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中文摘要：
自然基因调控网的复杂性排除了定量、定性分析的可能性，而基于生物工程技术合成的基因调控网（即工程基因调控网）为揭示基本的细胞过程提供了很好的研究平台，也受到了分子生物学、合成生物学、转化医学、控制论等研究领域的广泛关注。针对当前合成生物网络仍处于发展初期，特别是工程基因调控网的设计原理仍不成熟的问题，我们从不同的角度（包括基因表达调控的基本过程，工程基因调控网的生物功能、人工控制策略、生物层次及使用方法，以及借鉴自然基因调控网的构成原理等）深入研究了工程基因调控网的设计原理，获得了一批研究成果。首先，总结出单细胞基因调控网的设计原理，理论上给出了产生振动、双稳、可激励调控网应具备的条件，特别是提出基于网络结构分类基因振子的思想；其次，初步总结出多细胞基因调控网的设计原理，并揭示出多细胞系统取得群体行为的生物物理机制，如发现不同的顺式调控构件驱动不同的细胞图案。此外，系统分析了基因调控模块的结构与功能之间的关系，并给出网络结构产生鲁棒生物功能的理论判据。这些研究成果为理解细胞内部过程、总结出合成生物学的设计原理奠定了基础，在生物制药、人造器官、基因理疗等领域具有潜在的应用前景。
结论摘要：
英文主题词gene regulation;engineered gene regulatory network;design principle;network module;mathematical modeling
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