换一批摘要生物制造是使用工程细胞实现化学品、医药、能源、材料产品的规模化生产,也是应对全球环境危机,实现"双碳"目标,推动经济社会绿色转型的一种新兴生产力.高效设计并构建工程细胞需要精准、全面的数字细胞模型.测序仪、质谱、光谱、微流控等前沿装备的迭代升级,数据科学、人工智能、自动化等高新技术集群的突破性进展,使得细胞组分动态变化的精确测量、海量生物数据的快速获取、细胞过程数理模型的精准构建成为可能.本文系统归纳了系统生物学中细胞建模的数理框架:首先从网络拓扑、随机过程、动力学方程等维度剖析了常见数学模型架构及其使用范围,继而分类评述了生长分裂、形态发生、DNA复制、转录调控、生化代谢、信号转导、群体感应等单一细胞过程的建模策略,重点探讨了整合多个细胞过程构建全细胞模型的研究进展,最后讨论了数据不足、机制解析不充分、多维数据整合困难、计算复杂度指数增长等限制细胞生命过程数学刻画的若干关键挑战.本文汇总了系统生物学中细胞生命过程精确模拟的数理基础,增进了对细胞运作分子机制的理解,对未来工程生物的设计与构建具有重要意义.
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关键词
生物制造细胞生命过程数学模型系统生物学全细胞模型biomanufacturingcellular processmathematical modellingsystems biologywhole-cell model
栏目名称
DOI
10.13345/j.cjb.250061
发布时间
2025-05-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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