Cell丨中国衰老标志物研究联合体构建“衰老数字人体”

衰老，既是生命科学的基本谜题，也是现代医学面临的关键挑战。它不由单一基因或通路主导，而是受控于跨越分子、细胞、组织、器官乃至整个机体的高度交织的复杂网络。微观尺度的扰动在此网络中级联放大，最终驱动宏观的机体衰退与慢病进展。此外，个体差异使同龄人的健康储备截然不同；器官异步让不同系统的老化进程各有快慢。正因如此，衰老科学长期困于“描述多于预测、关联多于因果”的局限。要突破这一困局，不仅需要回答“一个人有多老”，更须明确“哪里先老、为何而老、如何干预”——这正是降低慢病负担、应对全球老龄化的核心科学命题。

2026年5月8日，Cell杂志发表了题为 Multimodal clocks of human aging 的研究论文，由中国衰老标志物研究联合体（Aging Biomarker Consortium，ABC）领衔完成。研究团队基于系统性整合理念，创建了可实施、可扩展的“衰老数字人体”全息框架，将多维度衰老数据映射至个体化的数字孪生原型。在首个概念验证中，团队对覆盖2019名18-91岁健康志愿者的四中心标准化队列（multicentric Chinese aging standardized, mCAS）进行了深度解析。通过严格统一的操作规程，研究采集了240余项临床生理参数与多层次分子表型数据，并实现了跨中心数据融合计算。在此基础上，研究首次系统构建了多模态、多层次、可解释的衰老时钟体系，由此生成一个可量化、可模拟、可干预的“衰老数字人体”框架。该框架不仅能精准预测个体的整体生物学年龄，还能绘制不同器官的老化速率差异及异步性图谱，并识别出凝血因子等衰老驱动分子。此外，研究还系统捕捉到多层次衰老相关特征，包括脑脊液体积随年龄显著降低、身体总水分持续下降、氧化应激代谢物累积、炎症-组织重塑通路持续激活，以及血管内皮稳态调控异常。这些发现从分子特征、体液稳态到代谢重塑，全面拓展了衰老评估的维度。上述成果充分体现了衰老生物学、老年医学、生物信息学、人工智能与工程科学的深度交叉融合。

衰老数字人体的构建遵循“读、算、调”三层递进逻辑，分别对应数字孪生中的状态感知、模型推演与决策执行。首先是“读”（状态感知）：依托mCAS标准化队列系统性获取多维度衰老数据。其次是“算”（模型推演）：利用多模态时钟将数据转化为可量化的生物学年龄与器官老化速率。其中，核心能力时钟（Core Capacity clock, CC-clock）整合240余项临床生理指标，用于刻画机体整体生理功能衰退；多模态时钟（Multimodal clock, MM-clock）引入注意力机制与Inception结构等深度学习算法，通过整合来自DNA甲基化、转录本、蛋白质、代谢物及肠道微生物等六个层级的分子表型数据，将预测时序年龄的平均绝对误差降低至3.87年；器官时钟（Organ-associated clock）则进一步依托无创“液相活检”策略——通过血浆中器官富集蛋白、临床检验与影像特征三方互证——独立评估六个器官的生物学年龄，首次定量揭示了器官衰老的异步性。最后是“调”（决策执行）：基于因果推断锁定可靶向的衰老驱动分子，为干预和延缓衰老提供明确的分子“开关”。

衰老数字人体的关键特征在于输出个体化的器官老化差异图谱，直接反映各器官内在能力、功能储备与弹性的衰减。该研究构建了脑、肝脏、肺、肌肉、血管、皮肤六个器官的独立衰老时钟。这些时钟均基于上述“液相活检”策略。基于此，研究发现器官衰老存在显著异步性，其中肝脏的衰老拐点早于大脑，提示代谢器官对早期衰老更为敏感。这使“同一个体的器官异步性”得以定量呈现，为风险分层与个体化健康管理提供了依据。进一步，通过广义加性模型与轨迹聚类，研究识别出40–50岁和60–70岁两个非线性变化窗口，后者伴随血压升高、骨密度下降及凝血通路显著激活，揭示了衰老加速的关键阶段及其分子基础。

