复旦多学科交叉融合团队首次绘制人类健康与疾病代谢组图谱，可预测数百种疾病

北京时间2025年9月19日，复旦大学附属华山医院郁金泰教授团队联合复旦大学类脑智能科学与技术研究院程炜研究员/冯建峰教授/尤佳青年研究员团队，进一步绘制了人类遗传/健康/疾病代谢组图谱，相关成果同一时间分别以《274,241成人的人类健康和疾病血浆代谢组图谱》为题发表于Nature Metabolism《自然代谢》，以《254,825人的血浆代谢组学遗传结构》为题发表于Nature Communications《自然通讯》。

两项研究系统解析了血浆代谢物与千余种疾病、3000余种人类表型以及人类遗传的全方位关系，描绘了血浆代谢物在疾病和衰老过程中的变化轨迹，明确了血浆代谢物作为疾病诊断预测标志物的价值，并最终确立了可用于疾病干预的潜在代谢物靶点。研究同时搭建了开放的图谱资源检索平台，该平台可为全球科研人员提供资源，包括疾病生物标志物发现、预测模型构建和创新治疗靶点筛选。这些工作加深了我们对血浆代谢物与人类健康/疾病/遗传的理解，为精准医学提供了科学依据。

人类健康与疾病代谢组图谱数据库平台

此项研究首次系统解析代谢物与人类健康疾病的关系。

代谢物（比如血糖、血脂、某种特定氨基酸的浓度等）反映了遗传与环境之间的复杂相互作用，是评估人类健康与疾病的重要指标。近年来，代谢物研究已取得诸多进展。然而我们仍面临重要问题，众多人类表型间是否存在特异或共享的代谢物？疾病发生前代谢物如何变化，变化发生于何时？代谢物如何助力全面人类疾病谱中的鉴别诊断？疾病与代谢物之间是否存在因果关系及共享的遗传基础？随着代谢组学技术的发展和人工智能（AI）算法的进步，华山医院神经内科郁金泰教授团队联合复旦大学类脑智能科学与技术研究院组建的多学科交叉融合创新团队，结合大规模表型数据，首次系统解析代谢物与人类健康疾病关系，并绘制相关图谱。

代谢物与既往/新发疾病关联曼哈顿图

该研究系统评估了 313 个血浆核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）代谢物指标与 527 种既往疾病、859种新发疾病的关联，共获得52,836个显著的代谢物–疾病关联。其中，大粒径 LDL 中胆固醇/总脂质比例（L-LDL-C%）与疾病关联数量最多，覆盖526种疾病；其次是大粒径 LDL 中甘油三酯/总脂质比例（L-LDL-TG%），提示脂质代谢紊乱在多系统疾病中具有普适影响。

此外，研究还覆盖991项健康相关表型与2,151项影像表型，共识别73639 个显著关联。其中，健康相关表型发现62,887个关联对，主要集中在饮食与食物偏好和身体测量两大类；例如，高光散射网织红细胞计数与多达278种代谢物相关，其中，ω-6 脂肪酸占比（omega-6%）与其呈显著负相关，反映血脂构成与造血指标紧密耦合。影像表型方面共发现10,752个关联，心脏与主动脉功能相关的关联数量最多；具体而言，血浆肌酐与肾脏 MRI特征显著相关，极大粒径 HDL 中甘油三酯比例（XL-HDL-TG%）与腹部器官表型紧密关联；在脑影像中，糖蛋白乙酰基和不饱和脂肪酸与多项皮层下体积指标相关。总体来看，脂蛋白的脂质成分脂质、脂肪酸与相关比值贡献了最多的关联。

通过巢式对照研究分析，研究系统绘制了疾病发病前15年的代谢物变化轨迹，发现其中超50%代谢指标在疾病确诊10年前甚至更早出现差异，脂肪酸不饱和度等在发病前5年内变化更为集中。例如，血液中大粒径LDL甘油三酯比例（L-LDL-TG%）在超过240种疾病中提前十年发生异常，为疾病早期预警提供了可能。

为了揭示代谢随年龄的动态变化，研究团队采用DE-SWAN分析，发现在46岁和64岁两个关键年龄节点血浆代谢物会出现“断崖式”的变化，提示代谢组在中年和老年阶段可能经历两次系统性重塑。这些发现不仅为理解衰老机制提供了线索，也为分年龄的健康管理和干预策略提供了依据。

在机制探索方面，研究结合全基因组关联研究与孟德尔随机化分析，识别出454对潜在因果的代谢物与疾病关系，其中402对获得遗传共定位分析支持。例如，白蛋白水平与慢性肾病、溃疡性结肠炎等疾病呈正相关；而小粒径HDL中游离胆固醇比例（S-HDL-FC%）则表现出显著保护效应。其中，PCSK9位点在LDL/VLDL代谢与冠心病中发挥关键作用，为新药靶点开发提供了方向。

同期，团队开展了迄今规模最大的血浆代谢组遗传研究，系统整合了代谢组、全基因组和全外显子组数据，衡量了常见和罕见突变对代谢物水平的影响，刻画了代谢物及相关比值的复杂遗传结构，为基于遗传机制的精准医学提供了科学依据。

研究通过遗传共定位分析发现72,538个代谢物-疾病对存在共享遗传调控机制，进一步运用双向孟德尔随机化分析确定了36个具有潜在因果关联的代谢物-疾病对。其中，团队首次发现了血浆醋酸盐水平与房颤房扑风险呈负相关，ACAD10基因中的rs4766897变异可能是关键调控位点。这些发现从遗传学角度为理解代谢在疾病发生发展中的作用机制提供了证据，有望为临床诊疗和新药开发提供潜在的生物标志物。

原标题：《复旦多学科交叉融合团队首次绘制人类健康与疾病代谢组图谱，可预测数百种疾病》

栏目编辑：陆梓华 图片来源：复旦大学

来源：作者：新民晚报 张炯强