系统免疫学,在这么一个新诞生的系统生物学的子学科中，研究人员正在寻求应对错综复杂的免疫系统的科学问题，试图从大量的数据集中提炼出一些有实际应用意义的精华
寄生蠕虫对人体防御系统影响研究
丽莎•伊斯拉尔松（Lisa Israelsson）把头埋在手中，粉红色的头发从指间漏出来。她输错了电脑的密码，现在找不到她正在研究的1,511,104个数据点了。但是，这仅仅是她最小的担忧，一旦找回了这些信息，她还要确定，它们意味着什么。
这些数字排列在一个47,222行、32列的电子表格中。每列数据对应一个免疫系统缺陷者的血液样本。每份样本都经过处理，置于一个微阵列芯片上。这种芯片“印”有47,222种独一无二的DNA分子，可以检测出样本中哪些基因有活性，哪些无活性，还有哪些处于不正常的水平。对于伊斯拉尔松这样一个没有多少计算生物学研究经验的免疫学博士后而言，处理所有的信息，将其转化为整齐的图表作为每个人的免疫系统状况的“快照”，需要花费她大约一周的时间。
幸运的是，伊斯拉尔松可以求助于她的实验室的其他研究人员，其中包括分子生物学家、生物统计学家、生物信息学家，还有一个曾经为不丹政府设计过一套电子计费系统的软件工程师。这个实验室位于华盛顿州，西雅图的贝纳罗亚研究中心，由系统免疫学家达米安•乔萨贝尔（Damien Chaussabel）领导。使用对免疫系统的读数――如伊斯拉尔松正在准备的那份，实验室着眼于研发与败血症、狼疮等免疫相关疾病状况的分子信号，以给病人更好的诊断，并预测他们对药物和疫苗的反应。
系统免疫学的兴起
乔萨贝尔领导的这个跨学科合作团队是系统免疫学领域的一类典型。系统免疫学是对系统生物学的一个新兴分支的宽泛定义。系统生物学衡量基因、蛋白质和细胞等分子组成在某个系统内的相互作用，这个系统可以是一个生物组织，也可以是一个完整的有机体。系统生物学通过计算数学方法，对系统进行描述，并预测当其组成成分受到干扰时的表现。
直到几年前，系统生物学的主流还是对酵母细胞和肿瘤的研究，它们组成成分的数量都在易管理范围内。但免疫系统具有几十种不同的细胞类型、几百种分子交叉通路和信号，对其建模更加困难。然而今天，研究人员正在接受这项挑战。
系统方法可以帮助免疫学家进行预测。例如，免疫系统对特定的疫苗和药物如何反应：反应的方式会不会减轻疾病？或者，正在开发的药物是否会引起不良的副作用？
得益于系统生物学方法在癌症研究中的早期成功（包括诊断基因芯片的商业化）和大尺度分子分析技术的进步，系统免疫学正处于发展期：资金在增加，给处于职业生涯各个阶段的研究人员都创造了工作机会。虽然对学术界的人才需求主要来自美国，但在欧洲和亚洲也有机会。不仅如此，世界各地的制药公司也在招聘不同水平的系统免疫学家，帮助自己在免疫系统功能模型的基础上挑选出潜在的药物研发目标，或是检测临床试验中受试者的免疫系统。
伊斯拉尔松：每天都有新鲜的东西
在西雅图，距伊斯拉尔松研究数据集不远的地方，阿兰•阿德雷姆（Alan Aderem）的45人系统免疫学实验室正在迁离阿德雷姆同他人联合建立的系统生物学研究中心，前往他即将领导的西雅图生物医学研究所（SBRI）。这次搬迁是系统免疫学领域研究经费的增长的一个表现,比尔&梅琳达•盖茨基金会曾提供700万美元的资金，支持包含系统免疫学在内的领域，研究影响发展中国家的传染病。阿德雷姆的实验室将把他们的系统学方法引入西雅图生物医学研究所目前对于传染病的研究，包括艾滋病、疟疾、肺结核和利什曼病。
乔萨贝尔所在单位的研究经费主要来自美国国立卫生研究院（NIH）一项为期五年、数额为1亿美元的资金。这笔资金资助了得克萨斯州达拉斯的贝勒免疫学研究所，乔萨贝尔在那里工作到去年，目前也仍在兼职。资金同时还资助了美国6个隶属于NIH人类免疫项目联盟的研究中心。该联盟致力于生成人体免疫系统的分子信号及其对疫苗和感染的反应。
NIH对在该联盟外的系统免疫学研究也投入了数百万美元。例如，研究院中规模最大的系统生物学正式项目就是系统免疫学领域的，罗恩•热尔曼（Ron Germain）说。罗恩是马里兰州贝塞斯达的国家过敏和传染病研究所的一位免疫学家，曾在2008年参与推动了这项计划。他去年的项目研究预算有410万美元，雇佣了五个主要研究人员，随着项目的发展，还将聘请数十位博士后、技术员和其他工作人员。
