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系统生物学领域的先驱——莱诺伊·胡德（LeroyHood）提出了一个将系统生物学完美应用于医学领域的设想：一名患者躺在**，正准备接受一场手术。
首先，护士给患者抽血。
随后，对患者的血样进行分析，获得了其机体功能与健康状况相关的生化、基因与蛋白的完整信息。
根据这些信息，计算机可以在几分钟之内推算出这名患者可能罹患的所有疾病、相应症状、治疗策略或进一步的检查建议——这便是个性化医学。
这在几年前曾是遥不可及的梦想，而现在只是时间早晚的问题（尽管具体时间仍不能确定）。
癌症研究领域的研究人员已经可以利用先进的蛋白质与DNA技术对实体瘤患者进行检测，及时发现其血液中数量微小的癌细胞（在实体瘤患者体内，不断生长的肿瘤需要周围的毛细血管为其提供营养，而少数肿瘤细胞则会通过毛细血管不断地进入血液系统中）。
药物研究人员正是利用这些方法来研发新的广谱性抗癌药物。
鉴于活细胞具有动态的特性，若想在生命过程中（例如在干细胞的分化过程中）实现对单个蛋白的追踪，需要对一种或多种蛋白进行标记，并对它们进行实时观察。
在既往研究中，人们常使用绿色荧光蛋白等分子作为标记物。
然而，此类标签蛋白的分子量可能比目标分子还要大许多倍，可能会对目标分子的正常活性产生干扰。
如今，我们可以使用微小的无机球（量子点）进行标记，这些标记物体积十分微小（如图1所示），因此可以直接穿过细胞膜。
纳米技术是在原子或分子尺寸上操纵物质的科学，主要涉及长度在1～100纳米（DNA链的直径为2纳米）的物质的相互作用。
在这种微观尺寸下进行工作的巨大优势在于反应速度极快，就如同细胞中发生的反应一般。
这一新兴的研究领域已开始应用于疾病的分子分析，其未来的应用方向包括对突变基因的显微操纵，细胞内生物传感器的构建，以及DNA计算机的制造等。
可以想象一下，有朝一日我们所吃下的药物不再只是一粒简单的药片，而可能是一个装有纳米机器人的胶囊，它可以发现癌细胞的DNA并对其进行重构，或及时消除那些威胁生命的病毒。
外科纳米机器人可以对遗传疾病患者的细胞进行矫正，也可以将受影响的器官进行重组。
人造生命
所有的活细胞之间都存在千丝万缕的联系，因为他们共享一套相同的遗传密码，并且存在少量高度保守的蛋白序列。
这一现象提示我们，所有现代生命体都起源于同一始祖生命体。
在地球形成之初，温度骤降形成了一个极端的化学与物理环境，如同一个大型实验室。
细胞的组成成分——DNA碱基、氨基酸，以及DNA与蛋白的小型聚合物，都是在那个时代创造出来的。
而到了现在，我们已进入了一个利用各大元素创造完整生命的时代。
在进行分裂之前，细胞需要先将其所有分子进行复制，这一过程需要依赖各种“软件”
以及复杂蛋白质合成的“机器”
进行运作。
因此，一个细胞至少需要具备以下元素：一个容纳性结构；一组含有基因的DNA序列，可进一步编码形成不同的蛋白，以进行简单的化学反应；以及最重要的，能够将这些过程结合在一起，并能持续地完成自我复制。
脂质分子可以自发组装成原始的膜结构，从而形成球状结构以保护并浓缩其内容物。
我们也已经可以在实验室中成功创造出协助蛋白质合成的人工核糖体，以及含有功能性合成基因组的无核细胞。
最近，生物工程师合成出了一种光合泡剂，其中含有多种光合酶，可将98％的太阳能转化为糖类。
总之，这些生物技术的应用方向主要是对自然生命过程进行模仿。
而我们是否能够重建出完整独立的生命仍不确定，但是这些工作可以帮助我们进一步理解生命的含义。
生长的四肢
在我们的身体里，只有肝脏能够实现一定程度的自我再生，但当我们从海星或蝾螈身上砍下一段肢体后，它们却能重新长出新的肢体。
因此，我们开始对这一类生物进行研究，试图去阐明其在成体阶段仍可实现四肢再生的分子信号通路。
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