近日，我院闵力/张澍田教授团队在Nature Communications发表题为“Multi-phase hybrid metabolomics framework identifies clinically applicable plasma signatures for early detection of gastric cancer”的研究论文。该研究构建了覆盖“发现-筛选-验证”全链条的多阶段混合代谢组学技术体系，并依托自主研发的生物学解释性驱动算法，基于1706例大规模多中心临床样本，完成了胃癌早筛标志物的精准识别与临床诊断模型的系统性开发。

胃癌是全球范围内高发的恶性肿瘤，其死亡率位居前列。由于早期胃癌预后显著优于晚期，开发高效的无创早期筛查手段具有重要的临床意义。代谢物作为生命活动的下游产物，直接反映了机体的功能状态，在标志物开发中展现出巨大潜力。然而，代谢组学的临床转化长期面临两大核心挑战：在质谱分析技术层面，非靶向技术的“高覆盖、低精度”与靶向技术的“高精度、窄覆盖”之间存在二元对立，且既往研究多依赖相对定量数据，缺乏临床级的绝对定量支撑，削弱了标志物的可重复性；在特征筛选算法层面，传统流程过度依赖单一指标的统计学显著性，忽略了代谢网络中代谢物间的生物学耦合，导致标志物缺乏功能解释力。因此，构建一套集广度覆盖、绝对定量与生物学可解释性于一体的标准化转化框架，是该领域亟待攻克的关键科学问题。

针对上述瓶颈，研究团队首先构建了多阶段混合代谢组学技术体系：第一阶段采用非靶向分析进行疾病专属代谢谱探索与建库；第二阶段利用相对定量靶向技术进行差异代谢信号的初步筛选与关键代谢物鉴定；第三阶段基于绝对定量靶向技术完成临床浓度级的标志物开发与验证。该体系整合了高分辨信号采集与高灵敏度动态监测技术，实现了从初期“全景信号挖掘”到末期“级联绝对定量”的渐进式优化。

同时，团队开发了可解释性驱动的标志物筛选算法——BIO-FIRE（Biomarker Identification and Optimization via Functional and Importance-based Recursive Enhancement）。该算法引入非负矩阵分解（NMF）技术，将高维代谢数据分解为具有明确生物学意义的功能模块，并结合Boruta算法和递归覆盖优化策略，实现了跨越不同代谢路径的标志物精准遴选，平衡了诊断面板的生物学可解释性与统计学稳健性。

依托上述框架与算法，研究团队最终鉴定出一组由12个血浆代谢物组成的诊断组合（PMB-P12）。为确保研究结论的可靠性，团队开展了大规模、多中心队列研究，在涵盖我国南北方4个临床中心、共1706例样本的队列中进行了严谨验证。结果显示，该面板在独立验证集中的曲线下面积（AUC）达到0.951。在IA期胃癌及常规肿瘤标志物阴性胃癌等临床诊断难点场景下，PMB-P12均表现出稳健且显著优于传统血清学指标的诊断效能。

上述研究提示，通过构建多阶段混合代谢组学框架并结合创新算法，可以从复杂的血浆代谢网络中精准锁定具有临床适用性的胃癌早期标志物。该研究不仅为胃癌的非侵入性筛查提供了一个高性能的诊断工具，也为其他疾病的代谢组学标志物开发与转化研究提供了可借鉴的标准范式。

北京友谊医院消化中心柏李一博士和华中科技大学同济医学院附属同济医院胡发涌医生为共同第一作者，闵力教授、张澍田教授、中国医学科学院肿瘤医院解亦斌教授、武汉大学人民医院朱旭教授为共同通讯作者。该研究受国家自然科学基金（22578282）、北京市研究型病房卓越计划（BRWEP2024W162020103）、北京市自然科学基金杰出青年科学基金项目（JQ23039）和首都医科大学青年人才培训计划（KCB2303）等项目资助。

本院主要作者介绍

张澍田，主任医师、教授、博士生导师，首都医科大学附属北京友谊医院党委副书记、院长，消化健康全国重点实验室主任，消化系统疾病国家临床医学研究中心主任，国家临床医学研究协同创新战略联盟秘书长等。兼任中国医院协会第三、四届副会长，中华医学会消化内镜学分会第七届主任委员，中华医学会消化病学分会第九届副主任委员，北京医学会消化内镜学分会第六届主任委员，北京医学会消化病学分会第十届主任委员，中国医师协会消化医师分会第四、五届会长，亚太消化内镜学会第六、七届委员，世界华人消化医师协会第一届会长，中华消化内镜杂志主编，中华消化杂志副主编，中华医学杂志 (英文版) 副主编等。在国际上首次提出“消化内镜学(Endoscopology)”。先后主持国家重点研发计划、国家重大科研仪器研制等项目。主编专著10余部，以通讯或第一作者在《Gut》《Endoscopy》《American Journal of Gastroenterology》等杂志发表 SCI论文100余篇。

闵力，研究员，教授，博士研究生导师，首都医科大学附属北京友谊医院科研实验中心主任，兼任北京市青年联合会委员、中国医药质量协会临床试验大数据分会常委及青年主委、中华医学会消化内镜分会大数据组委员等。入选北京市杰出青年自然科学基金项目、中国科协青年人才托举工程、北京市科技新星。主要从事外泌体及消化系统疾病领域的基础与临床转化研究。主持国家重点研发计划课题及国自然等国家级及省部级课题10项。近年来以通讯作者在《Nature Communications》《ACS Nano》《Advanced Science》《Research》等国际知名期刊发表SCI文章40余篇，核心成果获得国际权威指南引用，入选ESI高引论文；授权国家发明专14项，部分转化成果入选北京市新技术新产品目录。

柏李一，首都医科大学附属北京友谊医院2024级消化内科专业型博士研究生，导师为张澍田教授，现任2024级研究生第一党支部支委。在读期间，以第一作者身份发表SCI论文6篇，累计影响因子超过40分；获授权国家发明专利及软件著作权多项；多次在国内外学术会议上作口头报告及壁报展示，获英国胃肠病学会年会最佳口头报告奖、世界内镜组织最佳摘要奖等国际学术奖项；多次获得国家奖学金，曾获全国研究生临床能力竞赛特等奖及“挑战杯”竞赛国家级特等奖，并入选中国科协青年人才托举工程博士生专项计划。

（中心实验室）