SCI新宠儿“孟德尔随机化”，简单3张图发8.8+

导读

B族维生素是一个“大家庭”，包括维生素B1、B2、B6、B12、烟酸、泛酸、叶酸等，B族维生素作为一个万能的“辅助者”，在免疫系统方面也是如此，维生素B12作为细胞免疫的免疫调节剂；叶酸支持免疫应答，研究叶酸和维生素B12与自身免疫性疾病的关系，具有重要的意义。

哈喽，大家好，今天向大家分享的是发表在Frontiers in immunology杂志（IF：8.786）的一篇孟德尔随机化研究。纵观全文，利用孟德尔随机化（MR），简简单单几张图表，就揭示了叶酸和维生素B12与自身免疫性疾病的关系，还发表了IF 8.8+的SCI，不得不感叹，孟德尔随机化果然是SCI的新宠儿！

一

数据来源

四种常见的自身免疫性疾汇总统计数据来自已发表的全基因组关联研究（GWAS），包括白癜风（vitiligo），炎症性肠道疾病（inflammatory bowel disease，IBD），类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA），系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）；叶酸（Folate）和维生素B12（Vitamin B12）的数据同样从GWAS获取，详细信息见下图。

二

工具变量选择

单基因核苷酸多态性被用作工具变量（IVs）。在初步分析中，有4个SNPs和叶酸有显著相关性，15个SNPs与维生素B12有显著相关性（P < 5×10-8）；在敏感性分析中，排除与叶酸有关的2个存在连锁不平衡状态(LD) 的SNPs，而维生素B12的15个SNPs中未发现LD。对于筛选的SNPs，使用方差R2和F统计量评估IVs的强度，以避免弱工具偏差。一般情况下，如果F>10，IVs与暴露之间的相关性被认为是足够强，并且MR分析的结果可以避免受到弱工具偏差的影响。在本文中，叶酸和维生素B12的F统计量范围从22.05-568.86，满足MR分析F>10的假设。

三

实验设计

进行双样本MR研究以评估叶酸和维生素B12遗传易感性与自身免疫性疾病风险之间的因果关系。研究设计的概述见图1。

图1 MR分析法的设计图

整个过程满足经典MR分析的三个主要假设：

1.工具变量与暴露之间存在稳健的强相关关系（关联性假设）；

2.工具变量与影响"暴露-结局"关系的混杂因素相互独立（独立性假设）；

3.遗传变异只能通过暴露因素影响结局发生，而不能通过其他途径对结局产生作用（排他性假设）

四

统计分析

MR分析主要采用逆方差加权法（IVW）作为主要方法，并引入了多种敏感性和异质性分析方法。

• Cochran的Q检验评估了个体SNP估计之间的异质性，并为选择适当的分析方法提供了证据。如果P<0.05，表明没有异质性，则认为固定效应IVW法为主要方法；否则，使用随机效应模型。

• 当超过50%的IVs有效时，加权中位数方法可以获得对总体效应的一致估计，与IVW方法相比，可以减少因果效应估计的偏差。

• 当SNP暴露效应中发生测量误差时，最大似然法可以提供更可靠的估计。

• MR-多效性残差和异常值法（MR-PRESSO）可以自动检测IVW线性回归中的异常值并删除异常值以提供校正的MR估计。

• 使用MR-Egger截距法测试IVs的水平多效性，在MR-Egger检验中，截距估计了整个SNP的平均水平多效性效应，如果P值小于0.05，则IVW估计值可能有偏差。

• 进行留一敏感度测试，以检查结果是否由单个SNP引起。

• 生成森林图，直接检测多效性的存在。

作者使用所有这些方法全面探索因果关系。

五

实验结果

首先，在异质性检验中，Cochran的Q统计量的P值均大于0.05（Pvitiligo= 0.382,PIBD = 0.056；PRA= 0.480；PSLE= 0.085)），表明SNPs之间没有异质性。因此，在MR分析中，使用固定效应IVW模型作为主要分析方法。

1.叶酸与自身免疫性疾病

图2描述了叶酸与4种自身免疫性疾病之间关联的MR分析的效应估计值。IVW方法表明，较高的血清叶酸水平与白癜风风险的降低显著相关（OR= 0.47；95%CI：0.32-0.69）。其他3种方法也显示出了相似的结果：加权中位数法（OR：0.43，95%CI：0.27-0.69），最大似然法（OR：0.47，95%CI：0.31-0.69），MR-PRESSO法（OR：0.47,95%CI：0.32–0.70）；此外，MR-Egger回归截距没有显示出叶酸与白癜风的多效性证据（P截距= 0.919）。然而，叶酸水平与其他3种自身免疫性疾病没有统计学意义的相关性（P>0.05）；通过MR-Egger回归评估，也没有明显的水平多效性迹象（PIBD= 0.670；PRA= 0.469；PSLE=0.891）。

图2 叶酸对自身免疫性疾病风险的孟德尔随机化森林图

图3描述了排除了两个具有LD的SNPs后，叶酸与4种自身免疫性疾病之间的关系。同样地，IVW方法显示，血清叶酸水平与白癜风风险降低相关（OR=0.35,95%CI：0.21–0.60）。此外，采用最大似然法（OR=0.35,95%CI：0.20-0.61），结果稳定。在这里，不能使用MR-Egger方法来确定SNPs是否具有水平多效性，因为MR-Egger方法需要至少三个SNPs。同样，由于缺乏足够的SNPs，无法通过MR-PRESSO方法检测离群SNPs。

图3 排除2个具有LD的SNPs后，叶酸对自身免疫性疾病风险的孟德尔随机化森林图

作者进一步进行了留一敏感度测试，以检测因果估计是否由任何单一SNP驱动，揭示了基因水平预测的叶酸和白癜风风险之间存在一致的负相关。

图4 留一敏感度测试

2.维生素B12与自身免疫性疾病

对于维生素B12，IVW方法显示，维生素B12水平可能与IBD风险增加14%相关（P=0.010，表1）。然而，所有这些关联都不符合多次检验校正后的统计检验（P=6.25×10-3）。与此同时，没有检测到维生素B12与其他自身免疫性疾病之间的任何关联。同样，通过MR-Egger回归评估，没有明显的水平多效性迹象（Pvitiligo = 0.819；PIBD= 0.196；PRA= 0.615；PSLE= 0.914）。

表1 维生素B12与自身免疫性疾病风险的孟德尔随机化分析

六

结语

孟德尔随机化是一种近年来主要应用于流行病学病因推断上的一种数据分析方式，其核心是运用遗传学数据作为桥梁，来探索某一暴露（exposure）和某一结局（outcome）之间的因果关系，即结局是否能导致暴露的发生。因其和随机对照试验的可比较性，而一直被称为“大自然创造的随机双盲试验”。众所周知，随机双盲试验的一大缺点就是成本巨大，往往需要联合多中心进行试验，才能获得满足试验所需的大样本数据。反观，MR分析只需要通过挖掘公共数据库的数据就能得到相似的结果，省钱省时又省力，感兴趣的小伙伴何不赶快行动起来呢？

参考文献：

Yang Hong, Song Jie, Li Aole, Lv Linshuoshuo, Sun Xiaohui, Mao Yingying, Ye Ding. Genetically predicted levels of folate, vitamin B12, and risk of autoimmune diseases: A Mendelian randomization study.Frontiers in Immunology (2023) 14:1664-3224.