系统生物学论文

2022-04-10 版权声明 我要投稿

系统生物学是指在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用,并通过计算生物学定量描述和预测生物功能、表型和行为。系统生物学将在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究,是一个逐步整合的过程,包括从生物体内各分子的鉴定及其相互作用的研究到体内生命信号途径和网络的研究,最终完成整个生命活动的路线图[15]。下面是小编精心推荐的《系统生物学论文 (精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!

系统生物学论文 篇1:

医学院校生物科学专业系统生物学课程教学体会

摘 要 系统生物学是一门多学科交叉的综合性学科,已进入生命科学研究的主流。本文就系统生物学教学过程中发现的问题和对应的改进措施进行总结,以期为提高系统生物学的教学质量提供借鉴。

关键词 系统生物学 课程 教学

系统生物学是生命科学发展的新突破,整合了各层面的生物信息数据,通过建立各种数学模型进行仿真实验,进而阐明和预测生物功能、表型及行为,在系统水平上理解生物体,是当今生命科学的重大前沿领域之一,是“21世纪的生物学”,代表着生命科学发展的总体趋势。系统生物学的形成引起了数学、物理、化学、生物、医学、系统科学及信息和计算机科学等学科领域众多科学家的广泛关注和参与,已成为一门多学科交叉并不断发展的新型学科。为了紧跟国内外生物科学发展的步伐,实现培养高科技人才和服务社会的目的,我校对生物科学专业开设了系统生物学课程,目的在于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,从而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大方向。本文针对在系统生物学教学过程中发现的问题和对应的改进措施进行总结,以期为提高系统生物学的教学质量提供借鉴。

1 生命科学相关专业开设系统生物学课程的必要性和紧迫性

生物系统是指由各种分子(蛋白、基因、小分子等)组成的复杂网络系统。传统的生物系统研究通常指对单个分子或不同分子组成的生物通路的研究。但在生物系统中,不同分子和不同通路是存在相互作用的,即构成网络。因此,可以说,决定生物系统特性和结果的是网络,而不是单个分子或生物通路。单纯用还原论来研究生物学问题,找出各个基因以及每个基因的单独的相互关系是不可能解释生命现象的。要真正解释生命现象,就必须了解各个不同组成部分的相互关系以及它们的动态关系,也就是它们之间所形成的网络结构,即用网络系统学的方法来研究生命现象。

系统生物学中系统的概念或整体的概念或哲学观,最早可以追溯到公园前300多年的亚里士多德(Aristotle)。整体哲学观是指一个整體可以人为地分为不同的组分,但是这个整体的特性并不能用这些组分中所含的知识进行完全解释。整体的哲学观在中国古代的《易经》和传统的中医学中也有详细的记载和体现。系统生物学的第二个起源可以追溯到18世纪中晚期,“生理学之父”——Claude Bernard 提出的“体内恒定理论”(homeostasis)。该理论是指一个生命的有机体需要很多动态的、平衡的调节(包括正反馈和负反馈等),来维持其内环境达到一个稳定的、恒定的状态。系统生物学中系统概念的第三个起源可以追溯到20世纪50年代,Nobert Wiener提出的“控制论”和Ludwig von Bertalanffy 提出的“一般系统理论”。而系统生物学的真正起源是在20世纪90年代后期,人类基因组的完成以及高通量技术的产生,如DNA芯片技术、高通量蛋白组学技术等的发展,使系统生物学真正实现发展。同时,计算科学计算能力的不断提高,也促进了系统生物学的发展。

系统生物学在中国有很好的基础,我们的传统医学就是把人体视为一个系统,通过测定和改变系统的输入和输出来调节系统的状态。传统科学的缺点在于,它只能进行“黑箱操作”,不能解释系统的内部组成成分和动力学过程。而系统生物学则把生物系统化为“白箱”,不仅要了解系统的结构和功能,而且还要揭示出系统内部各组成成分的相互作用和运行规律。系统生物学是从系统的视角对生物进行研究,相应的研究手段在生命科学相关专业受到的关注越来越多。人类基因组计划发起人之一,“系统生物学之父”诺伊胡德(Leroy Hood)认为:“系统生物学将是21世纪医学和生物学的核心驱动力”。现代系统生物学的发展不仅将对生物学本身更深刻地解释生命现象起到非常重要的作用,也将对农业、医药、生物工程等领域起到革命性的推进作用。系统生物学的学习能够为生命科学研究提供全新的思路和角度,是生物学相关科研人员、教师和学生进行科学研究和学习的常备工具。系统生物学的发展极大地推动者生命科学的进步,针对本科生开设系统生物学已经非常必要和紧迫。

