复杂系统与网络的数学表示13 / 17
网络思维与网络医学
经典的单基因病(如囊性纤维化、亨廷顿病)可以追溯到单个基因的突变。但大多数常见病——糖尿病、冠心病、精神疾病、多数肿瘤——涉及大量基因,每个基因的效应都很小。网络视角提供了一种解释:致病基因编码的蛋白在相互作用网络中并非随机散布,而是倾向于聚集在相互连接的局部区域,称为疾病模块(disease module);一个模块中任何一处的扰动都可能导致类似的表型。这一思路带来几个可检验的预测:
- 与已知致病基因相邻的基因,更可能也是致病基因(用于候选基因排序);
- 两种疾病的模块在网络上靠得越近,临床共病(comorbidity)越常见;
- 药物靶点与疾病模块在网络上的距离,可以用来预测药物疗效和重定位机会。
网络医学(network medicine):把疾病看作分子网络、细胞网络乃至社会网络扰动的结果,用网络方法研究疾病机制、生物标志物和治疗靶点的研究领域(Barabási、Gulbahce 与 Loscalzo,2011)。
网络思维也有边界。当前的人类相互作用组(interactome)仍然不完整,被研究得多的基因测到的相互作用也多(研究偏倚);统计关联网络中的边不等于因果。网络模型是帮助思考的工具,结论需要实验或独立数据验证。