A Systems Biology Approach to Blood

سیستم خون چند مقیاسی است، از ارگانیسم گرفته تا اندام‌ها تا سلول‌ها تا مسیرهای سیگنال دهی درون سلولی تا برهمکنش‌های ماکرومولکول‌ها. خون از سلول‌های در حال گردش، قطعات سلولی (پلاکت‌ها و ریزذرات) و ماکرومولکول‌های پلاسما تشکیل شده است. سلول‌های خونی و تکه‌های آن‌ها از یک فرآیند بسیار منظم، خون‌سازی، ناشی می‌شوند. خونسازی قطعی در مغز استخوان اتفاق می‌افتد، جایی که سلول‌های بنیادی پرتوان باعث ایجاد دودمان‌های متعدد سلول‌های بسیار تخصصی می‌شوند. خونسازی بسیار پربازده و به طور مداوم بازسازی می شود، به یک محیط کوچک از سلول های مزانشیمی و عروق خونی نیاز دارد.

یک رویکرد زیست شناسی سیستمی به خون به سه بخش اصلی تقسیم می شود: اجزای اساسی، فرآیندهای فیزیولوژیکی، و کاربردهای بالینی. با استفاده از خون به عنوان پنجره، می توان سلامت و بیماری را از طریق این جعبه ابزار منحصر به فرد با مایعات بیولوژیکی واکنش پذیر که همودینامیک غالب دیواره های عروق و انواع مختلف سلول های خونی را منعکس می کند، مطالعه کرد. بسیاری از بیماری‌های خونی، نادر و رایج، می‌توانند با استفاده از رویکردهای زیست‌شناسی سیستمی با نتایج موفقیت‌آمیز و در نتیجه مدل‌های ایده‌آل برای پزشکی سیستم‌ها مورد بهره‌برداری قرار گیرند. مهمتر از آن، خونسازی یکی از بهترین سیستم های مطالعه شده را با بینش در مورد زیست شناسی سلول های بنیادی، تعامل سلولی، توسعه ارائه می دهد. برنامه نویسی و برنامه ریزی مجدد خطی که هر روز تحت تأثیر بالغ ترین و شناخته شده ترین شبکه های نظارتی است.

The blood system is multi-scale, from the organism to the organs to cells to intracellular signaling pathways to macromolecule interactions. Blood consists of circulating cells, cellular fragments (platelets and microparticles), and plasma macromolecules. Blood cells and their fragments result from a highly-ordered process, hematopoiesis. Definitive hematopoiesis occurs in the bone marrow, where pluripotential stem cells give rise to multiple lineages of highly specialized cells. Highly-productive and continuously regenerative, hematopoiesis requires a microenvironment of mesenchymal cells and blood vessels.

A Systems Biology Approach to Blood is divided into three main sections: basic components, physiological processes, and clinical applications. Using blood as a window, one can study health and disease through this unique tool box with reactive biological fluids that mirrors the prevailing hemodynamics of the vessel walls and the various blood cell types. Many blood diseases, rare and common can and have been exploited using systems biology approaches with successful results and therefore ideal models for systems medicine. More importantly, hematopoiesis offers one of the best studied systems with insight into stem cell biology, cellular interaction, development; linage programing and reprograming that are every day influenced by the most mature and understood regulatory networks.