2 系统生物学课程教学中存在的问题

2.1 教学师资力量薄弱

系统生物学是一门多学科交叉的综合性学科,对教师的专业素养要求较高。一方面需要任课老师掌握生物学、计算机、数学等学科专业基础知识;另一方面还需要紧跟国内国际最新前沿发展动态,以不断补充系统生物学的教学内容,为学科的知识更替奠定基础。然而,由于国内系统生物学相关教学和科研水平尚处于初级阶段,培养出来的人才数量不多,且有限的人才涌向了国内外名校,普通高校一时难以招录专业对口的师资。因此,包括本校在内的很多普通高校能够胜任系统生物学教学的教师十分匮乏。这样以来,势必会增加系统生物学的教学难度,同时还会在一定程度上也影响了学生专业知识的获取和专业素养、能力的培养。

2.2 可供选择的教材不多

系统生物学涵盖内容庞杂,现有教材种类偏少,难以满足所有高校的需求。目前,可供本校类似的普通高校选择的教材只有浙江大学出版社林标扬编著的《系统生物学》和科学出版社张自立、王振英编著的《系统生物学》。前者内容分为三篇,分别为第一篇,系统生物学概括,介绍系统生物学的基本概念和原理;第二篇,实验系统生物学,介绍系统生物学研究的高通量技术和手段,包括蛋白质组学、基因组学、转录组学和代谢组学等研究手段;第三篇,计算系统生物学,介绍系统生物学数据整合分析、计算和模拟的工具。在第二篇 “湿”的实验室部分内容相对于科学出版社的较为概括,但在第三篇“干”的实验部分又较为具体,实例也较多。而考虑到本校学生信息科学和系统科学较弱的实情,难以从现有的教材中选出适于本科生学习的范本,对任课老师是个不小的挑战。此外,随着系统生物学的迅速发展,学科相应的技术方法更新很快,教材中的分析软件、讲解实例都已不再是当前最新最普遍的,这对教材内容的更新和教师的讲授也是很大的挑战。

2.3 与其他学科的交叉偏少

系统生物学涉及生物学、数学、计算机、信息科学以及系统科学等多个研究领域,多学科交叉融合显著,这也是当今乃至将来自然科学发展的明显趋势。科学史的发展也表明,很多重大科技成果的发现和应用离不开多学科交叉。然而在实际授课过程中,系统生物学很难真正实现学科交汇。系统生物学课程的开设通常是在生命科学学院,而对应的数学、计算机等“干”的部分则在其他学院,不同学院或者不同教研室之间,教师的交流相对较少,合作碰撞的概率也随之锐减,高校内部的这种现状严重制约了系统生物学的教学需求。

2.4 教学模式单一

系统生物学是一门理论性与实践性很强、且需要紧密结合的学科。针对系统生物学的教学,目前多数高校采用的是较为传统的课堂讲授为主,多媒体为辅的教学法,重点讲解理论知识,缺乏对应的实验课程教学。这样使得学生掌握了大量的理论知识,却很难应用到实践之中,在遇到生产生活中的实际问题时依旧束手无策。这种单一、传统的教学模式弊端暴露无遗:即理论与实践脱节,培养出来的学生对知识的掌握并不牢固,教学效果大打折扣。

3 系统生物学课程教学存在问题的对策

3.1 培养和引进专业人才

教师的知识水平和能力的高低直接影响着系统生物学的课程教学,针对师资薄弱的问题,一方面应充分提高师资队伍系统生物学的知识水平和对应的教学能力,鼓励并在政策和资金上给予支持,充分调动教师到相关专业的国内外高校访学或进修,学习和吸收知名高校知名教师的先进教学理念和科研实践经验;另一方面,需要学校提供具有吸引力的条件引进国内外系统生物学高层次人才,补充现有师资队伍,增添新鲜血液。当然,在不具备上述条件的高校,可以考虑邀请国内外兄弟院校的教师定期或者不定期地开展相关的教学或科研交流会,加强教师之间的交流合作,从而在一定程度上弥补现有师资队伍薄弱的短板。

