생물학은 전통적으로 한 번에 하나의 유전자, 하나의 단백질 또는 하나의 경로를 연구해 왔습니다. 시스템 생물학은 다른 접근 방식을 취합니다. 시스템 생물학은 생물학적 시스템 전체를 구성하는 요소들 간의 상호작용을 연구합니다. 유전자, 단백질, 대사산물의 네트워크가 어떻게 상호작용하여 단일 요소로는 설명할 수 없는 현상을 만들어내는지를 탐구합니다. 전체는 부분의 합보다 크다는 것입니다.

이 분야는 대규모 데이터에 의존합니다. 유전체학, 전사체학, 단백체학, 대사체학은 방대한 데이터 세트를 생성합니다. 계산 모델은 이러한 데이터를 네트워크와 시뮬레이션으로 통합합니다. 이 모델들은 약물이나 돌연변이와 같은 교란에 시스템이 어떻게 반응하는지 예측합니다. 또한 개별 구성 요소에서는 명확하게 드러나지 않는 새로운 특성을 식별합니다.

시스템 생물학은 다양한 분야에서 활용됩니다. 의학에서는 단일 유전자가 아닌 네트워크를 분석하여 약물 표적과 바이오마커를 식별합니다. 미생물학에서는 박테리아가 항생제에 어떻게 반응하는지 모델링합니다. 암 연구에서는 종양 성장을 유도하는 신호 전달 네트워크를 연구합니다. 생태학에서는 종간 상호작용을 모델링합니다. 이 접근 방식은 전체론적이고 정량적입니다.

당면 과제는 복잡성과 데이터 통합입니다. 생물 시스템은 잡음이 많고, 역동적이며, 상황에 따라 달라집니다. 모델은 단순화된 것이며, 서로 다른 출처의 데이터는 비교 가능하지 않을 수 있습니다. 하지만 시스템 생물학은 성숙 단계에 접어들면서 우리가 생물학을 바라보는 방식을 바꾸고 있습니다.