הערכת הקשר בין גיל קיום יחסי מין ראשון לסיכון להידבקות ב-HIV באמצעות מסגרת אקראית מנדלית דו-מדגמית

סיכום

מחקר זה יישם אקראיות מנדליאנית להערכת הקשר הפוטנציאלי בין גיל יחסי מין ראשונים לסיכון להידבקות ב-HIV, תוך שימוש במשתנים אינסטרומנטליים גנטיים להפחתת בלבול וחיזוק ההסקה הסיבתית.

תקציר

מחקר זה יישם מסגרת אקראית מנדלית בת שתי דגימות כדי לחקור את הקשר הפוטנציאלי בין גיל יחסי מין ראשונים (AFS) לבין הסיכון להידבקות בנגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV). נתוני מחקר אסוציאציה גנומית ברמת סיכום (GWAS) מאוכלוסיות אירופיות נותחו, כולל 214,547 אנשים ל-AFS ו-357 מקרי HIV עם 218,435 מקרי ביקורת מתוך מאגר הנתונים FinnGen R5. פולימורפיזמים חד-נוקלאוטידיים עצמאיים הקשורים באופן מובהק ל-AFS נבחרו כמשתנים אינסטרומנטליים לאחר אי-שיווי משקל קישור והערכת חוזק המכשיר. הערכות סיבתיות הוערכו באמצעות משקל הפוך (IVW), רגרסיית MR-Egger, חציון משוקלל, מצב משוקלל ומצב פשוט. בוצעו בדיקות Q של קוקרן, ניתוח יירוט MR-Egger, הערכת MR-PRESSO וניתוחי רגישות ל-leave-one-out כדי להעריך הטרוגניות, פליאוטרופיה ועמידות. ניתוח ה-IVW הצביע על כך ש-AFS מאוחר יותר חזה גנטית היה קשור לירידה בסיכון להידבקות ב-HIV (OR = 0.192, רווח בר-סמך 95% = 0.062–0.592, P = 0.004), בעוד שהופעת מין מוקדמת יותר התאימה לעלייה ברגישות ל-HIV. ממצאים עקביים כיווניים בשיטות אקראיות מנדליות מרובות תמכו ביציבות הקשר שנצפה. עם זאת, יש לפרש את הממצאים בזהירות, שכן ניתוח תוצאות ה-HIV התבסס על מאגר נתונים יחיד עם מספר מוגבל של מקרי HIV. תוצאות אלו תומכות בקשר פוטנציאלי בין הופעה מינית מוקדמת לבין רגישות ל-HIV ומדגימות את השימושיות של אקראיות מנדלית לחקירת גורמי סיכון התנהגותיים הקשורים לתוצאות מחלות זיהומיות.

מבוא

התנהגויות רבייתיות אנושיות, כולל גיל יחסי מין ראשונים (AFS), מספר בני זוג מיניים וגיל בלידה ראשונה, קשורות קשר הדוק לתוצאות חברתיות, התנהגותיות ובריאותיות ^1,2. מחקרים קודמים הראו מגמה של AFS מוקדם בקרב מתבגרים³. לדוגמה, בבריטניה, הגיל החציוני לקיום יחסי מין הטרוסקסואליים ראשונים הוא כ-17 שנים, ושיעור הולך וגדל של מתבגרים מדווחים על דיביו מיני לפני גיל^{16 לגיל שנתיים}. הופעת מין מוקדמת יותר נקשרה גם לסבירות גבוהה יותר להתנהגויות מיניות בסיכון גבוה, שימוש בחומרים, תוצאות שליליות בבריאות הנפש וזיהומים המועברים במגע מיני במחקרים תצפיתיים⁴.

נגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV), הגורם לתסמונת הכשל החיסוני הנרכש (AIDS), נותר^אתגר עולמי מרכזי בתחום בריאות הציבור. הערכות עולמיות עדכניות מצביעות על כך שכמעט 39 מיליון אנשים חיים עם^{HIV ברחבי} העולם. בסין, שכיחות ההידבקות החדשה ב-HIV שאובחנה ממשיכה לעלות^{בשנים האחרונות}. מספר מחקרים תצפיתיים הציעו כי הופעת מין מוקדמת יותר קשורה לסיכון מוגבר להידבקות ב-HIV ובמחלות מין אחרות, במיוחד בקרב גברים המקיימים יחסי מין עם גברים (MSM)^8,9. דווח גם כי MSM נשאי HIV חוו את יחסי המין הראשונים שלהם בגילאים צעירים יותר לעומת גברים ביסקסואלים^{בגיל 10}. עם זאת, יש לפרש את AFS בעיקר כאינדיקטור התנהגותי וחברתי המשקף דפוסי חשיפה מינית והתנהגות סיכונית ולא כגורם ביולוגי ישיר להידבקות ב-HIV.