3.2 促进学科交叉融合

系统生物学是建立在多学科交叉的基础之上的“大科学”,需要生命科学、信息科学以及系统科学等多种学科的共同参与。国内外知名大学生物学的教学普遍建立了良好的多学科交叉秩序,并在积极推进着学科之间的深层次融合与发展。在本校类似的一般高校中,可仿效国内外高校的先进经验,整合院内乃至校内的优秀师资队伍,建立起有针对性的学科交叉团队,在教学过程中取长补短,优势互补,相互学习,从而在一定程度上弥补专业师资队伍的缺口,促进学科教学的多維发展。

3.3 推进“教、学、研”有机结合

系统生物学的开设一般是在大三,学生在完成普通生物学、生物化学、生物信息学等课程的学习之后,大多对生物学知识有了自己的理解和认识,再加上计算机的基础知识,对系统生物学知识的理解难度不大,但绝大多数学生没有接触过科研课题,对系统生物学能够解决的实际问题并不清楚,在学习之中很难将理论与实践结合起来,直接造成将来应用系统生物学知识的时候带着很大的盲目性。因此,在实际教学活动中,可以考虑推进“教、学、研”有机交融的教学模式。针对系统生物学课程的特点,设计一些小的科研课题,激发学生对科研的兴趣,进一步鼓励学生申请省级或者国家级的科研训练项目,或是直接参与到教师的科研实践中,以“研”带动学生的“学”与教师的“教”,积极推进推进“教、学、研”的有机结合,使三者融为一体。这种对策能够极大地激发学生对系统生物学课程的兴趣,有助于学生及时将理论知识应用到解决科研具体问题的实践之中,促使二者有机结合,学生变被动学习为主动探索。学生也能够尽早投入到生命科学研究的大环境之中,借助团队协作和具体的实践训练,做到学以致用。

3.4 加强实验课程教学

系统生物学是理论与实验有机结合的实践性较强的学科,实验课程的教学离不开“湿”的实验室和“干”的实验室。一方面本校类似的普通高校要积极筹建系统生物学的“湿”实验室,开展与生物化学、微生物学等课程类似的教学演示实验,兼顾绝大多数学生的实践课程学习;另一方面,针对系统生物学中的建模、仿真等“干”实验室的软件实训,应仿照生物信息学实验课程的教学,建设实验机房,升级计算机配置,提供上网功能,保障实验课程的顺利实施。针对必需掌握的教学内容,应依据实验课程的特点,合理设计有针对性的软件实训,结合具体实例进行深入讲解,并留有一定难度的实际训练课题给学生作为实验课自主探索学习的内容,培养学生解决具体实例的能力。

4 小结

系统生物学作为生命科学研究的“新宠儿”,对教师和相应课程建设的要求较高,有待于任课教师认识和知识体系的不断更新和完善。新时期系统生物学的教学需要教师紧跟国内国际最新发展动态,不断充实课程“教、学、研”的内容。同时,不断更新教学模式,充分利用多媒体和网络平台,学生在学习的过程中能够不断汲取新的知识,锻炼实践能力。在本校类似的医学院校,系统生物学课程经尽快面向全校开设,以满足现代医学的发展需求,培养具有学科交叉意识强、知识水平高和动手能力熟练的本科生。

参考文献

[1] 张自立,王振英.系统生物学[M].科学出版社,2009.

[2] 林标扬.系统生物学[M].浙江大学出版社,2012.

[3] 杨胜利.系统生物学研究进展[J].中国科学院院刊,2004(1):31-34.

[4] 张彦婷,关方霞.浅谈系统生物学课程教学[J].中国校外教育,2015(z1):757,772.

[5] 杨学习,徐伟文.浅谈系统生物学教学[J].中国高教探讨杂志,2010(5):20-21.

[6] 赵小蕾,修良昌,覃继恒,饶绍奇.浅谈医学院校生物信息学课程教学改革与实践[J].科技创新导报,2016(10):142-143.

