|
孟德尔随机化研究有“天然的RCT”之称，是以遗传变异作为工具变量建立模型，用于测试风险因素（暴露）与各种表型（疾病结局）之间因果关系的方法之一。当RCT不可行或不符合伦理时，可用孟德尔随机化研究来进行因果推理。 近十年来，孟德尔随机化研究已成为医学领域，尤其是流行病学病因探索研究的热门技术，广泛用于医学病因探索、新药研发、公共卫生决策的制定等。 但目前中医药领域缺乏针对这一方法的相关研究。那么，该方法在中医药领域的应用方面具体面临哪些问题和挑战呢？ 首先，让我们来了解一下这项热门技术。 三个核心假设 该研究方法基于3个核心假设：1）遗传变异与风险因素密切相关（相关性）；2）遗传变异与混杂因素无关（独立性）；3）遗传变异仅通过风险因素影响结果（排他性）。 相关性假设要求选定作为工具变量的遗传变异，应与研究的风险因素之间存在较强的关联（P＜5×10-8），当这种关联较弱或遗传变异不能解释大部分风险因素时，此遗传变异就被称为弱工具变量。独立性假设要求遗传变异不能与影响风险因素或结局的混杂因素相关。排他性假设认为，当遗传变异通过“遗传变异-风险因素-结局”以外的途径影响结局发生时，该遗传变异被认为具有多效性，也称为无多效性假设。 当遗传变异同时满足以上三个核心假设时，即可被视为有效的工具变量；若假设中的任何一个不成立时，孟德尔随机化研究将难以获得较为准确的因果关联估计。 常见类型 该研究方法主要包含以下6种类型： 1）单样本孟德尔随机：在单个样本中定量估计风险因素与结局之间的关联效应，此方法工具变量的选择较为局限，易受潜在混杂因素的影响。 2）两样本孟德尔随机：选择来自相同人群的两独立样本GWAS数据，包括遗传变异与风险因素及结局的关联结果，此方法扩大了样本量，提高了把握度，GWAS数据的共享使其得以广泛运用。 3）两步孟德尔随机：多用于寻找从风险因素到结局的潜在发生机制，即可能存在的中介变量。 4）双向孟德尔随机：在无法明确风险因素与结局间因果关联的方向时，可通过此方法进一步验证。 5）基因-风险因素交互作用孟德尔随机：探讨基因-风险因素在疾病中的交互作用现象，此方法可区分是由基因或者基因通过风险因素作用于结局。 6）多变量孟德尔随机：当遗传变异存在多效性时，可通过选择与多重暴露相关的工具变量来联合估计每个风险因素对结果的独立因果影响，避免产生误导性结论。 国内外的应用现状 当前该研究方法主要用于以下4个方面： 1）验证疾病间及疾病相关风险因素间的因果关系，特别是在传统流行病学中存在争议的关系：已证实了冠状动脉疾病、骨密度降低、精神分裂症等疾病与特定风险因素间存在因果关系。 2）确认和揭示行为、生活方式对疾病的潜在影响：已发现吸烟、饮酒、睡眠特征等会显著影响重型新型冠状病毒肺炎、乳腺癌、精神分裂症、高血压病等疾病的遗传易感性。 3）探索社会经济因素及社会环境与疾病或生活的关联：已发现教育年限与肺癌风险降低、吸烟减少、血脂水平良好间存在因果关联，儿童期虐待与抑郁症、精神分裂症和注意力缺陷多动障碍存在因果关系等。 4）寻找疾病治疗的新药物作用靶点：已确定了3种不同亚型缺血性卒中（大动脉粥样硬化、心脏栓塞性卒中、小动脉闭塞）、帕金森病及冠心病的新药物靶点等。 然而，孟德尔随机化研究仍面临一些问题 其中，最大挑战是工具变量的选择需满足3个核心假设，任一假设不成立时，估计的因果关联会产生较大的偏倚。 此外，受人群选择、统计方法、机制解释等问题的影响，孟德尔随机化研究目前仍面临以下7个方面的问题。1）弱工具变量：单样本孟德尔随机化中弱工具变量会使Ⅰ型错误率升高，两样本孟德尔随机化中会产生向效应为零方向的偏倚。2）多效性：工具变量存在多效性时，会使Ⅰ型错误率增加。3）连锁不平衡：当遗传变异间物理距离接近，即遗传具有分布相关性时，选择这些遗传变异作为工具变量会违背排他性假设，导致效应估计产生偏倚。4）把握度低：样本量较小时，孟德尔随机化研究的结果无法达到足够的把握度。5）人群分层：孟德尔随机的结果可能会受不同种族的影响，异质的人群会对结局产生有偏倚的效应估计。6）幸存者偏差：当选择的疾病结局是以高龄人群为主要研究对象时，会违背独立性假设，使遗传变异和结局间产生虚假的关联。7）结果解读：孟德尔随机化研究只能为风险因素与结局间的因果关联提供统计学证据，真实的因果关联应结合疾病的生物学机制及临床研究结果等进行综合探讨。 在中医药领域，孟德尔随机化研究实用价值如何？ 中医学理论体系的两个核心要点为整体观念与辨证论治。另，体质学说在中医学的病因学说及病程转归分析中也发挥了重要作用。 