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胡泽平, PhD

研究员、长聘副教授、博士生导师

E-mail: zeping_hu@tsinghua.edu.cn

代谢组学、多组学、疾病代谢机制、新药靶点、精准医学

  • 个人简历

  • ​研究方向

  • 荣誉和奖项

  • 代表性论文

分别于山东大学齐鲁完美体育·(中国)官方网站、中国食品药品检定研究院和新加坡国立大学获医学学士、药理学硕士和PhD学位。后于美国西北太平洋国家实验室Richard Smith组从事生物质谱和代谢组学的博士后研究。2012年受聘于美国德克萨斯大学西南医学中心,任研究助理教授。2016年12月起任清华大学药学院准聘系列PI、研究员,2024年1月起任长聘副教授,3月入选CLS 研究员。

近年来,以通讯作者(含共同)在Cell Metabolism, Nature Metabolism, Nature Cancer, Science Translational Medicine, Journal of Clinical Investigation, Nature Cardiovascular Research, Nature Communications等期刊发表论文多篇。受邀在Nature Metabolism, TrAC Trends in Analytical Chemistry等期刊发表Viewpoints或综述。研究成果多次被Science, Nature Cancer, Nature Reviews Cancer等期刊作为研究亮点专题评述。先后主持或参与国家基金委面上项目、重大研究计划重点项目、集成项目、“未来生物技术”原创探索项目;科技部国家科技重大专项、重点研发专项(2项)等共7项国家级科研项目;及国际头部药企资助的新药研发合作项目。担任国家基金委项目会评专家,Nature Metabolism, Nature Communications等多个期刊审稿人,及Life Metabolism等期刊编委。

药物新靶点的发现与确证是原创药物研发的关键。近年的研究表明,癌症、心力衰竭、免疫性疾病等重大疾病均与代谢异常密切相关。此外,肿瘤微环境(TME)中不同细胞(包括癌细胞、免疫细胞、神经元、成纤维细胞、内皮细胞等)之间存在复杂的相互调控关系,包括代谢相互作用。特别是越来越多的证据提示,神经系统是显著调节癌症发生发展、转移和耐药的关键调节者;而反过来,癌症也会重塑和劫持神经系统的结构和功能因此,深入探究TME中代谢重塑的功能与调控机制,特别是神经系统与癌细胞、免疫细胞等之间的代谢互作,有望精准、高效地发现具有治疗潜力的关键通路或分子,从而为转化医学和药物研发提供潜在新药靶点。

胡泽平实验室通过开发新型代谢组学和多组学整合技术,结合生物信息和AI技术,利用细胞、分子和代谢生物学等方法,深入探究肿瘤和心血管疾病的微环境代谢互作与调控机制,为其治疗提供新思路和潜在新药靶点。主要研究方向包括:

·TME中不同细胞间的代谢互作与单细胞代谢异质性:利用前沿微量代谢组学和单细胞多组学技术,系统解析TME中不同类型细胞的代谢重塑、功能及其相互作用机制,并揭示代谢异质性及其生物学功能与调控机制。

·TME中神经元与癌细胞或免疫细胞间的代谢互作:系统探究肺癌和胰腺癌TME中,神经元与癌细胞、免疫细胞之间的相互作用机制及关键调控分子,特别是神经递质/神经肽对TME不同细胞的作用,鉴定可作为潜在治疗靶点的代谢互作机制。

·抗癌治疗耐受性(drug tolerant persister, DTP)的代谢调控:从时空尺度探究抗癌治疗响应期、药物耐受状态(DTP)及获得性耐药过程中的代谢演变和动态变化,解析DTP细胞与TME中不同类型细胞间的代谢互作与调控机制。

·心血管微环境的代谢重塑和调控机制:探索心血管疾病微环境中不同类型细胞间的代谢互作和调控,阐释其在心衰发生发展中的功能与机制。

·跨尺度代谢组学和AI辅助多组学大数据分析技术:研发基于质谱的高精准、超灵敏、单细胞跨尺度代谢组学/代谢流技术,揭示组织微环境的代谢重塑规律,并阐释其分子调控机制;开发AI辅助的多组学大数据整合分析技术,从多维度分子层面揭示代谢重塑规律与机制。