但是，乔萨贝尔警告，正如任何新学科一样，系统免疫学只有证明了自己的成功才能继续发展，例如研究人员能拿出艾滋病病毒研究的新方法，或是对多种疾病的新型诊断测试。“在一个领域壮大前，要先有一些短期到中期的成果”，他说。不过，乔萨贝尔、阿德雷姆和其他同行都很看好系统免疫学在学界和业界的前景。阿德雷姆说：“在一个找什么工作都很难的环境中，优秀的系统生物学家还有很大的选择余地。”
全球未来之前景
美国之外的其他主要资助机构对待系统免疫学并不像美国国立卫生研究院那样热情，但是全球范围内的相关项目也开始萌芽。
例如，去年，新加坡免疫学联网的约翰·康诺利（John Connolly）开创了一个系统生物学实验室，重点研究人体免疫系统。他的研究小组雄心勃勃，目标是与制药公司和全亚洲的研究人员合作，监测临床试验中受试者的免疫反应，并确定能预测试验结果或副作用的分子信号。
欧盟的资助无法同人类免疫项目联盟相比，柏林的马克斯·普朗克感染生物学研究所免疫学主任克斯蒂芬·考夫曼（Stefan Kaufmann）表示。但是欧盟研究人员可以取得一些较小的系统免疫学项目资助。例如在考夫曼的实验室，有个结核病研究的部分资助来自结核病系统生物学计划（SysteMTb），这是一项去年开始启动的为期四年、价值1050万欧元（约合1520万美元）的项目，以欧盟研究基金组织为经费来源，汇集了纵贯欧洲13个研究所的系统生物学家和结核病专家。
学术界并不是机会在增加的唯一领域。全世界的制药业正在招聘系统免疫学家，从刚毕业的生物学、生物信息学、药效动力学和其他计算机领域专业博士，到做过多年博士后或科研团队成员的免疫学家和分子生物学家，都在他们的网罗之中。
这种近年来的需求增长是同药物研究预算整体收缩的趋势相一致的，所以还很难确定业界的就业机会是否能有整体增加，德布拉吉·古哈萨库塔（DebrajGuhaThakurta）警告说，他是总部位于西雅图的Dendreon生物工程公司的系统免疫组负责人。
工业界中对系统免疫学家的需求量最大的，是那些正在研发疫苗或其他作用于免疫系统（例如单克隆抗体）的介质的大型制药公司，阿德雷姆说。这些公司包括位于瑞士巴塞尔的诺华（Novartis），和总部设在巴黎的赛诺菲·安万特（Sanofi-aventis）。
怎样得到工作机会
对于那些有兴趣在系统生物学领域工作的人而言，在系统生物学和免疫学两个领域都要积累经验，阿德雷姆建议免疫学毕业的学生花些时间在系统生物学实验室里，而生物统计学家和生物信息学家这样的定量研究专家，则应该学一点免疫学。古哈萨库塔拥有生物物理学的博士学位，在申请Dendreon的工作前，花了六个月的时间进行阅读和学习免疫学。美国加州大学欧文分校等机构，也开始开设研究生课程，将系统生物学的培训与生物学的特殊领域相结合。
与其他领域相比，系统生物学实验室招聘了大量专职科研人员，比博士后的薪水高，工作也更有保障。以阿德雷姆的实验室为例，它雇佣了13个研究型科学家，这一设置旨在促进长期的合作。
申请者们会发现，在这个交叉学科领域研究中，团队协作和突破性思考的能力十分重要。特别是在业界，系统免疫学家们每天都要同化学家、药理学家和临床试验设计人员交流互动，这些能力因此更受珍视。古哈萨库塔还指出，业界似乎更加具有转化研究经验的科学家。
许多生物学家畏惧科研需要计算机的那一面，而计算机科学家也为生物学方面的问题所困扰。但是要在系统免疫学领域取得成功，“这两类群体都要准备走出自己的舒适区”，阿德雷姆说。
正是这种冒险的特质，使得伊斯拉尔松能在乔萨贝尔的实验室工作，能让她有机会对付系统免疫学的问题。伊斯拉尔松和她的同事，一个计算生物学家，正在进行数据计算。当他们完成任务后，伊斯拉尔松将开始学习使用软件，探寻人体基因中哪些会离群。她的工作永远不会无聊，伊斯拉尔松说，“每一天，都有新鲜的东西。”
资料来源 Nature
责任编辑 彦 隐
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本文作者夏洛特·舒伯特（Charlotte Schubert），西雅图市自由撰稿记者。