6月 CNS文献精选
1 ▏Metabolomics
统计与机器学习锁定乳腺癌代谢指纹
2 ▏Metabolites
非小细胞肺癌转移的血浆代谢组特征解析
3 ▏Scientific Reports
血清代谢组揭示结直肠癌分型并预测XELOX疗效
4 ▏International Journal of Cancer
南非城市黑人女性血清代谢物与乳腺癌风险的关联研究
5 ▏European Journal of Preventive Cardiology
代谢组学增强 SCORE2 10年心血管风险预测
6 ▏International Dental Journal
唾液二肽与农残揭示2型糖尿病患者内外源耦合
7 ▏Trends in Endocrinology & Metabolism
代谢组学助力乳腺癌生物标志物发现研究
8 ▏Nutrition Reviews
代谢分型驱动2型糖尿病个性化营养新范式
9 ▏Communications Medicine
可解释 AI+蛋白质组学革新血管风险评估与标志物发现
10 ▏Cell Reports Medicine
肿瘤-血浆外泌体蛋白质组学分析鉴定结直肠癌诊断标志物组合
统计与机器学习锁定乳腺癌代谢指纹
Comprehensive statistical and machine-learning framework for identification of metabolomic biomarkers in breast cancer
2025 年 6 月 14 日，印度浦那Savitribai Phule大学Rahangdale课题组发表了一套面向乳腺癌早筛的“统计-机器学习”一体化流程。团队从Metabolomics Workbench公开数据库提取 142 例女性血浆H-NMR光谱数据（癌症 71 例，健康 71 例），共计 228 个代谢峰。首先采用Combat-batch与PQN方法分别完成批次效应和稀释度的双重归一化，并通过Shapiro-Wilk与Levene检验剔除分布异常的代谢峰；随后，研究团队在 70% 的训练集中使用递归特征剔除（RFE）与随机森林（RF）算法，结合 500 次自助重抽，初步筛选出 18 个具有稳健性的代谢特征。随后，研究者依据特征重要性进一步压缩变量，构建由 6 种代谢物组成的最小判别组合：PC 34:2、PC 36:1、胆碱、次黄嘌呤、色氨酸和犬尿氨酸。基于岭回归分类器构建的集成模型在独立验证集中实现了 83% 的准确率和 0.88 的AUC，且对年龄、BMI、雌激素状态等变量表现出良好的鲁棒性。功能富集分析显示，胆碱-磷脂翻修通路与色氨酸-犬尿氨酸旁路存在并发激活，提示乳腺癌在膜合成与免疫耐受过程中发生双重代谢重塑。目前，研究团队已在ResearchGate平台同步发布了全套分析代码与关键阈值文件，为多中心质谱验证实验提供了便利的复现条件。
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非小细胞肺癌转移的血浆代谢组特征解析
Characterizing plasma-based metabolomic signatures for metastasis in non-small-cell lung cancer
美国威斯康星大学综合癌症中心Manlu Liu课题组发布一项纵向液体活检研究：纳入 70 例局部期非小细胞肺癌（NSCLC）患者，自放化疗起始后每 4 周采集一次血浆样本，累计共收集 310 份血浆。团队采用FIE-FTICR-MS高分辨飞行时间质谱捕获 6000+ 代谢峰，经OPLS-DA初筛出 162 个显著差异物，结合elastic-net回归与 10 折交叉验证，锁定 21 种核心分子（kynurenine、LPC 18:0、15-HETE、BCAA 等）。基线模型即可预测患者在 12 个月内发生远处转移，其表现达到AUC 0.87，灵敏度 0.82，特异度 0.79。纵向聚类分析进一步显示转移组鞘脂与支链氨基酸呈单调升高，而柠檬酸循环中间体持续衰减，提示肿瘤-宿主代谢从氧化磷酸化转向脂质与氨基酸合成。体外敲低AhR证明，kynurenine-AhR-NF-κB信号轴可驱动上皮-间质转化（EMT）与细胞迁移。药物筛选进一步发现，AhR拮抗剂CH-223191可显著抑制转移性肺癌细胞的侵袭能力。研究团队建议，将该 21 种代谢物组成的分子面板与低剂量CT联合使用，有望实现“代谢-影像”双模态的早期转移监测。目前，作者已在GitHub平台公开全部分析脚本与原始峰强数据，支持多中心研究的快速复现与验证。
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血清代谢组揭示结直肠癌分型并预测XELOX疗效
Serum metabolomics to identify molecular sub-types and predict XELOX efficacy in colorectal cancer
日本名古屋大学肿瘤代谢中心Yi Zhang团队针对 89 例 III 期结直肠癌（CRC）患者，采集化疗前血清并以UHPLC-Orbitrap-MS定量 1032 种小分子。研究首先通过自助抽样稳健PCA去除批次噪声，随后用Consensus Cluster Plus将患者划分为 “嘧啶增殖型、赖氨酸-α-酮戊二酸循环活跃型、鞘脂富集型” 三大代谢亚型，各亚型在基线KRAS/BRAF变异频率与肿瘤芽生级别显著不同。随后在 34 例外部验证队列中以LASSO-logistic筛出 6 种标志物（赖氨酸、PE 36:2、SM d18:1/16:0、C18-肉碱、Ajmaline、二甲基肌酸），构建评分模型，预测XELOX方案 24 个月无进展生存，AUROC达 0.82，优于CEA+TNM模型。¹³C-赖氨酸示踪显示其羟化产物经PLOD1-P4HB轴稳定HIF-1α 、上调MDR1，提示其为耐药关键路径；体外加入赖氨酸脱羧酶抑制剂可恢复5-FU敏感性。研究者提出先通过代谢亚型筛查高风险患者，再联合赖氨酸代谢阻断剂 XELOX进行个体化治疗，目前已启动前瞻性试验注册（jRCT2071250004）。