למרות שמחקרים תצפיתיים מספקים ראיות אפידמיולוגיות חשובות, קשרים אלו עשויים להיות מושפעים מבלבול שאריתי, גורמים סוציו-אקונומיים, הטרוגניות התנהגותית וסיבתיות הפוכה. ניתוח רנדומיזציה מנדלית (MR) משתמש בווריאנטים גנטיים כמשתנים אינסטרומנטליים לחיזוק ההסקה הסיבתית על ידי הפחתת הטיית סיבתיות ומבלבלת¹¹. MR בעל ערך מיוחד להערכת חשיפות התנהגותיות הקשורות לתוצאות מחלות זיהומיות, משום שניסויים מבוקרים אקראיים הכוללים התנהגות מינית בדרך כלל אינם ישימים או מתאימים מבחינה אתית. מחקרים קודמים שבחנו את הקשר בין AFS לסיכון ל-HIV היו בעיקר תצפיתיים, ומעט מאוד מחקרים יישמו גישות אפידמיולוגיות גנטיות כדי לקבוע האם הקשר הנצפה משקף קשר סיבתי עצמאי מהשפעות התנהגותיות או סוציו-אקונומיות רחבות יותר.

פרוטוקול

כל מחקרי מחקר האגודה הגנומיים (GWAS) המקוריים שנכללו בניתוח זה קיבלו הסכמה מדעת בכתב מהמשתתפים וקיבלו אישור מוועדות האתיקה המוסדיות שלהם. מכיוון שהמחקר הנוכחי השתמש בסטטיסטיקות סיכום GWAS שאינן מזוהות לציבור, לא נדרשה אישור נוסף של ועדת ביקורת מוסדית. כלי המחקר המשמשים בפרוטוקול זה מופיעים בטבלת החומרים.

1. נתונים

סטטיסטיקות סיכום של פולימורפיזם חד-נוקלאוטידי (SNP) התקבלו ממאגרי GWAS נגישים לציבור עבור מערכי חשיפה ותוצאות. סטטיסטיקות סיכום של GWAS לגיל יחסי מין ראשונים (AFS) התקבלו ממטא-אנליזה של GWAS משנת 2021 שכללה 214,547 פרטים ממוצא אירופי מהבנק הביולוגי הבריטי (UKB)¹². AFS טופל כמשתנה חשיפה רציפה. נתוני התנהגות מינית שדווחו על ידי המשתתפים שנאספו דרך ראיונות אנונימיים שימשו, ללא אנשים מתחת לגיל 12. תגובות בנוגע להיסטוריית יחסי מין וגיל במין הראשון נלקחו כפי שתואר במחקר GWAS^{המקורי 12}.

סטטיסטיקות סיכום של GWAS לזיהום בנגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV) התקבלו מהשחרור R5 של קונסורציום FinnGen, שכלל 357 מקרי HIV ו-218,435 מקרי ביקורת^{, 13}. AFS הוגדר כמשתנה החשיפה, והזיהום ב-HIV הוגדר כמשתנה התוצאה. רק מערכי נתונים שכללו פרטים ממוצא אירופי נכללו כדי למזער את הטיית הסטרטיפיקציה של האוכלוסייה. תהליך העבודה האנליטי הכולל לחילוץ נתוני GWAS, סינון SNP, הרמוניזציה, ניתוחי רנדומיזציה מנדליאנית, בדיקות רגישות ופרשנות פלט מסוכם באיור 1.

