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Diese Studie analysierte deidentifizierte, zusammenfassende genomweite Assoziationsstudien (GWAS)-Statistiken, die öffentlich zugänglich sind. Gemäß den Richtlinien des Archivs und den von den ursprünglichen Forschern erhaltenen Genehmigungen war für diese Sekundäranalyse keine neue Genehmigung des institutionellen Überprüfungsausschusses oder zusätzliche individuelle informierte Zustimmung erforderlich. Alle beitragenden GWAS berichteten in ihren Quellpublikationen ethikbasierte Genehmigungs- und Einwilligungsverfahren. Alle Analysen wurden in Übereinstimmung mit institutionellen Richtlinien und der Helsinkier Erklärung durchgeführt.
Überblick und Begründung
Die Studie implementierte ein bidirektionales, zweistichprobiges Mendelscher Randomisierungsrahmen (MR), das auf europäische Abstammungszusammenfassungsstatistiken beschränkt ist, um potenzielle kausale Beziehungen zwischen Multipler Sklerose (MS) und hämatologischen Malignitäten (HM) zu bewerten. Das Design folgt den drei zentralen MR-Annahmen: Instrumentrelevanz, Unabhängigkeit von Störern und Ausschlussbeschränkung. Der Arbeitsablauf umfasst daher (i) Zugriff auf und Kuratierung des Datensatzes, (ii) Instrumentenauswahl mit genomweiter Bedeutung mit Linkage-Disequilibrium-(LD)-Klumping, (iii) Stichlingsscreening mit PhenoScanner, (iv) Allelharmonisierung mit expliziter Behandlung palindromischer Varianten, (v) Richtungsbewertung mit dem Steiger-Test¹², (vi) primäre MR-Schätzung mit komplementären Methoden, (vii) einen vollständigen Satz von Sensitivitätsdiagnostiken und (viii) standardisierte Figur- und Tabellengenerierung unter Mehrfachtest-Kontrolle. Jeder dieser Schritte wird in den nachfolgenden Protokollunterabschnitten ausführlich beschrieben, und ein Überblick über die Pipeline ist in Abbildung 1 dargestellt.
Materialien, Software und RRIDs
Die Analysen wurden in R-Version 4.3.1 (RRID:SCR_001905) unter Verwendung von RStudio/Posit 2023.12+ (RRID:SCR_000432) durchgeführt. LD-Clumping verwendete bei lokaler Ausführung PLINK v1.9 (Build 2.3; RRID:SCR_001757)13. MR-Schätzung und Datenextraktion verwendeten das R-Paket TwoSampleMR v0.5.7 10; Instrumentsuche für potenzielle Störer verwendeten PhenoScanner v1.0; Erkennung und Korrektur von Ausreißern mit MRPRESSO v1.0. Exakte Versionen werden für Pakete ohne RRIDs gemeldet.
Datenquellen und Zugang
MS-Zusammenfassungsstatistiken wurden aus der Metaanalyse des International Multiple Sclerosis Genetics Consortium gewonnen, die 47.429 MS-Fälle und 68.374 Kontrollen mit harmonisierter Qualitätskontrolle über 15 Kohorten umfasste. Zusammenfassende HM-Statistiken wurden von FinnGen gewonnen (insgesamt n = 218.792; >16 Millionen Varianten) und umfassten Hodgkin-Lymphom (HL), diffuses Großzell-Lymphom (DLBCL), Follikellymphom (FL), reife T/NK-Zell-Lymphome (MTNKL), andere oder nicht näher spezifizierte nicht-Hodgkin-Lymphom (NHL), lymphoide Leukämie, myeloische Leukämie, Leukämie unbestimmter Zellart sowie multiple Myelom-/Plasmazellneoplasien14. Datensätze wurden über das IEU OpenGWAS-Portal mithilfe der dokumentierten Zugangskennungen15 abgerufen. Alle Analysen dieser Studie basierten daher ausschließlich auf diesen öffentlich verfügbaren zusammenfassenden GWAS-Datensätzen; Es wurden keine internen institutionellen Kohorten- oder Patientendaten auf individueller Ebene verwendet oder generiert. Da wir keine zusätzlichen GWAS mit harmonisierten MS- und hämatologischen Malignitäts-Subtypdefinitionen identifizierten, die eine vollständige Replikation der Pipeline ermöglichen würden, wurde keine unabhängige externe Validierung mit einem separaten Datensatz durchgeführt und wird als Einschränkung anerkannt. Das Protokoll ist so geschrieben, dass es direkt auf zukünftige GWAS-Datensätze für eine unabhängige Validierung angewendet werden kann.