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研究成果与贡献

1. 阐释肿瘤和心血管等疾病的代谢重塑规律、功能与调控机制

1.1 系统揭示肿瘤细胞自身和肿瘤微环境不同类型细胞的代谢互作机制,并明确其在肿瘤发生发展、转移和耐药过程中的调控作用、潜在治疗靶点与生物标志物:

1) 揭示小细胞肺癌亚型的嘌呤代谢重塑及其分子机制,发现IMPDH作为新型治疗靶点,并提供潜在靶向药物(Cell Metabolism 2018);

2) 阐明早期肺腺癌的代谢演进规律,鉴定出癌变早期诊断的预测生物标志物,定义具有不同临床特征的三种代谢亚型;揭示胆汁酸代谢失调在转移中的功能和潜在治疗靶点(Nature Communications 2021a);

3) 发现非小细胞肺癌EGFR-TKI治疗所诱导的药物耐受性持久(DTP)细胞中的乙酰胆碱(ACh)的代谢重塑及其调控机制,同时证实靶向ACh信号通路可有效抑制DTP形成,并延缓肿瘤复发,这提示神经递质对抗癌药物耐药发挥关键调控功能,为克服非小细胞肺癌靶向治疗耐药性提供新策略(Journal of Clinical Investigation 2022);

4) 阐述癌症相关成纤维细胞通过NUFIP1依赖的自噬途径在胰腺癌肿瘤微环境中分泌核苷,促进胰腺癌细胞快速增殖的新机制(Nature Cancer 2022);

5) 揭示转移乳腺癌的骨微环境中,破骨细胞分泌的谷氨酰胺支持转移性肿瘤细胞克服氧化应激,并产生对DNA损伤疗法的耐药性(Cancer Research 2024);

6) 利用代谢组学技术和机器学习模型,鉴定可用于胃癌早期诊断的新型生物标志物(Nature Communications 2024)。

1.2 揭示心血管疾病和病毒性传染病的代谢重塑规律与调控机制:

1) 通过代谢组学与脂质组学,解析肥厚型心肌病(HCM)患者心肌组织及血浆中的代谢轮廓,结合机器学习算法,鉴定精确诊断以及预后预测的代谢物集合,发现具有不同心功能和预后的三类代谢亚型,并提出干预磷酸戊糖以及氧化还原途径作为 HCM潜在治疗靶点(Nature Cardiovascular Research 2022);

2) 利用代谢组学或多组学整合技术揭示发热伴血小板减少综合征病毒(SFTSV)致病(Science Translational Medicine 2018)、寨卡病毒所致胎儿小头症(Nature Metabolism 2021b)、新冠病毒所致细胞因子风暴(Nature Communications 2021b)的代谢重塑致病机制,并分别鉴定潜在治疗靶点,证明小分子抑制剂(包括FDA批准的“老药”)在相关治疗中的疗效,为临床治疗提供新思路和新策略。

1.3 开展国内、国际合作,分别阐释黑色素瘤、肺癌、造血干细胞、心脏再生的代谢重塑及其调控机制,揭示相应的潜在治疗新靶点和新策略(Nature, 2015; Nature 2017a; Nature 2017b; Nature 2017c; Nature Genetics 2015; Nature Cell Biology 2017)。

2. 发展基于质谱的新型代谢组学和代谢流分析技术:

2.1 研发超灵敏的微量靶向代谢组学方法,实现极少量(~5,000)细胞中的代谢组学分析,并以此与合作者揭示造血干细胞的代谢特征及其生物学意义(Nature 2017a, 合作)。此外,对极少数(100个)早期小鼠胚胎进行代谢组学分析,揭示早期胚胎发育过程中二细胞胚胎与囊胚的代谢动态变化,并阐释重要差异代谢物在早期胚胎发育中的功能(Nature Metabolism 2021a)。

