慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种进行性、异质性极强的肺部疾病，已成为全球范围内致死致残的主要病因之一。由于其临床表现异质性大，且当前依赖肺功能检查的诊断手段存在“滞后性”，往往在肺功能已出现不可逆损伤时才能确诊，这为早期干预带来了巨大挑战。

2026年8月24日，实验室胡文祥研究员团队联合冉丕鑫教授、周玉民教授、王磊教授等在 《Nature Communications》 上在线发表了题为 “Plasma metabolomic signatures enable the diagnosis and prognosis of chronic obstructive pulmonary disease” 的研究。该研究通过大规模、多中心、纵向随访的血浆代谢组学分析，结合前沿的机器学习算法，全面绘制了慢阻肺的全病程代谢图谱，并开发了可用于早期筛查、分子分型及预后预测的代谢生物标志物组合，为慢阻肺的精准诊疗提供了全新的“代谢视角”。

大规模人群验证：破解慢阻肺的“代谢密码”

研究团队依托两个独立、深度表型的大型临床队列，共纳入 1344名 受试者，涵盖了从健康、慢阻肺前期到重度慢阻肺的全疾病谱系，并对其中 651名 个体进行了长达 3年 的纵向追踪。通过对血浆中206种代谢物进行精准靶向定量，研究者发现慢阻肺患者体内发生了广泛而深刻的代谢重编程，涉及氨基酸、脂质及能量代谢等多个核心通路。

核心发现一：27种代谢物组合实现“早期预警”

研究的一个重大突破是识别出能够在肺功能尚未出现明显下降之前即可捕获疾病信号的代谢物指纹。通过机器学习建模，团队筛选出一个包含 27种代谢物的组合面板。该模型在验证队列中能够较好地区分早期慢阻肺患者与健康人群，有效填补了当前对早期慢阻肺（Pre-COPD）缺乏客观诊断工具的空白。这提示血浆代谢物有望成为一种无创、便捷的早期筛查工具，帮助临床医生更早地识别高危个体，从而抓住干预的“黄金窗口”。

核心发现二：精准“透视”慢阻肺亚型，助力个体化治疗

慢阻肺的异质性是精准治疗的一大障碍，肺气肿型与小气道病变型等亚型在病理机制及治疗反应上差异显著。本研究中，团队利用代谢组学数据构建的分类模型，在区分这两种亚型时展现了极高的准确性。其中，肺气肿亚型模型在发现集测试集中的AUC达到了 0.935，小气道病变亚型模型AUC达到 0.908。这一结果证明了血液代谢谱能够有效反映肺部不同病理改变的特征，为今后根据代谢表型实施个体化治疗提供了坚实的分子基础。

核心发现三：代谢物“预告”疾病进展，预测急性加重与肺功能下降

更为关键的是，该研究揭示了代谢物在预测慢阻肺未来临床走向方面的巨大潜力。基于特定代谢物组合的预后模型，能够独立且有效地区分哪些患者将在未来3年内出现：肺功能快速下降；生活质量显著恶化；急性加重（AECOPD）高风险。例如，用于预测生活质量恶化（CAT评分>10）的模型AUC高达 0.880。这为动态监测病情和制定分级管理策略提供了可量化的生物学指标，比单一的传统临床指标更具前瞻性。

本研究是迄今为止样本量最大的慢阻肺代谢组学研究之一。它不仅提供了可直接用于临床转化的生物标志物组合，更将代谢重编程推向了慢阻肺精准医学的前沿。未来，这种“代谢指纹”检测有望融入常规临床实践，实现对慢阻肺患者的早期识别-分子分型-风险预测一体化管理。

广州国家实验室博士后李陈、助理研究员姚杰、副研究员祝乐清和广州医科大学副教授吴繁为共同第一作者。实验室胡文祥研究员、冉丕鑫教授、王磊教授和周玉民教授为共同通讯作者。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-77040-y

附：胡文祥研究员课题组招聘信息

实验室PI、广州国家实验室胡文祥课题组致力于慢性呼吸系统疾病的代谢调控和遗传调控机制研究，近年来，团队以通讯作者（含共同通讯）在Nature Genetics、Cell Metabolism、Nature Reviews Endocrinology、Nature Communications（x4）等国际学术期刊发表系列研究成果。课题组信息请参见：https://www.x-mol.com/groups/hu_wenxiang。欢迎各层次人才加入。