Instrumentenauswahl und LD-Klumping
Für jede Exposition wurden Single-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) mit genomweiter Signifikans (P < 5 × 10-8) unter Verwendung der extract_instruments Funktion in TwoSampleMR ausgewählt, die auf die OpenGWAS-Datensätze angewendet wurde. Um die Instrumentenunabhängigkeit zu gewährleisten, wurde das LD-Clumping anschließend gegen ein europäisches Referenzpanel durchgeführt, entweder unter Verwendung der internen Clumping-Utilities von TwoSampleMR oder lokal mit PLINK, mit einem r²-Schwellenwert von 0,001 und einem physikalischen Fenster von 10.000 Kilobasen. Bei Verwendung von PLINK wurden die Kommandozeilenparameter auf eine primäre Signifikanzschwelle von 5 × 10–8, r² = 0,001 und ein 10-Mbit-Fenster gesetzt, sodass die zusammengefassten Instrumente genau diesen Kriterien entsprachen. Die Instrumentenstärke wurde anhand der F-Statistik bewertet, die aus der Expositionseffektschätzung und ihrem Standardfehler (F ≈ β²/SE²) abgeleitet wurde; Varianten mit F < 10 wurden aus den finalen Instrumentensätzen ausgeschlossen, und die übrigen SNPs wurden auf die PhenoScanner-Prüfung übertragen.
Confounder-Screening mit PhenoScanner
Um horizontale Pleiotropie durch bekannte Risikofaktoren zu minimieren, wurde jedes Kandidatinstrument im PhenoScanner V2 im GWAS-Katalog mit dem Phenoscanner R-Paket (v1.0)16,17 abgefragt. Für jedes SNP haben wir alle gemeldeten Assoziationen bei P < 1 × 10⁻5 angefordert und die zurückgegebenen Merkmale manuell inspiziert. Zusammenhänge mit etablierten hämatologischen Risikofaktoren für Malignität – wie rauchbedingter Exposition oder Adiposits-/anthropometrische Merkmale (z. B. Body-Mass-Index, Taillenumfang und Körperfettmaße) – oder direkte Assoziationen mit hämatologischen Malignitätsphänotypen führten dazu, dass das entsprechende SNP aus derInstrumentenreihe 18 ausgeschlossen wurde. Merkmale, die als ausschließend betrachtet wurden, basierten auf vorherigen Eviden, die Fettleibigkeit und Rauchen mit Leukämie-, Lymphom- oder Myelomrisiko in Verbindung bringen 18,19,20. Die Anfragen verwendeten breite Schlüsselwortstamme (z. B. Rauch, Zigarette, BMI, Fettleibigkeit, Taille, Fettleibigkeit, hämatologische Malignität, Lymphom, Leukämie, Myelom). Alle Entfernungen wurden in einer Tracking-Tabelle zusammen mit dem PhenoScanner-Merkmal dokumentiert, das den Ausschluss auslöste, und die bereinigten Instrumentenlisten wurden dann an den Harmonisierungsschritt weitergeleitet.