2.2 发展基于新型衍生化试剂的超灵敏、宽覆盖的代谢组学和代谢流分析技术,推动单细胞代谢组学技术的发展(Analytical Chemistry 2021)。

- 2017年 拜耳学者奖(Bayer Investigator Award)

- 2019年 第十四届全国医药卫生青年科技论坛二等奖

- 2019年 年度优秀委员,中国抗癌协会肿瘤代谢专委会

- 2019年 优秀教学奖,清华大学药学院

- 2020年 拜耳学者奖(Bayer Investigator Award)

- 2022年 清华大学优秀博士论文导师

- 2022年 教育部“长江学者”特聘教授

参编教材

- 《高等药物分析学》副主编,2021年,人民卫生出版社,全国高校药学类研究生规划教材

(按时间倒序,*通讯作者;#第一作者)

研究论文(通讯作者)

1. Chen Y#, Wang B#, Zhao Y#, Shao X#, Wang M#, Ma F#, Yang L, Nie M, Jin P, Yao K, Song H, Lou S, Wang H, Yang T, Tian Y*, Han P*, Hu ZP*. Metabolomics machine learning predictor of diagnosis and prognosis of gastric cancer. Nature Communications. 2024;15(1):1657.

2. Fan H#, Xu Z#, Yao K#, Zheng B, Zhang Y, Wang X, Zhang T, Li X, Hu H, Yue B*, Hu ZP*, Zheng H*. Osteoclast cancer cell metabolic cross-talk confers PARP inhibitor resistance in bone metastatic breast cancer. Cancer Research. 2024;84(3):449-467. 被选为同期Featured Article.

3. Liu Y#, Fan X#, Pang H#, Liu S#, Wang B, Wang C, Yan Q, Song W, Hu ZP*, Liu Q*, Shi Y*. Metabolomics identifies a panel of diagnostic biomarkers for early human embryonic development arrest. Journal of Proteome Research. 2023;22(4):1280-1286.

4. Nie M#, Chen N#, Pang H#, Jiang T#, Jiang W, Tian P, Yao L, Chen Y, DeBerardinis RJ, Li W, Yu Q, Zhou C, Hu ZP*. Targeting acetylcholine signaling modulates persistent drug tolerance in EGFR-mutant lung cancer and impedes tumor relapse. Journal of Clinical Investigation. 2022;132(20):e160152.

5. Yuan M#, Tu B#, Li H#, Pang H#, Zhang N, Bai J, Shu Z, Christopher C, Huo S, Zhai J, Yao K, Wang L, Ying H, Zhu WG, Fu D, Hu ZP*, Zhao Y*. Cancer associated fibroblasts employ NUFIP1-dependent autophagy to secrete nucleosides and support pancreatic tumor growth. Nature Cancer. 2022;3(8):945-960. 被Nature Cancer 的News & Views评论 (Tumor Microenvironment: NUFIP1+ stroma keeps PDAC fed, https://www.nature.com/articles/s43018-022-00421-x)

6. Wang W#, Wang J#,*, Yao K#, Wang S#, Nie M, Xu J, Wu G, Lu M, Pei H, Luo X, Li D, Yang T, Li P, Song L*, Hu ZP*. Metabolic characterization of hypertrophic cardiomyopathy in human hearts. Nature Cardiovascular Research. 2022;1:445–461.

7. Jiang Y*,#, Deng Y#, Pang H#, Ma T, Ye Q, Chen Q, Chen H, Hu ZP*, Qin CF*, Xu Z*. Treatment of SARS-CoV-2 induced pneumonia with NAD+ and NMN in two mouse models. Cell Discovery. 2022;8(1):38.

8. Cheng W#, Pang H#, Campen MJ, Zhang J, Li Y, Gao J, Ren D, Ji X, Rothman N, Lan Q, Zheng Y, Leng S*, Hu ZP*, Tang J*. Circulatory metabolites trigger ex vivo arterial endothelial cell dysfunction in population chronically. Particle and Fibre Toxicology. 2022;19(1):20.