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南非城市黑人女性血清代谢物与乳腺癌风险的关联研究
Association of serum metabolites and breast cancer risk: A population-based case–control study in black urban South African women
2025 年 6 月 17 日，约翰内斯堡大学联合IARC的Yahya Mahamat-Saleh团队在Soweto建立了 396 对病例-对照队列，系统评估南非城市黑人女性血清代谢物与乳腺癌风险的关联。研究采用UPLC-Q-Orbitrap对>5800个分子特征做无偏检测，并通过混杂校正的条件Logistic模型发现：皮质醇、犬尿氨酸、辛烯酰-肉碱显著升高，而吲哚-3-丙酸下降，四者与发病风险独立相关，累计解释 18% 的风险方差。进一步孟德尔随机化分析显示，TDO2-rs3759601 等位基因导致犬尿氨酸水平升高，具有因果效应；泛表型关联则未见该位点影响其他慢病，提示其为乳腺特异性代谢通路。通路富集揭示应激-色氨酸分流与脂酰-肉碱β-氧化被共同激活，可能通过耗竭L-精氨酸和增强氧化应激促进肿瘤发生。研究者建议在该人群中开展压力管理与膳食吲哚补充干预，并计划在Soweto社区开展前瞻性试验，验证相关代谢标志物的可逆性与干预价值。
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代谢组学增强SCORE2 10年心血管风险预测
Metabolomics data improve 10-year cardiovascular risk prediction with the SCORE2 algorithm for the general population without cardiovascular disease or diabetes
海德堡DKFZ的Rui Xie/Susanne Schöttker团队首次将大规模代谢组数据整合进欧洲心血管风险预测模型SCORE2。研究汇总 109 个前瞻性队列，覆盖 193,676 名无动脉粥样硬化史个体，采用Nightingale NMR平台一次性测定 249 项脂蛋白粒径及氨基酸/酮体指标。在 7：3 随机重训练后，纳入代谢物使 10 年重大心血管事件（MACE）预测的C-index从 0.69 提升至 0.71，40-55 岁人群中净重新分类率（NRI）达 11%。SHAP分析显示XL-VLDL-TG、苯丙氨酸和 3-羟基丁酸合计贡献 22% 的模型解释度，三者分别关联炎症反应、胰岛素抵抗与酮体代谢紊乱。成本-效益模拟指出，若NMR检测费用降至 25 欧元，可为EU-27每年减少约 6.8 万例MACE，节省 3.2 亿欧元医保支出。研究团队已上线预测计算器与R脚本，供基层诊所直接调用；多国心脏学会正评估将该代谢物面板纳入 2026 年新版预防指南。
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唾液二肽与农残揭示 2 型糖尿病患者内外源耦合
Elevated dipeptides and agrochemicals in the saliva of type-2-diabetes patients: a dual-origin metabolomic insights
新加坡国立大学牙科学院Priya Balan团队构建首个“唾液内源代谢物+外源暴露物”双层谱图，用于解析 2 型糖尿病患者（T2DM）风险。研究纳入 60 例糖尿病患者与 60 名年龄、性别、牙周状况均匹配的健康对照，采集清晨空腹唾液，采用GC-TOF-MS与UPLC-Q-Exactive双平台共鉴定 6500 余个离子峰。主成分分析明确将信号划分为“内源二肽”与“外源农残”两类后分别建模：在内源层面，64.5% 的差异分子为二肽；Gln-Trp、Phe-Asn、His-Tyr等 6 种特征二肽具备单独AUC 0.85-0.87 的判别能力；外源层面共检出 18 种农药及其代谢物，其中植物生长调节剂Daminozide与空腹血糖水平呈最强相关。随机森林-贝叶斯网络综合两类信号后，整体AUC升至 0.90，且对HbA1c和HOMA-IR预测误差分别降低 18% 和 15%。体外实验证明亚ppb级毒死蜱可触发唾液外泌体释放二肽并上调胰岛素抵抗通路，提示“环境暴露-口腔-全身”连续轴的存在。团队正与本地口腔科合作开发一次性微型GC-芯片，探索在洁牙过程中同步实现暴露监测与代谢评估，为糖尿病无创筛查提供新思路。
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代谢组学助力乳腺癌生物标志物发现研究
Metabolomics-enabled biomarker discovery in breast-cancer research