Harmonisierung und palindromisches Handling
Die Effektallele für jedes SNP wurden zwischen den Expositions- und Ergebnisdatensätzen mittels der harmonise_data-Funktion im TwoSampleMR-Paket (v0.5.7, R) harmonisiert. Wir haben alle Outcome-Allele mit dem Expositionseffekt-Allel so ausgeriicht, dass positive Beta-Koeffizienten immer demselben Allel in beiden Datensätzen entsprechen. Palindromische Varianten (A/T oder C/G) mit intermediären Effektallel-Frequenzen (0,42–0,58) im OpenGWAS-Referenzpanel wurden als string-ambigue behandelt und automatisch entfernt, indem die Harmonisierungsaktion auf mehrdeutige SNPs eingestellt wurde. Palindromische SNPs mit Effektallel-Frequenzen außerhalb dieses Bereichs wurden erhalten und mit den gemeldeten Allelfrequenzen ausgerichtet. Da die Allelverfügbarkeit und der palindromische Status zwischen den FinnGen-Ergebnissen leicht unterschieden, wurde die Harmonisierung für jeden HM-Phänotyp separat durchgeführt, und die endgültige Anzahl der Instrumente, die in jede ergebnisspezifische Analyse aufgenommen wurden, wurde aus den harmonisierten R-Objekten extrahiert und in den Tabellen angegeben.
Richtungsprüfung (Steiger-Filterung)
Die Richtung wurde mit dem Steiger-Ansatz bewertet, wie er in der steiger_filtering-Funktion von TwoSampleMR implementiert wurde. Für jede SNP berechnete die Funktion zunächst die erklärte Varianz (R²) in der Exposition und dem Ergebnis aus dem GWAS-Betakoeffizienten, dem Standardfehler und der Stichprobengröße. Die Studie entfernte dann Instrumente, bei denen R² im Ergebnis höher als in der Exposition war, was auf eine mögliche umgekehrte Wirkungsrichtung hindeutet. Steiger-Filterung wurde für jeden Ergebnisdatensatz separat angewendet, und die übrigen Instrumente (Zeilen mit steiger_dir == TRUE) wurden gespeichert und in den nachfolgenden MR-Analysen verwendet. Für jedes Ergebnis wurden die Zählungen nach dem Steiger erfasst und zusammen mit den MR-Schätzungen angegeben.
Primäre MR-Schätzung und mehrfache Testkontrolle
Primäre kausale Schätzungen wurden mit invers-varianzgewichtetem (IVW) MR unter einem Fixed-Effects-Modell unter Verwendung der MR-Funktion in TwoSampleMR gewonnen, wobei die Methoden als "mr_ivw", "mr_egger_regression" und "mr_weighted_median" spezifiziert wurden. Für jedes HM-Ergebnis wurden harmonisierte und Steiger-gefilterte Instrumente an mr weitergegeben, und Log-Odds-Ratios sowie Standardfehler wurden extrahiert und exponentiiert, um Odds Ratios (ORs) mit 95%-Konfidenzintervallen (KI) für binäre Eigenschaften21 zu erhalten. Um die Robustheit gegenüber moderaten Verstößen gegen die No-Pleiotropie-Annahme zu untersuchen, verwendeten wir zusätzlich die Weighted Median und MR-Egger RegressionEstimators 22,23, die im selben Paket implementiert sind. Als Cochrans Q-Test (aus mr_heterogeneity) eine erhebliche Heterogenität zeigte (P < 0,05), passte die Studie auch multiplikative random-effects IVW-Modelle an und berichtete sowohl Fixed- als auch Random-Effects-Ergebnisse. Der familienweise Fehler über die neun HM-Ergebnisse hinweg wurde mittels Bonferroni-Korrektur mit α = 0,05/9 = 5,56 × 10-3 kontrolliert; Assoziationen mit P-Werten unterhalb dieser Schwelle wurden als statistisch signifikant angesehen, während solche mit 0,0056 ≤ P < 0,05 als suggestiv interpretiert und vorsichtig beschrieben wurden.