该研究的一项关键机制突破在于从相关性走向因果性。研究团队在衰老波峰中锁定了多个凝血因子的协同上调，进而明确这些因子主要来源于衰老的肝脏；同时，在多模态时钟中观察到这些因子在老年个体中获得更高的注意力权重。体外实验发现，人主动脉内皮细胞经关键凝血因子处理后，出现典型的细胞衰老标志物升高、增殖停滞、血管形成能力破坏及炎症因子分泌增加。体内实验进一步确证，向中年小鼠注射代表性凝血因子F13B，可诱发主动脉、肝脏、心脏、肾脏等多组织的加速衰老与免疫炎症浸润。这些多维度结果系统证明，血浆中累积的特定凝血因子不仅是衰老的生物标志物，更是驱动血管及多器官衰老进程的核心分子。

面向临床转化，研究团队探索了基于血浆蛋白的代理时钟模型。结果显示，仅用一组代表性血浆蛋白即可近似重建核心能力时钟和多模态时钟，提示血液检测有望成为评估全身功能衰退与生物学年龄的可行路径。在疾病预测层面，器官特异性衰老时钟能够提前识别“超前老化”的器官，基于生物学年龄的风险分层有望比传统“已病”诊断模式更灵敏地实现衰老相关疾病的早筛早诊。在个性化干预层面，衰老数字人体提供了差异化的干预靶点：对于凝血因子驱动的血管老化个体，可探索靶向凝血通路；对于其他分子驱动类型，则可针对个性化的衰老通路特征，匹配不同的生活方式或药物干预。生活方式分析显示，保持合适的入睡时间、适量步行及规律摄入水果与生物学年龄减速相关，而吸烟、睡眠不足、高用餐频率则与加速衰老相关。此外，研究还基于孟德尔随机化分析识别出多个与衰老相关疾病存在因果关系的蛋白。

该研究标志着衰老科学从碎片化、描述性向标准化、系统性、因果性的范式转变。它证实了在统一标准下，基础与临床深度融合能够构建高精度、可转化的衰老数字人体，并提出了可量化的生物学年龄作为衰老干预与慢病管理的临床终点参考，为衰老干预药物研发和健康老龄化策略提供了可操作、可追踪的核心评估指标。这一框架不仅回答了“一个人老得有多快、哪个器官先老”，更在因果层面揭示了“为什么老”以及“从哪里干预”。

当前，衰老数字人体正从多个维度持续迭代：引入纵向数据以提高对疾病预测与干预措施的敏感性，纳入不同生活环境的人群以增强代表性，并开发基于干血斑检测或可穿戴设备的低成本方案与友好界面以促进临床应用。横断面数据的局限、凝血因子抑制剂尚未完成的体内验证等问题，正通过前瞻性队列与临床研究加以解决。团队正优化技术路径，推动衰老数字人体从评估、预测迈向干预。未来，它或成为每个人可及的动态健康孪生引擎——覆盖健康与疾病人群，实时评估衰老状态，预警疾病风险，为个性化干预提供决策支撑，最终开启标准化、可转化的健康老龄化新路径。

该研究由中国科学院动物研究所、中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）、首都医科大学宣武医院、温州医科大学附属衢州医院、上海交通大学医学院附属仁济医院、南昌大学第一附属医院、同济大学、四川大学华西医院等多家单位协同完成。

附：中国衰老标志物研究联合体（ABC）——成立于2022年，汇聚基础、临床与交叉学科背景的学者，致力于人类衰老标志物的发现与临床转化。联合体已在《细胞》、《自然·医学》、《自然·衰老》、《自然综述·分子细胞生物学》等期刊发表系统性成果，并发布了覆盖脑、心脏、骨骼、血管、肝、脂肪、骨骼肌、听觉系统、视觉系统等多个器官系统的衰老标志物专家共识，形成了从标志物框架到临床应用的学术闭 环。由联合体牵头启动的X-Age项目（“耄耋”计划）已搭建“耄耋1.0”框架，为衰老研究的标准化与国际化提供参考。

原文链接： https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.025

制版人： 十一

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