作者:陈奇

系统生物学论文 篇2:

医学院校计算系统生物学课程教学的探讨

摘 要:计算系统生物学是一门新兴的学科,是生物信息学专业本科生的主干专业课程。计算系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平上研究结构和功能各异的生物分子及其相互作用,并通过计算生物学来定量阐明和预测生物功能、表型和行为的学科。本文就计算系统生物学教学内容、教学方法和教学模式等方面进行探讨,并结合医学院校的特点,讨论计算系统生物学课程的讲授过程中的注意点,以提高教学质量,提高学生理论与实践联系的能力。

关键词:计算系统生物学 教学 医学院校 课程

生命系统高度复杂,成千上万的基因相互作用,形成复杂的调控网络,继而完成特定的生物学过程。传统生物学实验从单个基因角度出发,探索生命现象或者疾病致病机制,忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用,限制了生物学研究的发展。随着高通量测序技术的发展,海量组学数据(基因组、转录组、蛋白质组、表观组、互作组等)的涌现,以及生物信息整合分析技术的开发,计算系统生物学应运而生[1]。计算系统生物学是生物信息专业本科生基础课程。自哈尔滨医科大学2003年开设生物信息专业以来,计算系统生物学一直是该专业学生的主干课程,经过多年的理论与实践教学,笔者将探讨该课程相关内容和教学方法,以期提高教学质量。

1 计算系统生物学课程简介

计算系统生物学是一门新学科,以生物信息学为基础,以计算为工具,从系统的角度解决生物学和医学问题。计算系统生物学研究流程首先是实验数据的获得,其次是利用计算生物学建立生物模型。科学家把计算系统生物学分为“湿”的实验部分(实验室内的研究)和“干”的实验部分(计算机模拟和理论分析)。“干”和“湿”实验的完美整合才是真正的计算系统生物学[2]。计算系统生物学的核心是整合,包括三方面:将系统内不同性质的构成要素(基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等)整合在一起进行研究;从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合;研究思路和方法的整合(水平型和垂直型整合)。计算系统生物学与其他学科密切相关,如生物信息学、分子生物学、数学、计算机[3]。计算系统生物学不仅仅渗透到医药领域,也已经广泛应用到能源领域,工业生产、畜牧农林业等等。

2 教学现状

计算系统生物学课程总学时数目是60学时,包括42学时理论学时和18学时实验学时。一般开设在本科三年级。该课程授课教师质量优,是从生物信息学方向毕业的博士,具有生物背景和数学背景,常年从事复杂疾病的系统生物学方面的研究。由于该课程在医学院校开设,必然需要一些具备计算机和算法良好基础的优秀教师参与授课,这样才能使得该课程具有良好的师资结构,保证好的授课效果。目前,据不完全统计,全国有30余家生物信息学专业开设计算系统生物学课程。不同背景的院校开设该课程,侧重点各有不同。工科院校侧重算法的开发和模型的建立。医学院校侧重生物学问题和疾病机制的探索。

3 教学內容

目前没有规范的、成熟的中文计算系统生物学课程教材,均是授课教师编写的讲义。授课教师根据专业背景、专业人才培养定位,紧跟专业前沿研究内容,制定教学大纲和教学计划,包括理论课和实验课。教学大纲包括理论课每一个学时的授课内容(掌握和熟悉的内容)、教学基本要求、教学重点和难点。实验课需要明确实验名称、实验内容、实验目的和要求、实验程序、结果分析等。计算系统生物学的实验制定以理论为基础,将理论应用于时间,旨在提高学生动手操作能力。

4 教学模式

4.1 理论与实践结合

计算系统生物学课程依赖于专业基础课的内容,例如:组学的知识点、网络知识点、概率论、数理统计、计算机编程等。对于理论课,主要采用教师主导的传统讲授方法,运用PPT等多媒体授课,以弥补书本教材抽象、呆板的缺点。在授课课件中需要利用大量图片生动、形象地展示当前计算系统生物学研究领域的最新进展。收集或制作动画、视频教程在课堂上进行演示。从数据搜集、数据分析、数据综合、建立模型、干实验模拟、系统分析模型、提炼假设和预测,到最后的实验验证。这是一个经典的计算系统生物学分析流程。在理论知识的基础上,需要及时在实验课堂上进行实践。指导学生理解不同算法的基本原理,结合生物学问题,深入浅出地阐明计算系统生物学精髓。由于实验课课时有限,需要引导学生课后积极思考、探索有意思的生物问题,鼓励学生自己实践小课题,活学活用。鼓励学生自学,拓展知识面,积极关注最新科研动态,培养学生学习兴趣。

