在生命科学飞速发展的今天，代谢组学作为揭示生命活动动态规律的关键技术，正深度推动着疾病机制解析、药物研发创新及精准医疗进步。每一份样本背后，都蕴藏着生命体最真实的健康密码；每一次精准检测，都是对科学边界的有力突破。本文将梳理2025年部分最新高水平代谢组相关研究进展与核心发现，展现代谢组学在复杂生物学问题中的强大解析能力。
案例一
非靶向代谢组助力揭示铜死亡抵抗的代谢重编程机制
英文题目：Hypoxia inducible factor-1α drives cancer resistance to cuproptosis
中文题目：Epstein-Barr病毒感染上调细胞外OLFM4激活YAP信号通路促进胃癌进展
DOI号：10.1016/j.ccell.2025.02.015
铜死亡是一种新型细胞死亡方式，与铜稳态和蛋白质硫辛酰化密切相关。研究发现，低氧肿瘤微环境（TME）具有抑制铜死亡的特征。本文揭示了缺氧诱导因子-1（HIF-1）在实体瘤铜死亡抵抗中的驱动作用。我们发现HIF-1通过激活丙酮酸脱氢酶激酶1和3（PDK1/3），导致铜离子靶标二氢硫辛酰胺S-乙酰转移酶（DLAT）表达降低，同时促进金属硫蛋白的积累以隔离线粒体铜离子，从而在缺氧条件下形成对铜死亡的抵抗。此外，研究首次揭示高浓度铜可通过降低泛素化水平增加HIF-1蛋白稳定性，且不依赖其mRNA水平调控。体内实验证实抑制HIF-1可增强肿瘤对铜死亡的敏感性。该研究系统阐明了HIF-1在铜死亡调控中的多重作用，为缺氧促癌机制提供了新的分子解释。
案例二
靶向代谢组+真核转录组揭示体表寄生虫感染后宿主行为改变的分子机制
英文题目：Ectoparasites enhance survival by suppressing host exploration and limiting dispersal
中文题目：体表寄生虫通过抑制宿主的探索行为并限制其扩散，从而提高自身生存率。
发表刊物：Nature Communications
DOI号：10.1038/s41467-025-59601-9
寄生虫通过操控宿主扩散行为以提高自身适应度。然而，体表寄生虫影响宿主运动的具体策略及其潜在机制仍不清楚。本研究揭示，体表寄生虫可改变小鼠特定脑区的代谢活动，证据表明前额叶皮质中的小胶质细胞激活可能发挥作用。这种激活可能导致突触变化和神经元分化异常（尤其是GABA能神经元），最终通过皮肤-脑轴抑制宿主的探索行为。通过对棕背䶄（striped hamsters）开展的室内与野外实验，我们发现体表寄生虫会减少宿主的探索行为并改变其扩散模式。这种行为转变限制了宿主的分布范围，使寄生虫得以规避环境压力。我们的研究阐明，体表寄生虫通过限制宿主扩散来提升自身适应度，为“同一健康（One Health）”框架下促进健康、维持生态稳定的寄生虫防控策略提供了关键见解。
案例三
非靶向代谢组助力枸杞源性外泌体样纳米囊泡促皮肤修复的潜力挖掘
英文题目：Therapeutic potential of Lycium barbarum-derived exosome-like nanovesicles in combating photodamage and enhancing skin barrier repair
中文题目：枸杞源性外泌体样纳米囊泡在抗光损伤及促进皮肤屏障修复中的治疗潜力
发表刊物：Journal of Extracellular Vesicles
DOI号：10.1016/j.vesic.2025.100072
本研究评估了枸杞（Lycium barbarum L.）源性外泌体样纳米囊泡（LB-EVs）增强皮肤屏障功能的功效。通过3D皮肤模型发现，LB-EVs处理可优化丝聚蛋白（filaggrin）、外皮蛋白（loricrin）及闭合蛋白-1（claudin-1）等屏障蛋白的表达水平，表明其具有维持皮肤稳态的作用。此外，水通道蛋白3（AQP3）表达上调和天然保湿因子（NMF）含量增加提示LB-EVs可改善皮肤水合状态。针对敏感肌人群的分脸对照临床试验显示，添加LB-EVs的护肤精华基质相较于对照组，显著减少面部红斑并降低经皮水分流失（TEWL）。双光子成像进一步证实，持续使用14天后，实验侧角质层增厚，提示屏障完整性增强。本研究发现揭示了LB-EVs在强化皮肤防护屏障方面的潜力，为光损伤管理和皮肤健康提升提供了新型治疗策略。
案例四
非靶向代谢组结合small RNA为HCC的转移研究提供新视角
英文题目：A glucose-enriched lung pre-metastatic niche triggered by matrix stiffness-tuned exosomal miRNAs in hepatocellular carcinoma
中文题目：基质刚度调控外泌体miRNA触发肝细胞癌中葡萄糖富集肺转移前微环境的形成
发表刊物：Nature Communications
DOI号：10.1038/s41467-025-56878-8
除经典病理特征外，肝细胞癌（HCC）肺转移前微环境形成过程中是否存在其他新型病理特征，学界仍知之甚少。我们既往研究揭示了基质刚度升高对HCC肺转移前微环境形成及转移的推动作用，但基质刚度是否调控葡萄糖代谢并影响转移前微环境的能量供给尚未明确。本研究阐明了基质刚度通过调控外泌体miRNA，减少肺成纤维细胞葡萄糖摄取与消耗、同时促进血管生成及通透性，从而驱动肺转移前微环境中葡萄糖富集的作用机制。我们的研究发现，由基质刚度-外泌体miRNA轴触发的葡萄糖富集是肺转移前微环境的新特征，对转移性肿瘤细胞的定植存活及后续转移灶生长至关重要。
案例五
非靶向代谢组+微生物组验证新型递送系统在肠道炎症性疾病中的潜力
英文题目：Inflammation-targeted delivery of probiotics for alleviation of colitis and associated cognitive disorders through improved vitality and colonization
中文题目：通过提升活力与定植能力的炎症靶向益生菌递送系统缓解结肠炎及其相关认知障碍
DOI号：10.1016/j.biomaterials.2025.123163
口服益生菌生物疗法在治疗肠道炎症性疾病中具有重要潜力。然而，由于胃肠道病理微环境的复杂性，现有技术难以实现益生菌的炎症靶向递送，同时兼顾其肠道定植能力的提升及胃肠道环境对益生菌活性的不利影响。为此，本研究开发了一种针对溃疡性结肠炎（UC）的创新性益生菌口服递送系统（EcN-Apt@HG）：通过将IL-6适配体偶联至大肠杆菌Nissle 1917（EcN）表面，并将其封装于由醛基化硫酸软骨素（CS）和聚酰胺-胺（PAMAM）构成的水凝胶中。实验证实，封装后的EcN可抵抗胃肠道苛刻条件，且IL-6适配体通过优先黏附炎症部位的特性，显著延长了益生菌在结肠中的定植时间。该递送系统能修复受损黏膜层、抑制过度免疫反应并重塑肠道菌群失调，从而协同缓解葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎。值得注意的是，EcN-Apt@HG通过肠-脑轴相互作用，显著改善了结肠炎小鼠的抑郁样行为和认知障碍。这一策略为肠道炎症靶向递送益生菌提供了简单而高效的解决方案，在UC及其相关认知障碍治疗中展现出巨大应用前景。
