systeemibiologian

Systeemibiologia on monitieteinen tutkimusala, joka tutkii biologisten järjestelmien toimintaa kokonaisvaltaisesti yhdistämällä kokeelliset havainnot ja data-aineistot sekä matemaattiset ja laskennalliset mallit. Tavoitteena on ymmärtää, miten komponentit kuten geenit, proteiinit ja metabolit muodostavat säätelyverkkoja sekä dynaamisia järjestelmiä, ja miten näiden vuorovaikutukset johtavat järjestelmän ominaisuuksiin ja vasteisiin ulkoisiin sekä sisäisiin muutoksiin.

Työkaluina käytetään suuria datamääriä (’omics’), verkostoanalyysiä sekä dynaamisia malleja, kuten differentiaaliyhtälömallit, stokastiset mallit ja verkostoitumismallit. Mallien rakentaminen ja validointi edellyttävät tiivistä yhteistyötä kokeellisten biologien kanssa. Datan integrointi, mallien identifiointi ja niiden ennustettavuuden parantaminen ovat keskeisiä haasteita.

Systeemibiologia palvelee sekä perus- että soveltavaa tutkimusta. Se auttaa ymmärtämään solujen signaalien säätelyä, metabolisia verkostoja, kehityksen ja erilaistumisen mekanismeja sekä sairausprosesseja kuten syövän tai neurodegeneraatioiden taustoja. Lisäksi se tukee lääketutkimusta ja yksilöllistä lääketiedettä tarjoamalla simulointeja, kohteiden priorisointia sekä strategioita hoitojen optimointiin.

Haasteita ovat datan laadun ja standardoinnin hallinta, mallien identifioitavuus ja ennustettavuus sekä skaalautuvuus. Tulevaisuudessa korostuvat yksilöllinen lääketiede, yksittäissolu- sekä monitasoinen datan integrointi ja monitasoinen mallinnus sekä tiivis yhteistyö kokeellisten ja teoreettisten tutkijoiden välillä.