同学们大家早上好，今天小编和大家分享的文章是近期发表在《Journal of Translational Medicine》（IF：7.4）杂志上，通过孟德尔随机化研究了两种疾病之间的联系，那么作者是如何选择两种疾病，从什么角度入手的呢，让我们一起来探索吧！
双病孟德尔随机化研究
扫码咨询
![]()
![]()
摘要
慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者经常表现出胃肠道症状，COPD和结直肠癌（CRC）之间的潜在关联已被指出。本研究收集了来自National Health 和 Nutrition Examination Survey全基因组关联研究和RNA-seq的COPD和CRC数据进行全面分析。使用加权logistic回归来探讨COPD和CRC发病风险之间的关系，采用孟德尔随机化（MR）分析评估COPD与CRC之间的因果关系，并进行交叉表型荟萃分析以确定关键位点。采用多变量孟德尔随机化（MVMR）方法发现两种疾病之间的中介因素，结果通过NHANES和GEO数据库进行了验证。National Health and Nutrition Examination Survey(NHANES) 是基于一个复杂的多阶段抽样加权设计，以获得非机构化美国平民人口的代表性样本，并旨在评估非机构化美国人口的健康和营养状况。本研究包括了在2003-2004年周期中参与NHANES的参与者，没有进行脂肪酸测量和疾病诊断的参与者被排除在外，1729名参与者被纳入最终分析。进行MR分析来研究全基因组显著单核苷酸多态性(SNPs)和各种表型之间的联系。对于每个队列，提取了p<5 ×10−8的SNPs，将它们视为与表型相关的显著变异，用于后续分析。为了去除连锁不平衡（LD），采用了LD排除标准，R2阈值为0.001。在LD中发现SNP的情况下，选择p值最低的SNP进行进一步的分析。对于MR分析，主要采用逆方差加权(IVW)方法，在只有一个工具变量的情况下，Wald比率被用来估计暴露对结果的影响。还进行了一项排除敏感性分析，以评估每个SNP对结果的影响。通过计算了Cochrane的Q值评估异质性。采用MR-Egger截距法检测潜在的水平多效性，当发现水平多效性时，去除离群值，并应用IVW方法结合每个SNP的效应量。这种综合方法确保了我们研究结果的稳健性，并将MR分析中的偏差风险降至最低。多变量MR (MVMR)是MR的一种扩展，允许估计多重暴露对结果的因果影响。使用MVMR分析多重照射。该分析采用IVW方法，将不同的表型作为单一暴露纳入MR分析。在Pubmed上共搜索到217篇与COPD和CRC相关的文章，这些文章大多暗示COPD是CRC的危险因素之一，但没有阐述脂肪酸在两者之间的中介作用。为了探讨CRC的发展或进展与COPD通过脂肪酸途径的关系，利用临床数据库进行了初步调查，随后利用基因组和转录组数据进行了验证研究。该研究的示意图如图1所示。图1：利用NHANES、GWAS和GEO数据库探索2. Omega - 3脂肪酸和COPD是CRC的危险因素研究包括1729名NHANES参与者，代表了1.792亿非机构美国居民。在整个研究人群中，11名参与者(1%)患有结肠癌，41名参与者(2%)自我报告患有COPD。与非慢性阻塞性肺病患者相比，COPD患者的omega-3脂肪酸水平更高，而omega-6/omega-3脂肪酸水平更低，在CRC中也得到了类似的结果。使用加权logistic回归分析了COPD、omega-3脂肪酸和omega-6/omega-3对结肠癌风险的影响。发现omega-3脂肪酸水平增加的组中，CRC和COPD的风险相应增加。二十碳五烯酸的作用统计学显著(图2)。相比之下，omega-6/omega-3比例的升高似乎对结肠癌的发展起到了保护作用。omega-3脂肪酸和omega-6/omega-3比例对结肠癌的影响在剂量-反应曲线中得到了验证。结果显示这些因素与结肠癌风险之间呈线性关系。3. 