2. עיצוב מחקר

יושמה מסגרת אקראית מנדלית (MR) בת שתי מדגמים המבוססת על הקצאת כרומוזומים אקראית במהלך מיוזה.¹⁴. וריאנטים גנטיים הקשורים ל-AFS שימשו כמשתנים אינסטרומנטליים להערכת הקשר בין AFS לסיכון להידבקות ב-HIV. ניתוח ה-MR בוצע תחת שלוש הנחות ליבה: SNPs שנבחרו היו קשורים באופן חזק ל-AFS, בהתאם להנחת הרלוונטיות; ה-SNPs היו בלתי תלויים במשתנים מבלבלים פוטנציאליים הקשורים לסיכון להידבקות ב-HIV, בהתאם להנחת העצמאות; וה-SNPs השפיעו על הדבקה ב-HIV אך ורק דרך AFS ללא מסלולים סיבתיים חלופיים, בהתאם להנחת הגבלת ההדרה (איור 2)¹⁴.

עוצמת המכשיר הוערכה באמצעות ספי מובהקות כלליים של הגנום וסטטיסטיקות F. SNPים משמעותיים כלל-גנומיים הקשורים ל-AFS נבחרו באמצעות ספי קפדנות של אי-שיווי משקל בקשר, ו-SNPs עם סטטיסטיקת F < 10 הוצאו כדי למזער הטיית מכשיר חלשה ולחזק את הנחת הרלוונטיות. פליאוטרופיה פוטנציאלית וההשפעות המבלבלות הוערכו באמצעות ניתוחי רגישות. הנחות העצמאות וההגבלת ההדרה הוערכו בהרחבה באמצעות נהלי הרמוניזציה, סקר קונבונדינג, בדיקות יירוט MR-Eger, ניתוחי הטרוגניות Q של קוקרן, הערכת חריגות MR-PRESSO, וניתוחי רגישות להשאיר אחד-אאוט כדי להפחית את הסבירות לפליאוטרופיה אופקית ולבלבול שאריתי. בוצעו ניתוחי רגישות נוספים לזיהוי השפעות פליאוטרופיות ולאימות הנחות MR¹⁵. בוצעו ניתוחי MR כדי להעריך האם AFS שחזה גנטית קודם קשור לסיכון להידבקות ב-HIV.

3. בחירת משתנים אינסטרומנטליים

נהלי בקרת איכות מחמירים יושמו לפני בחירת ה-SNP. SNPs הקשורים באופן מובהק ל-AFS בסף מובהקות כלל-גנומי (P < 5 × 10⁻⁸) הופקו באמצעות פונקציית extract_instruments() בחבילת TwoSampleMR עם ספי אי-שוויון קישור של r² < 0.001 ומרחק התגבשות > 10,000 kb¹⁶. סטטיסטיקות F חושבו עבור כל SNPs שנבחרו, ומשתנים אינסטרומנטליים חלשים עם F < 10 הוצאו^מ-17.

הסטטיסטיקה של F חושבה כך:

                                                       

כאשר:

במשוואות אלו, N מציין את גודל המדגם של מאגר הנתונים הנבחר, k מציין את מספר ה-SNPs המשמשים לניתוח MR, β מציין את הערכת אפקט SNP על AFS, SD מציין סטיית התקן של β, ו-MAF מציין את תדירות האללים המינורית. SNPs שעמדו בכל הקריטריונים שהוגדרו מראש נשמרו כמשתנים אינסטרומנטליים סופיים לניתוח MR.

4. הסרת SNPs מבלבלים ופלינדרומיים

כל SNPs שנבחרו נבדקו לאיתור קשרים פוטנציאליים לתכונות מבלבלות לפני ההרמוניזציה. SNPs הקשורים לפנוטיפים הקשורים ל-HIV או לתכונות מבלבלות פוטנציאליות עם r² > 0.80 הוצאו^מ-23,24. מערכי הנתונים של חשיפה ותוצאה אוחדו באמצעות פונקציית harmonise_data(), ו-SNPs פלינדרומיים עם תדירויות אלל ביניים הוסרו כדי למנוע עמימות בגדיל²³.

SNPs פלינדרומיים הוגדרו כווריאנטים המכילים אללים של A/T או G/C עם תדירויות אללים ביניים הנעות בין 0.01 ל-0.30²⁴.

