细胞信号转导网络的建模和系统分析

随着细胞生物学进入后基因组时代，一个关键且迫切需要解决的问题就是如何理解细胞网络作为非线性动态自治系统的复杂性、系统内在的控制机理和系统的鲁棒性。细胞网络的建模与控制机理分析是生命科学和信息技术相结合的研究热点。本项目从信息科学和控制工程的观点出发研究细胞网络，以NF-κB信号转导网络为对象，利用参数灵敏度分析、非线性动力学分析和鲁棒控制分析等方法研究系统的动态特性，分析其鲁棒性、振荡特性及各部分间的相互作用，确定影响系统特性的重要因素，简化模型。结合Kalman滤波、输出残差概率密度函数控制、自适应观测器设计和多目标优化技术探索新的参数估计方法，对复杂细胞网络模型的参数进行有效估计。提出鲁棒性原则指导实验设计。项目研究为从系统层面理解与分析细胞网络行为提供新的框架，为揭示细胞信号转导网络的内部规律、合理设计药物提供有力的支持，也为复杂系统的建模、控制和优化提供新的理论和方法。