利用MR分析评估COPD和CRC之间的因果关系对COPD GWAS数据中p<5e−8的位点进行了R2和F统计计算，IVW结果显示COPD和CRC之间存在正的遗传相关性。MR-Egger回归分析未发现IVs在两种因果关系中存在方向性多效性。留一分析结果表明，部分rsID位置超出无效垂直线;然而，这种情况并不会对因果推论产生不利影响。利用曼哈顿图显示了22条染色体所有位点之间的关系及其对应的p值;红色参考线表示5e−08的p值阈值(图3A-B)。图3：COPD结局和结直肠癌GWAS结果的曼哈顿图采用双样本MR方法，以COPD GWAS数据集作为暴露量，以UK Biobank的脂质相关GWAS数据作为结果。同样还使用来自UK Biobank的脂质相关数据作为暴露量，CRC GWAS数据集作为结果，进行了MR分析。然后检查这些结果与之前分析结果的交集。最终确定的MVMR分析候选介质共有28个。对28种暴露结合COPD进行MVMR分析，评估其对CRC的潜在中介作用。研究结果总共确定了9种与脂质相关的COPD和CRC的潜在中介因子。这些介质与omega-3和omega-6脂肪酸和体脂率显著相关(图4)。图4：MVMR分析确定的9种脂质相关介质，以COPD为暴露，结直肠癌为结果5.COPD与CRC GWAS的交叉性状荟萃分析与注释通过交叉表型meta分析，鉴定了一组43个位点，这些位点与COPD和CRC相关性显著。值得注意的是，其中四个位点，特别是GNAS, FAM163B, RHPN2和STARD3被标注为基因。注释了与任何性状表现出显著关联的位点，总共有156个基因。在这些基因中，从STRING中获得了一个基因互作网络，并将119个基因导入到Cytoscape中分析，最终生成了一个PPI网络(图5)。对COPD和CRC患者的GWAS p<5e−08的位点进行基因注释。COPD和CRC GWAS分别有274个和79个基因被标记。图5：COPD和CRC交叉性状meta分析后获得的基因注释PPI图6.在COPD和CRC的RNA表达谱中的识别到脂肪酸模块当软阈值power高于参考线0.85时，基因网络中基因间的连通性满足无标度网络分布。采用基于系统发育树的聚类算法对每个数据集提取共表达模块。对每个模块中的基因进行了KEGG代谢通路富集分析，四个数据集中的几个模块在脂肪酸代谢、延伸或降解通路中显著富集(图6A)。模块特征基因代表基因模块的表达模式，模块基因用于分析COPD和CRC数据集中富含脂肪酸的模块之间的相关性。计算了GSE29621、GSE17536、GSE15781和GSE57148中相关模块的模块特征基因，并确定了它们之间的相互关系。GSE15781中的蓝色模块和GSE17536中的蓝绿色模块与GSE57148中的深绿色模块呈正相关。发现GSE29621中的红色模块与GSE57184中的深绿色模块之间存在负相关关系，这可能是由于GSE29621中的红色模块在脂肪酸降解途径中富集所致(图6B)。GSE29621中红色模块与GSE57184中深绿色模块的负相关关系,表明脂肪酸降解对CRC发展的潜在有害影响。图6：WGCNA分析模块以及计算模块特征基因之间的相关性本研究旨在阐明COPD、CRC和脂肪酸代谢之间复杂的关系，重点是了解潜在的机制和潜在的因果关系。COPD是CRC发展的一个重要危险因素，这两种疾病具有很强的遗传特性相关性。作者提出脂肪酸作为COPD和CRC之间的中介，omega-3和omega-6脂肪酸的失衡可能导致COPD患者CRC风险的增加。采用多组学方法，结合生物信息学分析和NHANES数据库的临床数据检查，脂肪酸可以作为COPD 和 CRC之间的中介。本文通过MR以及MVMR分析了COPD 和 CRC之间的中介，在数据的选择以及分析的严谨性都是值得我们学习的，并且在两种疾病的选择上，是由研究表明存在关系的，所以作者的这个角度是由理论支持的！双病孟德尔随机化研究
扫码咨询
![]()
图文排版｜CY
文章转载请联系 | 15510012760（微信）
