重磅發布！趙秉鑫團隊繪制史上最大規模“血漿蛋白×多器官影像”圖譜：5,067條表型關聯、8,116條遺傳因果鏈接

近日，賓夕法尼亞大學趙秉鑫團隊在國際知名學術期刊《Nature Communications》發表一項里程碑式研究：研究團隊利用英國生物銀行（UK Biobank）的大規模數據，成功繪制出迄今為止最大規模的“人體血漿蛋白與多器官影像”關聯圖譜。這項研究首次在同一隊列中，將近3000種血漿蛋白與大腦、心臟、肝臟、腎臟、胰腺、脾臟、肺部、眼睛等十余個器官的1000多項影像特征進行系統性對接，揭示了蛋白質如何在不同器官中發揮獨特或協同作用，為疾病的早期預警、精準診斷和新藥開發打開了全新窗口。

研究概述

打破數據壁壘：同一隊列的“蛋白+影像”全景掃描

長期以來，科學家們雖然知道血漿蛋白攜帶著豐富的健康信息，但由于技術限制，蛋白質數據與器官影像數據往往來自不同人群，導致研究結果容易受到人群差異的影響，也難以捕捉非遺傳因素的復雜作用。

此次研究的最大突破在于：所有分析均基于UK Biobank同一批參與者的數據。研究團隊分析了平均約4900名同時擁有血漿蛋白檢測和多器官磁共振成像（MRI）、光學相干斷層掃描（OCT）等影像數據的參與者，并在此基礎上將遺傳分析樣本擴展至數萬人。

這是第一次在如此大規模的單一人群中，同時對血漿蛋白和全身多個器官的影像特征進行系統性分析。這讓我們能夠更清晰地看到，循環血液中的蛋白質究竟與哪些器官的結構和功能變化相關聯。

五大核心發現：從分子到器官的全景解讀

• 發現一：5067條“蛋白—器官”關聯，揭示器官專屬與共享密碼

研究團隊在排除了年齡、性別、體重指數等干擾因素后，共鑒定出5067條具有統計學顯著性的蛋白—影像關聯。這些關聯覆蓋了從大腦皮層厚度到心臟泵血功能、從肝臟脂肪含量到胰腺體積等各個維度。

心臟方面，208種蛋白質與心臟MRI指標顯著相關。肝臟方面，270種蛋白質與肝臟體積、脂肪含量和炎癥纖維化指標相關聯。研究特別發現，與肝臟體積相關的蛋白和與脂肪含量相關的蛋白幾乎沒有重疊，說明肝臟的“胖瘦”和“大小”是由不同的分子機制驅動的。

腎臟表現最為活躍，439種蛋白質與腎臟體積和實質相關，且幾乎所有關聯均為負向——即蛋白水平越高，腎臟體積越小。

胰腺和脾臟則展現出高度器官特異性：胰腺相關蛋白主要富集于消化酶和胰島素調節通路；脾臟相關蛋白則幾乎全部指向免疫功能調控。

• 發現二：蛋白質的“戶籍”追蹤——有些就近服務，有些遠程指揮

蛋白質從何而來？它們是在本地發揮作用，還是從遠方空降執行任務？研究團隊借助GTEx基因表達數據庫，對蛋白質的“出生地”進行了溯源分析。

結果顯示：大腦、肝臟、胰腺、脾臟等器官的相關蛋白，大多由本器官自身產生。令人驚訝的是，許多與心臟和體脂相關的蛋白質，其實產自肝臟和脂肪組織。

這揭示了人體內部精妙的遠程調控網絡，肝臟和脂肪組織不僅是代謝中心，它們分泌的蛋白質還能遠程影響心臟結構和功能，這為理解心血管疾病與代謝紊亂的共病機制提供了新線索。

• 發現三：抽血就能“預測”器官健康狀況

這項研究最貼近臨床應用的部分，是構建了基于血漿蛋白的器官影像預測模型。研究發現，僅憑血液中幾十種蛋白質的水平，就能相當準確地推測出某些器官的影像特征。

預測效果最驚艷的是體脂相關指標。只需抽血檢測FABP4、瘦素等少數幾種蛋白，就能大致判斷一個人內臟脂肪堆積的程度。在分層分析中，血漿蛋白預測出的“高內臟脂肪人群”，其真實內臟脂肪體積是“低風險人群”的4倍以上。

此外，脾臟體積、肝臟體積、腎臟體積以及心肌質量均可通過血漿蛋白實現較高精度的預測。這意味著，對于那些不方便或沒有條件做全身MRI檢查的人群，未來或許可以通過簡單的血液檢測，初步評估多個器官的健康狀況。

• 發現四：8116條遺傳因果線索，鎖定藥物靶點

為了區分“相關”和“因果”，研究團隊采用孟德爾隨機化（MR）分析方法，利用基因變異作為天然的工具變量，識別出8116條潛在的蛋白—影像因果關系，涉及318種蛋白質和1041項影像特征。

其中，大腦成為MR分析的主戰場。超過190種蛋白質顯示出與大腦結構和功能的遺傳因果關聯。在心臟領域，FGF5被發現與升主動脈面積增大存在因果關系；PDE5A（一種已被批準用于治療高血壓的藥物靶點）則與右心室容積擴張密切相關。

• 發現五：蛋白連接影像與疾病，搭建“分子—結構—臨床”橋梁

研究團隊進一步將蛋白—影像關聯與已知的疾病—蛋白圖譜進行交叉比對，發現41項影像特征與216種疾病之間存在顯著的蛋白水平富集。

腎臟影像特征與疾病的關聯最為廣泛，覆蓋了204種疾病，包括腎病本身以及高血壓、糖尿病等多種全身性疾病。心臟影像特征則與冠心病、心肌梗死、肥胖等密切相關。脾臟體積與淋巴瘤的關聯強度尤為突出，富集評分高達9.65-14.88倍。

研究還發現了物質濫用與多個外周器官影像特征之間的蛋白水平關聯，包括右心房容積、下肢肌肉體積和肝臟炎癥指標等。

研究意義與未來展望

這項研究相當于為人體建立了一份“分子—結構”對照手冊，它告訴我們，血液里的某種蛋白質水平變化，可能對應著哪個器官的什么結構改變。這對于理解疾病機制、開發新型生物標志物和推動個性化醫療都具有重要意義。

https://www.nature.com/articles/s41467-026-74715-4

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