2024-06-16

想在“孟德尔随机化”方向玩出花吗？北京协和医院团队Q1区14分+！孟德尔分析+GWAS+UKB数据库，经典永不过时！

小途生信果 2024-02-27 19:00:11

转自公众号：生信路
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzk0MDQ2MTU0Mg==&mid=2247492496&idx=1&sn=e20dd595f31c956c96efe15d1a8e8be0

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小途今天分享的是“孟德尔随机化研究”（MR），它有什么不同呢？首先本文目的在于确定多发性硬化症的潜在药物靶点，作者对来自公共数据库的GWAS数据进行分析，利用反向因果关系检测、贝叶斯共定位分析和表型扫描对初步认识进行进一步验证，并绘制相互作用网络。最后，使用来自UK Biobank和FinnGen队列的GWAS数据和来自两项新发表的研究的血浆pQTL数据，进行外部验证来加强本研究的结论。

废话不多说，接下来和小途一起来吧扒一扒这篇SCI，学习掌握妙思路，轻松拿下14分+！

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文章题目：通过孟德尔随机化分析确定多发性硬化症的潜在药物靶点。

发表期刊：Brain

影响因子：IF=14.5

发表时间：2023年3月

研究背景

多发性硬化症(MS)是一种复杂的自身免疫性疾病，是一种最常见的慢性致残性神经系统疾病，主要影响年轻人在世界范围内，多发性硬化症的发病率和流行率都在增加。虽然多种治疗方法已被开发和广泛应用，但现有的治疗多发性硬化症的药物远不能令人满意，因为它们不能抑制复发和减轻疾病进展，因此仍然需要新的药物靶点来预防多发性硬化症。疾病修饰治疗是MS治疗的一个组成部分，它可以减少MS患者复发的发生，并减缓其向永久残疾的进展。同时，人类蛋白质在一系列的生物过程中起着关键的作用，并且是主要的药物靶点类型。近年来，孟德尔随机化(MR)分析被广泛应用于药物靶点的开发和药物的鉴定，通常利用全基因组关联研究(GWAS)中的单核苷酸多态性(SNPs)作为遗传工具来估计暴露对结果的因果影响。迄今为止，整合GWAS和蛋白定量性状位点(pQTL)数据在MS上进行MR研究的报道很少。

数据来源

数据集/队列	详细信息
GWAS	包括115803个欧洲血统个体(47429例病例和 68374例对照)
UK Biobank	包括来自GWAS的1356例病例和395209例对照
FinnGen	包括来自GWAS的1326例病例和359815例对照

研究思路

本研究的目的是确定血浆和CSF蛋白作为ms的潜在治疗靶点。作者首先使用MR识别MS潜在的因果血浆和脑脊液蛋白，使用来自国际多发性硬化症遗传学协会(IMSGC)的GWAS数据，利用反向因果关系检测、贝叶斯共定位分析和表型扫描进一步验证了初步发现。并绘制了识别出的蛋白质之间的相互作用网络，基于血浆和脑脊液的蛋白质之间的相互作用网络，以及识别出的蛋白质与当前MS药物靶点之间的相互作用网络。最后，使用来自UK Biobank和FinnGen队列的GWAS数据和来自两项新发表的研究的血浆pQTL数据，复制该分析作为外部验证来加强本研究的结论。

图1 本研究流程图

研究结果

1.筛选多发性硬化症致病蛋白的蛋白质组

在Bonferroni显著性(P < 5.63×10−5)，MR分析显示6对蛋白(表1、图2)，包括FCRL3、TYMP、AHSG在血浆中，MMEL1、SLAMF7和CD5L在脑脊液(CSF)。增加FCRL3、TYMP、AFSG、SLAMF7和CD5L 降低MS的风险，而升高MMEL1增加了MS的风险。在初步分析中，未检测到蛋白质的异质性。

表1 经Bonferroni校正后，血浆和脑脊液蛋白的Mr结果与MS显著相关

图2 MR的结果为血浆和脑脊液蛋白和多发性硬化症的风险

2.多发性硬化症致病蛋白的敏感性分析

通过MR分析显示的6个蛋白中，有5个被确定为MS的潜在药物靶点，包括FCRL3、TYMP、AHSG、MMEL1和SLAMF7。首先，双向MR分析没有显示MS对6个已鉴定蛋白水平的任何因果效应，Steiger过滤进一步确保了方向性。其次，贝叶斯共定位强烈表明，FCRL3、TYMP、AHSG、MMEL1和SLAMF7与MS具有相同的变体（表2）。

最后，经过表型扫描，发现FCRL3与1型糖尿病、FCRL4、IGSF11和KIR3DL3相关；发现TYMP与血细胞性状和嘧啶代谢相关；AHSG与活化的部分凝血酶时间（APTT）相关；MMEL1被发现是原发性硬化性胆管炎的易感基因，并间接影响多发性硬化症、类风湿性关节炎和乳糜泻；而CD5L被发现与FCRL1相关。相比之下，对SLAMF7没有观察到显著的相关性（表2）。同时，FCRL3和CD5L的pQTL也表现出提示性的相关性。

表2 对6个潜在的因果蛋白进行反向因果检测、贝叶斯共定位分析和表型扫描

3.血浆和脑脊液中分析蛋白的比较

在蛋白质水平上，脑脊液和血浆MR结果之间存在不显著的负相关(斯皮尔曼相关系数=−0.037，蛋白数= 66，无p值阈值)。同时，在限制不同p值阈值的分析中包含的蛋白质数量时，通过文本挖掘和共表达进一步的PPI网络分析表明，血浆型AHSG和CSF型CD5L可能存在关联(图S1)。蛋白-蛋白MR也显示血浆FCRL3水平的增加导致CSF CD5L的增加，其中当CSF CD5L升高时，血浆FCRL3减少。

图S1 提示性致病蛋白（P < 0.05）与目前的多发性硬化症药物靶点之间的蛋白-蛋白相互作用网络

4.潜在药物靶点与当前多发性硬化症药物的相关性

PPI网络揭示了三种优先蛋白(FCRL3、TYMP和SLAMF7)与四种当前MS药物靶点之间的相互作用。使用STRING、MS4A1-FCRL3和PNP-TYMP被确定具有最可靠的交互。具体来说，FCRL3与MS4A1相关，该抗是奥克利单抗和ofatumu单抗的靶点。STRING还揭示了FCRL3和MS4A1在物理上的相互作用，这表明这两个蛋白质距离很近，但不一定是直接接触的。

TYMP与克隆核苷的两个靶点相关，嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）和核糖核苷酸还原酶调节TP53诱导亚基M2B（RRM2B）。有趣的是，PNP和TYMP在嘧啶代谢中富集，SLAMF7与CD52的靶点相关(图3)。确定了两种可能改变该疾病的药物：氟尿嘧啶（TYMP的诱导剂）和依洛妥珠单抗（SLAMF7的调节剂）。

图3 当前MS药物靶点与确定的潜在药物靶点之间的相互作用

5.多发性硬化潜在药物靶点的外部验证

在不同的数据集中使用相同变异和显著变异策略来复制主要发现，MMEL1在UK Biobank和FinnGen队列中也被发现与MS相关，而FCRL3仅在UK Biobank中与MS相关。例如，使用Ferkingstad等人报道的全基因组显著变异作为遗传工具，增加FCRL3增加MS的风险。此外，AHSG对英国生物库的MS显示了轻微显著的因果效应(图4)。