4.2 案例式授课

计算系统生物学课程的理论知识是枯燥的,计算系统生物学是一门多学科交叉的科学,涉及的知识面广而深。例如:计算系统生物学涉及到数学知识,如贪婪算法、图算法、组合模式匹配、聚类和树、隐马氏模型、随机化算法等[4]。又如,涉及广泛的生物学知识点,必须有分子生物学、生物化学、细胞生物学知识储备。如何提高学生学习的积极性,学会将不同的知识点融会贯通的运用起来,是一个关键问题。在授课过程中,针对不同的教学内容和教学目的,需要采取不同的教学方法。因此,采取案例式方法授课,可以收到很好的教学效果。例如:在肿瘤系统生物学这部分知识点授课时,以肺癌为例,整合突变、拷贝数、甲基化等多维度分子改变识别肺癌相关基因[5]。首先,学生需要了解肺癌这个疾病的背景知识,了解不同分子改变的内涵;其次,要获得肺癌患者的数据,需要到公共数据库,如The Cancer Genome Atlas等,搜集不同分子改变数据并进行处理;然后,根据一定的生物学假设,建立统计模型,应用到肺癌数据上;最后,进行癌基因的预测和验证。通过案例,引导学生思考,将不同的知识点进行融合利用,收到良好的教学效果。

4.3 科研教学一体化

计算系统生物学是一门新学科,知识处于不断更新中。教师在授课过程中需要引导学生学会检索文献、阅读前沿英文文献,重视学生的创新思维,提高学生学习的积极性。我院实行学业导师制,学生在大三年级进入各位老师研究的课题组。那么,在授课过程中,授课教师需要注重引导学生将理论知识应用到解决科研问题上,将科学研究和教学一体化,以科研促进教学,学以致用,让学生感受到学到的知识的用处。这样学生对课程内容会产生兴趣,兴趣是最好的老师,这将有助于学生创新思维的训练和科研时间能力的培养。

5 结语

总之,计算系统生物学教学目的是从大数据中挖掘有用的生物信息,并整合起来从整体上认识生物系统;用数学模型为生物系统建模,揭示生物机制和致病机制[6]。大数据时代下,精准医学的发展必然离不开计算系统生物学。通过该课程的授课,培养复合型的学生,提高学生的学习积极性、实践操作能力和解决实际问题的创新能力。同时,对我们任课教师也提出了更高的要求。授课教师需要不断提高自身素质,包括科研能力、教学水平等,积极和同专业的教师进行交流,不断地探索和完善计算系统生物学课程教学,培养具有跨越数理科学、生命科学、信息科学、医学等不同领域的优秀生物信息学人才。

参考文献

[1]刁妍妍,蔡超钱,蒋华良,等.计算系统生物学:理论、方法及在药物研发中的应用[J].生命科学,2010(10):1035-1042.

[2]程妍,刘仲林.计算生物学一门充满活力的新兴交叉学科[J].科学学与科学技术管理,2006(3):11-15.

[3]高亚梅,韩毅强.《生物信息学》本科教学初探[J].生物信息学,2007(1):46-48.

[4]王兵,姚益平,邢飞.计算系统生物学中并行随机仿真方法研究进展[J].计算机工程与科学,2010,32(9):134-139.

[5]张百红,岳红云.肿瘤的系统生物学观点[J].中国肿瘤临床,2012(16):1233-1235.

[6]徐强,王长亮,李胜.系统生物学——生命科学的新领域[J].中国医药导报,2008,5(26):20-22.

作者:顾云燕

系统生物学论文 篇3:

我国中医药系统生物学研究文献计量学分析

摘要:目的 探讨我国近10余年的中医药系统生物学研究状况,为科研工作者提供参考。方法 对我国正式发表的中医药系统生物学文献进行检索和筛选,分别从年度变化、地区分布、研究机构、来源期刊、研究领域等方面进行分析。结果 我国中医药系统生物学文献总量呈上升趋势,研究主要分布于中药化学物质组学、中医药基因组学、中医药蛋白质组学、中医药代谢组学和中医药信息学等领域,北京、广东、上海等地的研究处于领先地位。结论 我国对中医药系统生物学的研究文献呈逐年上升趋势,对该学科的认识不断提高。