9. Nie M#, Yao K#, Zhu X#, Chen N, Xiao N, Wang Y, Peng B, Yao LA, Li P, Zhang P*, Hu ZP*. Evolutionary metabolic landscape from preneoplasia to invasive lung adenocarcinoma with therapeutic implications. Nature Communications. 2021;12(1):6479. 被Nature Reviews Cancer 选为Research Highlights (Metabolic Transitions, https://www.nature.com/articles/s41568-021-00438-x)

10. Zhao J#, Yao K#, Yu H#, Zhang L#, Xu Y#, Chen L, Sun Z, Zhu Y, Zhang C, Qian Y, Ji S, Pang H, Zhang M, Chen J, Correia C, Weiskittel T, Lin DW, Zhao Y, Chandrasekaran S, Fu X, Zhang D, Fan HY, Xie W, Li H, Hu ZP*, Zhang J*. Metabolic remodeling during early murine embryo development. Nature Metabolism. 2021;3(10):1372-1384.被选为封面文章(https://www.nature.com/natmetab/volumes/3/issues/10);被Science选为Editor’s Pick (Translational Metabolism, https://www.science.org/doi/10.1126/science.acx9416)

11. Pang H#, Jiang Y#, Li J#, Wang Y#, Nie M#, Xiao N, Wang S, Song Z, Ji F, Chang Y, Zheng Y, Yao K, Yao L, Li S, Song L*, Lan X*, Xu Z*, Hu ZP*. Aberrant NAD+ metabolism underlies ZIKA virus-induced microcephaly. Nature Metabolism. 2021;3(8):1109-1124.

12. Xiao N#, Nie M#, Pang H#, Wang B#, Hu J#, Meng X, Li K, Ran X, Long Q, Deng H, Chen N, Li S, Tang N*, Huang A*, Hu ZP*. Integrated cytokine and metabolite analysis reveals immunometabolic reprogramming in COVID-19 patients with therapeutic implications. Nature Communications. 2021;12(1):1618.

13. Meng X#, Pang H#, Sun F, Jin X, Wang B, Yao K, Yao L, Wang L, Hu ZP*. Simultaneous 3-nitrophenylhydrazine derivatization strategy of carbonyl, carboxyl and phosphoryl submetabolome for LC-MS/MS-based targeted metabolomics with improved sensitivity and coverage. Analytical Chemistry. 2021;93(29):10075-10083.

14. Shi Z#, Xu S#, Xing S, Yao K, Zhang L, Xue L, Zhou P, Wang M, Yan G, Yang P, Liu J, Hu ZP*, Lan F*. Mettl17, a regulator of mitochondrial ribosomal RNA modifications, is required for the translation of mitochondrial coding genes. The FASEB Journal. 2019;33(11):13040-13050.

15. Huang F, Ni M, Chalishazar MD, Huffman KE, Kim J, Cai L, Shi X, Cai F, Zacharias LG, Ireland AS, Li K, Gu W, Kaushik AK, Liu X, Gazdar AF, Oliver TG, Minna JD, Hu ZP*, DeBerardinis RJ*. Inosine monophosphate dehydrogenase dependence in a subset of small cell lung cancers. Cell Metabolism. 2018;28(3):369-382.

16. Li XK#, Lu QB#, Chen WW#, Xu W#, Liu R, Zhang SF, Du J, Li H, Yao K, Zhai D, Zhang PH, Xing B, Cui N, Yang ZD, Yuan C, Zhang XA, Xu Z, Cao WC*, Hu ZP*, Liu W*. Arginine deficiency is involved in thrombocytopenia and immunosuppression in Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome. Science Translational Medicine. 2018;10(459): eaat4162. 被选为封面文章(https://www.science.org/toc/stm/10/459)

综述论文(通讯作者)

17. Wang F#, Fu K#, Wang Y, Pan C, Wang X, Liu Z, Yang C, Zheng Y, Li X, Lu Y, To KKW, Xia C, Zhang J, Shi Z, Hu ZP*, Huang M*, Fu L*. Small-molecule agents for cancer immunotherapy. Acta Pharmaceutica Sinica B (APSB). 2024;14(3):905-952.

