发育生物学与系统生物学的碰撞

课程编码：180085071008P4001H 英文名称：The Collision between Developmental Biology and Systems Biology 课时：20 学分：1.00 课程属性：研讨课 主讲教师：张治华等

《发育生物学与系统生物学的碰撞》是生命科学、生物技术和生物工程专业的前沿研讨课。发育生物学是一门研究生物个体生长发育及其调控机理的科学。进入分子生物学时代以来，发育生物学聚焦于单个或少量基因的调控机制，取得了令人瞩目的成果。但由于技术和思路限制，难以描绘和理解控制发育过程的分子互作全景图。而系统生物学是生命科学的新兴研究领域，其目的是在系统水平上理解生物体。建立在分子及其相互作用大规模实验测定的基础上，系统生物学是后基因组时代，对“还原论”和分析方法的反思与超越，侧重于“整体论”和综合方法。用系统生物学技术和思路去理解个体发育及再生过程，正在成为发育生物学焕然一新的起点和前沿。通过本课程的学习，希望学生了解系统生物学的基本概念和研究内容，掌握生物系统分析和建模的基本原理，拓宽视野，培养全局观，形成系统的思维方式；进而能够从不同视角和广度去理解发育生物学现象，能够将所学知识应用到实际科研中，开拓新的研究方向；最终更全面地认识和理解生命现象，把握本世纪生命科学研究的总体方向。

生物化学或分子生物学，细胞生物学或发育生物学，高等数学初步或计算机基础

第一章 第一章 基因调控网络简介
第1节 1.1 基因表达和调控的分子生物学 1学时 屠强
第2节 1.2 基因调控网络基础 1学时 屠强
第二章 第二章 控制发育过程的基因调控网络
第1节 2.1 控制胚胎发育的基因调控网络 1学时 屠强
第2节 2.2 控制成体器官发育的基因调控网络 1学时 屠强
第3节 2.3 控制终末细胞分化的基因调控网络 1学时 屠强
第三章 第三章 系统生物学简介
第1节 3.1 系统生物学简介 1学时 张治华
第2节 3.2 基因调控网络建模基础 1学时 张治华
第四章 第四章 系统生物学中的常见模型
第1节 4.1 Mass-Action Kinetics 1学时 屠强
第2节 4.2 布尔网络 1学时 屠强
第3节 4.3 贝叶斯网络 1学时 屠强
第4节 4.4 网络推断 1学时 屠强
第五章 第五章 从模体到模块—系统的构建
第1节 5.1 模体(motif) 1学时 张治华
第2节 5.2 前馈环（FFL） 1学时 张治华
第3节 5.3 基因调控网络的全局结构 1学时 张治华
第六章 第六章 生命系统的鲁棒性和演化
第1节 6.1无处不在的噪声 1学时 张治华
第2节 6.2基因调控过程中的噪声 1学时 张治华
第3节 6.3基因调控网络中的噪声 1学时 张治华
第4节 6.4调控网络的鲁棒性和演化 1学时 张治华

张治华，男，1977年4月生，中科院北京基因组研究所（国家生物信息中心）研究员，博士生导师。中国生物信息学会（筹），基因组信息学专业委员会秘书长；中国人工智能学会(CAAI)，生物信息学专业委员会；中国工业与应用数学学会(CSIAM)，数学生命科学专业委员会，常务委员。主要研究方向为通过计算系统生物学的方法，结合最新的实验技术解析在疾病（肿瘤）和发育条件下，基因组(3D)调控网络的结构、动力学、演化和功能。承担国家863、自然科学基金、科技部重点研发项目、科学院先导A、北京市科委重点等科研项目。近五年在Nature Communications、Advanced Science、Genome Research、Genome Biology、Nucleic Acids Res、Brief in Bioinfo、Bioinformatics、Science China life science 等杂志发表SCI论文20余篇。研究成果入选2018年度中国生物信息学十大算法和工具，2021年中国农业科技十大重要进展。荣获“中国科学院朱李月华优秀教师奖（2021）”屠强，中科院遗传发育所研究员，方向是发育生物学、系统生物学、基因调控网络，致力于理解成百上千的基因是如何通过逻辑上的相互作用从而驱动了各种发育和再生进程。目前工作聚焦在利用单细胞多组学技术，结合模式动物和临床问题，解析控制发育和疾病的基因调控网络。