en technologieën uit systeembiologie toe te passen.
Ontwikkeling van technologie
Ontwikkeling van database-infrastructuur, analytische methoden en bioinformatica, nodig voor de verzameling, het integreren en het zinvol interpreteren van gegevens.
Synthetische biologie
Ontwikkeling van technologie voor op microbiologie gebaseerde industriële innovatie en verbeterde voedingsconcepten.