18. Thompson CB*, Vousden KH*, Johnson RS*, Koppenol WH*, Sies H*, Lu Z*, Finley LWS*, Frezza C*, Kim J*, Hu ZP*, Bartman CR*. A century of the Warburg effect. Nature Metabolism. 2023;5(11):1840-1843.

19. Pang H, Hu ZP*. Metabolomics in drug research and development: advances in technologies and applications. Acta Pharmaceutica Sinica B (APSB). 2023;13(8):3238-3251.

20. Wang B#, Yao K#, Hu ZP*. Advances in mass spectrometry-based single-cell metabolite analysis. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2023;163:117075.

21. Liang L, Sun F, Wang H, Hu ZP*. Metabolomics, metabolic flux analysis and cancer pharmacology. Pharmacology & Therapeutics. 2021;224:107827.

22. Pang H, Jia W*, Hu ZP*. Emerging applications of metabolomics in clinical pharmacology. Clinical Pharmacology & Therapeutics. 2019;106(3):544-556.

合作研究论文(部分)

23. Hu Y, Yang Y, Tan P, Zhang Y, Han M, Yu J, Zhang X, Jia Z, Wang D, Yao K, Pang H, Hu ZP, Li Y, Ma T, Liu K, Ding S. Induction of mouse totipotent stem cells by a defined chemical cocktail. Nature. 2023;617(7962):792-797.

24. Agathocleous M, Meacham C, Burgess RJ, Piskounova E, Bruner E, Cowin B, Crane GM, Murphy MM, Hu ZP, DeBerardinis RJ, Morrison SJ. Ascorbate regulates haematopoietic stem cell function and suppresses leukaemogenesis. Nature. 2017;549(7673):476-81.

25. Kim J, Hu ZP, Cai L, Choi E, Rodriguez-Canales J, Villalobos P, Lin YF, Ni M, Unsal-Kacmaz K, Peña CG, Castrillon DH, Chen BPC, Wistuba I, Minna JD, DeBerardinis RJ. CPS1 maintains pyrimidine pools and DNA synthesis in KRAS/LKB1-mutant lung cancer cells. Nature. 2017;546(7656):168-72.

26. Nakada Y, Canseco DC, Thet S, Abdisalaam S, Asaithamby A, Santos CX, Shah A, Zhang H, Faber JE, Kinter MT, Szweda LI, Xing C, Hu ZP, Deberardinis RJ, Schiattarella G, Hill JA, Oz O, Lu Z, Zhang CC, Kimura W, Sadek HA. Hypoxia induces heart regeneration in adult mice. Nature. 2017;541(7636):222-7.

27. Liu X, Zhang Y, Ni M, Cao H, Signer RAJ, Li D, Li M, Gu Z, Hu ZP, Dickerson KE, Weinberg SE, Chandel NS, DeBerardinis RJ, Zhou F, Shao Z, Xu J. Regulation of mitochondrial biogenesis in erythropoiesis by mTORC1-mediated protein translation. Nature Cell Biology. 2017;19(6):626-38.

28. Piskounova E, Agathocleous M, Murphy MM, Hu ZP, Huddlestun SE, Zhao Z, Leitch AM, Johnson TM, DeBerardinis RJ, Morrison SJ. Oxidative stress inhibits distant metastasis by human melanoma cells. Nature. 2015;527(7577):186-91.

29. DeNicola GM, Chen PH, Mullarky E, Sudderth JA, Hu ZP, Wu D, Tang H, Xie Y, Asara JM, Huffman KE, Wistuba II, Minna JD, DeBerardinis RJ, Cantley LC. NRF2 regul

ates serine biosynthesis in non-small cell lung cancer. Nature Genetics. 2015;47(12):1475-81.