关键词:中医药;系统生物学;发展动态;文献计量学

系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、蛋白质、代谢物等)的构成,以及在特定条件,如遗传的、环境的因素变化时,分析这些组分间相互关系的学科[1]。中医药同样是一个复杂的巨系统,中医药传统理论最具特色的就是“整体观”、“动态观”、“辨证观”,与系统生物学的研究思路不谋而合。积极引入系统生物学等新思路新方法,将可能成为推动中医药现代化探索的一个突破口[2]。本研究采用文献计量学方法,对我国中医药系统生物学领域相关文献从年度变化、地区分布、研究机构、来源期刊、研究领域等方面进行统计分析,旨在了解该领域的研究现状和发展趋势,为后续的研究提供参考。

1 资料与方法

1.1 数据来源

纳入分析的文献来自中国期刊全文数据库(CNKI)、中文科技期刊数据库(VIP)、中国博士学位论文全文数据库(CDFD)、中国优秀硕士学位论文全文数据库(CMFD)。

1.2 检索策略

选择与系统生物学相关的自由词“系统生物学”、“生物信息学”、“生物网络”、“基因组学”、“蛋白质组学”、“代谢组学”、“比较基因组学”,另外选择与中医药相关的自由词“中医”、“中药”、“中草药”、“针灸”、“方剂”、“复方”、“配伍”、“性味”、“辨证”、“证候”。检索式:(“系统生物学”or“生物信息学”or“生物网络”or“基因组学”or“蛋白质组学”or“代谢组学”or“比较基因组学”)and(“中医”or“中药”or“中草药”or“针灸”or“针刺”or“方剂”or“复方”or“配伍”or“性味”or“辨证”or“证候”)。检索时间范围:2000年1月-2012年12月。

1.3 纳入与排除标准

本研究纳入的文献均为涉及系统生物学和中医药交叉学科的国内期刊、会议论文和学位论文;若内容有雷同,经判断为同一研究后,选择资料最完整的文献。剔除:①通知、短讯、动态、消息、新闻报道等;②不属于系统生物学和中医药相关研究的文献;③资料来源不清、主要数据缺失的文献。

1.4 统计分析

检索结果为文献全文,经过人工整理、拆分,提取文献的题名、发表年代、作者、研究机构、期刊名称、主题词等内容并录入Excel进行统计。文献逐年发表量采用SPSS17.0统计软件进行相关分析和回归分析。高被引文献采用普赖斯定律 确定(Mp为高被引论文被引频次的最小值,Npmax为被引频次最高论文的被引频次)[3]。

2 结果

对下载的所有文献进行数据的筛选和清理后,共纳入文献1348篇,其中期刊论文760篇、会议论文243篇、学位论文345篇。

2.1 文献年度发表量分析

结果显示,2000-2004年我国中医药系统生物学文献增长缓慢,且平均每年只有大约70个研究机构参与研究。2005年后逐渐增多,发文数量和发文机构均呈现快速增长趋势。见表1。

2.2 文献发表地区分析

按照文献中提取的发文机构所在的地理位置来确定发表文章的地区,并使用地区发文总数、地区单独发文数、地区合作发文数3个指标来分析不同地区的文献分布。经统计,发文最多的是北京(346篇),最少的是海南(1篇)。发文总数排名前10的地区见表2。1348篇文献中由多个地区合作完成的文献有251篇,占总文献数的18.6%,由一个地区单独完成的文献数为1097篇,占总文献数的81.3%。地区单独发文数最高的是北京(283篇,20.9%),其次是广东(163,12.1%)和上海(108篇,8.0%);在多地区合作完成的文献中排名前3位的是北京(63篇,4.7%)、广东(39篇,2.9%)和上海(30篇,2.2%)。说明北京、广东、上海为我国中医药系统生物学研究的核心地区。发文量高的4个地区增长趋势见图1。

2.3 文献发表机构分析

按照文献中提取的作者所在单位来确定发表文章的研究机构(同一机构的不同部门、更名机构、合并机构计为一种)。经统计,1348篇文献出自367个研究机构。使用机构发文总数、机构单独发文数、机构间合作发文数3个指标来分析不同机构的文献分布。发文总数排前10位的机构见表3。单个机构发表的文献数为1007篇(74.7%),机构间合作的文献数为341篇(25.3%)。虽然从文章总量上来看单个机构的发文数量远远大于机构间合作发文数量,但是从图2所示的增长趋势图可以看出,2008年后单个机构的文章增长率呈下降趋势,而机构间合作的文章增长率却一直呈总体上升趋势。