Sensitivitätsdiagnostik: Heterogenität, Pleiotropie und Ausreißer
Cochrans Q-Statistik wurde verwendet, um die Heterogenität zwischen den Instrumenten sowohl für IVW- als auch MR-Egger-Modelle zu bewerten, implementiert über die mr_heterogeneity-Funktion in TwoSampleMR. Die richtungsbezogene horizontale Pleiotropie wurde mit dem MR-Egger-Intercept-Test (mr_pleiotropy_test) und dem globalen Test im MR-PRESSO-Paket24 bewertet. MR-PRESSO24 wurde mit den empfohlenen Einstellungen in R (NbDistribution ≥ 5.000, SignifThreshold = 0,05) durchgeführt, um einflussreiche Ausreißer zu erkennen und potenzielle Verzerrungen durch den Vergleich von IVW-Schätzungen vor und nach der Ausreißerentfernung25 zu quantifizieren. Für jedes Expositions-Ergebnis-Paar wurden Leave-One-Out-Analysen (mr_leaveoneout) durchgeführt, um festzustellen, ob ein einzelnes SNP die Gesamtschätzung überproportional beeinflusste. Für Transparenz und Reproduzierbarkeit wurden alle diagnostischen Ausgaben aus R exportiert und zusammen mit den entsprechenden Instrumentenzählungen nach Harmonisierung, Steiger-Filterung und MR-PRESSO-Ausreißerentfernung gemeldet.
Instrumentenstärke und NOME-Bewertung
Die Instrumentenstärke für MR-Egger wurde mithilfe der I2-GX-Statistik quantifiziert, berechnet als 1 minus dem Mittelwert der quadratischen Standardfehler der SNP-Expositions-Assoziationen geteilt durch deren Varianz zwischen den Instrumenten26. Werte näher bei 1 zeigen eine bessere Einhaltung der Annahme "No Measurement Error" (NOME); niedrigere Werte deuten auf eine mögliche Regressionsverdünnung hin und erfordern eine schnelle vorsichtige Interpretation der MR-Egger-Ergebnisse. I2GX wurde für jede ergebnisspezifische Analyse berechnet und berichtet.
Umgekehrte Mendelsche Randomisierung
Die komplette Pipeline wurde in umgekehrter Richtung wiederholt, indem jeder HM-Subtyp als Exposition und MS als Ergebnis behandelt wurde. Wenn genomweite signifikante Instrumente für eine gegebene HM-Exposition unzureichend waren, wurde eine entspannte Selektionsschwelle von P < 5 × 10-6 erlaubt, wobei die gleichen LD-Klumping-Parameter, PhenoScanner-Screening, Harmonisierungsverfahren, Steiger-Filterung und Sensitivitätsdiagnostik beibehalten wurden. Analysen, die entspannte Schwellenwerte verwendeten, waren in den entsprechenden Tabellen und Abbildungslegenden klar markiert.
Visualisierung und Figurenexport
Scatter-, Forest-, Funnel- und Leave-One-Out-Diagramme wurden erstellt, wobei Legenden unter den Feldern platziert und die Schriftgrößen angepasst wurden, um sicherzustellen, dass die Beschriftungen die geplotten Daten nicht verdecken. Die Achsengrenzen wurden über vergleichbare Ergebnisse standardisiert, um einen visuellen Vergleich zu erleichtern. Die Figuren wurden mit mindestens 300 DPI in verlustfreien Formaten wie TIFF oder PNG exportiert. Alle aufgezeichneten Zahlenwerte wurden mit den gemeldeten Schätzungen abgeglichen, um die Konsistenz zwischen Text, Tabellen und Abbildungen sicherzustellen.
Reproduzierbarkeit und Datenaustausch
Zufällige Seeds wurden, wo anwendbar, korrigiert, Softwareversionen aufgezeichnet und Analyseskripte zusammen mit Zwischenobjekten archiviert, um das erneute Ausführen aller Schritte zu ermöglichen. Datensatz-Accessibilisierungskennungen und Phänotypdefinitionen wurden dokumentiert, und die Instrumentlisten in jeder Filterphase – nach dem Klumpen, nach der Harmonisierung, nach der Steiger-Filterung und nach MR-PRESSO – wurden gemäß den Zeitschriftenrichtlinien als Tabellenkalkulationsdateien zum Hochladen vorbereitet.