整体观念包含人体是一个有机的整体（体现在五脏一体观与形神一体观），人与自然环境的统一性，人与社会环境的统一性。孟德尔随机化研究通过构建“遗传变异-风险因素-疾病结局”的模型，探索各种因素（疾病、环境、社会、行为、心理等）与疾病之间潜在的因果关联，这与中医的整体观念不谋而合。 中医强调辨证论治，不同的症状群组成了不同的“证”，中医临床证候众多，不同证型对应不同方剂，纷繁复杂的证型是否可以通过孟德尔随机化研究达到简化的效果？中医表型组学研究体系构建的提出，增加了孟德尔随机化研究在中医药领域实施的可行性，为中医药研究探究因果关联提供了新的思路。 下面将以中医学整体观念及体质学说为切入点，探索孟德尔随机化研究在中医药领域实施的可行性。 整体观念与孟德尔随机化研究 整体观念认为，人体各个脏腑功能相互协调、影响，人体的生理机能和病理变化必然受到自然环境、社会条件的影响，不同的疾病间通过脏腑、经络、环境等互相关联、互相影响。 以郁证为例，临床郁证患者往往出现不寐的症状，从五脏一体观角度分析，属于情志不遂，肝气郁结，肝郁化火，邪火扰动心神，神不安则不寐；不寐患者也常伴见心情低落，人卧则血归于肝，若肝藏血功能异常，则木气失养，肝失疏泄，气机不畅，肝气郁结。现代研究也发现，睡眠质量和抑郁间存在相关性。那么患者是因为郁证出现不寐，还是由于不寐导致郁证的发生，两者间是否存在因果关联，目前尚无定论。 对于疾病间存在相关性但出现先后顺序不明确的现象，可在中医临床中实施双向孟德尔随机化研究，来检验两者间的因果效应及效应的方向。在此例中，可将郁证（抑郁）、不寐（失眠）分别作为风险因素、疾病结局，从基于大样本汇总的GWAS数据库中筛选与风险因素存在较强关联（P＜5×10-8）、且与影响郁证或不寐的混杂因素不相关的遗传变异作为工具变量，进行双向孟德尔随机化研究，以明确两者间的因果关系。 如果孟德尔随机化研究证实郁证与不寐之间存在因果关系，那么临床治疗郁证或失眠时，若两者共见便可对因治疗，将其方药合并，一方即可治疗两种疾病，达到“异病同治”的效果；若只出现其中一证，考虑其遗传易感性，治疗时加入相应药物，以达到未病先防的目的。 体质学说与孟德尔随机化研究 体质是在先天遗传及后天获得的基础上所表现出来的形态结构、功能活动以及心理状态等方面固有的、相对稳定的特质，这种特质决定着人体对某种致病因子的易感性及其病变类型的倾向性。 朱震亨在《格致余论》中记载“而况肥人湿多，瘦人火多”，便是对两种不同体质特征的概括。“肥人湿多，瘦人火多”，目前尚不清楚是由先天的遗传变异决定，还是由后天脾胃运化功能差异所致；或者是由“湿多”导致的肥胖、“火多”导致的消瘦。 研究显示，糖尿病前期的主要体质是阴虚质、其次是痰湿质，2型糖尿病的主要体质是痰湿质、其次是阴虚质；还有研究显示胆囊息肉患者中医体质的分布与年龄、胆囊息肉合并脂肪肝、辨证分型具有显著相关性。但受各种混杂因素的影响，上述研究还需要更多的研究来验证其结论的可靠性。 孟德尔随机化研究可从遗传变异层面明确体质对疾病发生发展的影响，较好地解决体质学与疾病间关系的问题。在体质学说相关研究中，可将选定的体质作为风险因素，所研究的疾病作为结局，筛选与所选体质存在强关联的遗传变异作为工具变量，且该遗传变异与影响选定体质和疾病的混杂因素不相关，进行两样本孟德尔随机化研究，评估该体质与疾病结局风险的关联，这对中医“治未病”理论的发挥具有重要意义。 迎接挑战 当前，孟德尔随机化研究在中医药领域的运用存在可用数据相对局限的挑战。具体表现在以下两个方面： 1）GWAS数据库主要为欧洲人群，目前暂无亚洲人群相关数据。随着多组学基因分型技术的改进和成本降低，加上DNA测序及人类基因组技术的普及，在中医药领域实施孟德尔随机化研究时，可根据需求收集相关数据并构建研究人群的基因数据库，具体方法可参照前期国内进行的孟德尔随机化研究。 2）GWAS数据库目前仅收录现代医学范畴数据，暂无传统医学诊断及证型分类数据。对此，可构建中医表型组学数据库，或将中医病名与相对应的西医疾病进行转化，获取相关数据来进行孟德尔随机化研究。 ✦ ✦✦ ✦✦ ✦✦ ✦ 综上，孟德尔随机化研究的运用可补充观察性研究和干预性研究的不足，为中医药研究提供新思路。其在中医药领域具有较大的发展空间，有助于中医众多证型的简化，理清不同病证间错综复杂的关系，实现“异病同治”的目的，也可为中医治未病思想的运用提供可靠证据。 原文：谢朝荣,陶庆锋,胡缤予,等.孟德尔随机化研究及其在中医药领域的应用展望[J].中医杂志,2023,64(5):438-442,447. |
|
|