维也纳医科大学/哈佛公卫学院Julia Füreder团队发表深度综述，系统梳理 2014-2024 年间 187 篇原研对乳腺癌代谢指纹的发现与验证进展。文章首先对比GC-MS、LC-HRMS与多核NMR的覆盖率和定量偏差，指出MS-NMR双平台互补、质控链标准化与双重批次校正是实现跨中心可比性的前提。在“发现阶段”，作者强调采血≤2 h速冻、血浆/血清抗凝剂一致化，以及Cohort-nested设计可最大限度减少前分析噪声；并推荐结合稳定同位素示踪手段，探索胆碱、丝氨酸-一碳循环等候选通路的因果机制。在“验证阶段”，文章提出三层金字塔：① 内部重抽样+交叉批次校正；② 跨地域外部队列重测；③ 随机化干预试验（目前已登记 8 项RCT，包括NCT059）。此外，作者综述单细胞代谢通量测序与空间同位素影像在解析肿瘤-微环境相互作用中的前景，并展示XGBoost-SHAP在 10000+ 维特征中筛选乳腺癌早筛指纹的可解释性示例。文章最后探讨FDA-CLIA监管路径与数据互操作标准，呼吁建立公共代谢图谱仓库，为代谢标志物临床转化奠定基础。
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代谢分型驱动 2 型糖尿病个性化营养新范式
Metabolomic data may support the development of personalised-nutrition approaches to type-2-diabetes management
加州大学戴维斯Danielle J. Lee团队在Nutrition Reviews撰文，概述代谢组学为 2 型糖尿病（T2D）个体化营养奠基的最新进展，指出以血浆组学替代“一刀切”膳食处方已成趋势。团队首先梳理多队列数据，确认BCAA富集表型与胰岛素抵抗及心血管并发风险呈剂量相关。随后总结 24 周随机试验，发现高TG-低HDL亚型对地中海饮食在HOMA-IR和中心性肥胖的改善最显著。作者还汇总炎症脂氧素升高人群在接受GLP-1受体激动剂+ω-3补充后的协同抗炎与减重效果，强调炎症-脂质互作在营养分型中的关键作用。文章倡议将CGM-驱动机器学习与基线代谢谱耦合，实时预测个体餐后血糖并动态调整营养素配比，实现闭环控糖。为推动落地，建议建立“代谢-饮食-血糖”共享数据库并发布开源R脚本，方便全球研究者统一分析框架。
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可解释AI+蛋白质组学革新血管风险评估与标志物发现
Interpretable machine learning leverages proteomics to improve cardiovascular-disease risk prediction and biomarker identification
牛津大学大数据研究所Héctor Climente-González团队基于 UK Biobank 5 万名样本，整合 2972 项Olink高通量蛋白与 55 项传统临床变量，构建首个全可解释的心血管风险AI模型。研究采用 8：2 随机分组，以临床友好的Explainable Boosting Machine（EBM）算法为核心，在测试集上实现 AUROC 0.785，优于现行临床标准QRISK3（0.744），并在 45 岁以下女性与南亚裔男性等高误判亚群显著提升分层敏感性。SHAP全局解释揭示GDF-15、Lp-PLA₂、IGFBP-7为前三大驱动因子，而个体层级的局部解释曲线则直观呈现「蛋白水平阈值-风险增量」关系，方便医生临床决策。研究进一步结合药物基因组与公开药靶数据库，发Lp-PLA₂抑制剂和IGFBP-7中和抗体均已进入 II/III 期试验，突显蛋白因子-导向精准预防和再定位治疗的潜力。团队已将完整模型权重、Streamlit可视化前端及训练脚本开源，并提供Docker镜像，以便医院 IT 部门在本地服务器快速复现与二次开发。
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肿瘤-血浆外泌体蛋白质组学分析鉴定结直肠癌诊断标志物组合
Integrative proteomic profiling of tumor and plasma extracellular vesicles identifies a diagnostic biomarker panel for colorectal cancer
复旦大学肿瘤研究院与同济东方医院团队发表一项涵盖 1272 例受试者的“组织–血浆外泌体双通道”深度蛋白质组学研究。研究首先基于 60 对“肿瘤组织-配对血浆EV”样本构建DIA-MS 数据库，共鉴定 11271 种蛋白质；经多因素ANCOVA与Boruta树模型筛选，压缩至 46 个候选标志物。最终通过随机森林算法锁定 25 蛋白面板（含HNRNPK、CTTN、PSMC6等），构建“ColonTrack”模型，并在多中心 1152 例独立验证队列中实现 I-II 期结直肠癌诊断AUC 0.93，灵敏度 0.94，特异度 0.93。通路富集分析显示，补体激活与中性粒细胞脱颗粒信号在EV-蛋白中高度富集，提示早期肿瘤可通过炎症-先天免疫轴释放可检测的蛋白指纹。进一步功能实验证实，敲减关键节点HNRNPK可在小鼠异种移植模型中抑制肿瘤生长并显著降低血浆EV标志物水平，验证其因果关联与潜在可药性。目前，团队已将原始DIA数据上传至PRIDE数据库，并发布交互式在线浏览器，支持全球研究者检索与交叉验证。
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