2.4 文献发表期刊分析

1348篇中医药系统生物学文献分别发表在225种期刊上(更名期刊1种),其中发文总量排在前3名的期刊分别为《世界科学技术-中医药现代化》53篇,《中国中西医结合杂志》34篇,《中华中医药学刊》32篇。收录文献≥20篇的共有9种期刊,见表5。这些期刊虽然只占全部期刊的4%,但其载文量却占总文献量的18.6%,是发表中医药系统生物学的核心期刊。

2.5 文献关键词分析

科技论文的关键词是能反映论文主题概念的词或词组。我们提取到1348篇文章的关键词共7231个。通过合并相同的关键词(如“NEI”和“神经内分泌免疫”),我们对关键词重新进行了整理,选择最能代表其含义的词语纳入统计。出现频率最高的30个关键词见表5。

2.6 基金资助情况

1348篇文献中有512篇获得了基金资助,占论文总数的38.0%。其中获得国家级基金支持的有275篇,占基金资助论文的53.7%,占论文总数的20.4%,获得省、市级基金支持的有202篇(39.4%,14.9%),获得其他基金支持的有35篇(2.6%)。

2.7 高被引文献情况分析

根据普赖斯定律可以算出在纳入统计的文献中被引频次≥9的为高被引文献(Mp=9.38,Npmax=157)。1348篇文献中被引频次≥9的论文共188篇。高被引论文排名前10位的文献见表6。

3 讨论

通过对上述我国中医药系统生物学相关文献的分析我们发现,截止到2012年,中医药系统生物学说研究文献积累量-时间曲线符合线性增长规律,中医药系统生物学研究文献的数量维持一个固定的文献增长量,形成了本研究领域的核心研究地区、核心研究机构和核心期刊等。

从文献年度发表量来看,2000-2012年中医药系统生物学的发展分为两个阶段。第一阶段是2000-2004年,为文献的平稳增长期,此阶段文献增长缓慢,年均发文量32.2篇;第二阶段是2005-2012年,为文献的“快速增长期”,年均发文量骤增为148.3篇。

从文献发表地区和研究机构来看,北京、广东、上海无论是从发文总数、地区单独发文数,还是地区合作发文数来看,都是排在前3名的地区,说明北京、广东、上海为我国中医药系统生物学研究的核心地区。广州中医药大学、北京中医药大学和中国中医科学院是发文量最高的3个机构,在地理上位于发文量前2名的北京和广东地区。排名前10的研究机构,大多数为中医药类大学和研究机构,说明对中医药系统生物学的研究以大学和科研机构为主。另外,各个研究机构间合作发文的数量在逐年增长,说明一方面有越来越多的研究机构参与到中医药系统生物学的研究中,另一方面各个机构间的技术合作和交流正逐步加强。

从文献中提取出的出现频率最高的30个关键词中可以看出,大部分关键词都属于中药化学物质组学、中医药基因组学、中医药蛋白质组学、中医药代谢组学、中医药信息学等研究领域,说明这5个领域是我国中医药系统生物学的研究热点。从基金资助情况来看,中医药系统生物学研究已经在国家和省市层面上受到了高度的关注,且研究正逐年深入。通过高被引文献的分析可以看出,清华大学虽然发表的相关文献总数不多,但是质量却很高。这说明清华大学作为传统中医药类大学和研究机构之外的另一股重要力量,正在对中医药系统生物学的研究发挥着越来越重要的作用。

总之,经过十几年的发展和积淀,国内对中医药系统生物学的认识不断提高,并且达到了一定的研究水平,形成了以中药化学物质组学、中医药基因组学、中医药蛋白质组学、中医药代谢组学、中医药信息学为主的研究方向,而对其进一步的研究,必将为中医药现代化注入新的活力,从而推动中医药学以及未来系统生物医学的发展。

参考文献:

[1] Hood L. A personal view of molecular technology and how it has changed biology[J]. J Proteome Res,2002,1(5):399-409.

[2] 王永炎.系统生物学与中医药的发展——中医药研究中系统论与还原论的关联关系[J].世界科学技术-中医药现代化,2007,9(1):70-73.

[3] 刘雪立,王兆军.2004-2008年我国情报专题研究高被引论文的统计与分析[J].情报杂志,2010,29(1):64-67.

(收稿日期:2013-08-07,编辑:华强)

作者:翟兴等

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