5. הערכת השפעה סיבתית

ניתוחי MR בוצעו באמצעות פונקציית MR() עם משקל הפוך (IVW), רגרסיית MR-Egger, חציון משוקלל, מצב משוקלל ומצב פשוט כדי להעריך את הקשר בין AFS לזיהום HIV²⁵. העקביות בין שיטות MR הוערכה כדי להעריך את עמידות ההערכות הסיבתיות וההטיה הפליאוטרופית הפוטנציאלית. IVW שימשה כשיטה האנליטית העיקרית משום ששילבה יחסי וולד ספציפיים ל-SNP באמצעות מטא-אנליזה²⁴.

הערכות ההשפעה הסיבתית דווחו כיחס סיכויים (ORs), מקדמי בטא (β) ורווחי אמון של 95%. לאחר מכן נערכו ניתוחי הטרוגניות ורגישות. סטטיסטיקות Q של קוקרן חושבו באמצעות פונקציית mr_heterogeneity() וניתוחי השאר-אחד-אאוט בוצעו באמצעות פונקציית mr_leaveoneout() לקביעת השפעת SNPs בודדים על הערכות סיבתיות^26,27.

בדיקות יירוט MR-Egger בוצעו באמצעות פונקציית mr_pleiotropy_test(), ובוצעו בדיקות גלובליות MR-PRESSO להערכת פליאוטרופיה אופקית ולזיהוי SNPs חריגים. הערכות מתוקנות נוצרו לאחר הסרת חריגות באמצעות פרוצדורות MR-PRESSO²⁸.

6. ניתוח סטטיסטי

כל הניתוחים הסטטיסטיים בוצעו באמצעות תוכנת R (גרסה 4.1.0; R Foundation for Statistical Computing, וינה, אוסטריה) עם חבילות TwoSampleMR, LDlinkR, devtools ו-MR-PRESSO להפקת SNP, הצטברות אי-שווי משקל קישוריות, הרמוניזציה, ניתוח רנדומיזציה מנדלית ובדיקות רגישות. FinnGen (RRID לא זמין), MR-PRESSO (RRID לא זמין) ו-LDlinkR (RRID לא זמין) שימשו לתמיכה בזרימת העבודה האנליטית. כל המבחנים הסטטיסטיים היו דו-צדדיים, והמובהקות הסטטיסטית הוגדרה כ-P < 0.05.

העוצמה הסטטיסטית הוערכה באמצעות מחשבון mRnd מבוסס רשת, בהתבסס על גודל המדגם והערכות השפעות משתנות אינסטרומנטליות²⁹. התוצרים האנליטיים הסופיים כללו הערכות OR, מרווחי ביטחון של 95%, סטטיסטיקות הטרוגניות, הערכות פליאוטרופיות וניתוחי רגישות, שפורשו יחד כדי להעריך את החוסן והעקביות של הקשר בין AFS החזוי גנטית לסיכון להידבקות ב-HIV. כל הניתוחים בוצעו באמצעות פונקציות מבוססות מחבילות TwoSampleMR, LDlinkR, devtools ו-MR-PRESSO בתוכנת R. לא פותחו סקריפטים אנליטיים מותאמים אישית למחקר הנוכחי.

תוצאות

ניתוחי האקראיות המנדליאנית (MR) הציעו קשר פוטנציאלי בין גיל חזוי גנטית במגע מיני ראשון (AFS) לבין הסיכון להידבקות ב-HIV. הקשר שנצפה נשאר עקבי כיווני לאחר ניתוחי רגישות והערכת חריגים בגישת MR-PRESSO. ניתוח שקילול השונות ההפוכה (IVW) הראה כי AFS מאוחר יותר שנחזה גנטית היה קשור לסיכון נמוך יותר להידבקות ב-HIV (OR = 0.192, רווח בר-סמך 95% = 0.062–0.592, P = 0.004). הערכה זו הצביעה כי עלייה חזויה גנטית ב-AFS הייתה קשורה לסבירות מופחתת משמעותית להידבקות ב-HIV, בעוד שהופעת מין מוקדמת י...

דיון

מחקר זה השתמש בסטטיסטיקות סיכום GWAS זמינות לציבור ויישם מסגרת אקראית מנדלית (MR) דו-מדגמית להערכת הקשר הפוטנציאלי בין גיל חזוי גנטית במגע מיני ראשון (AFS) לבין הסיכון להידבקות ב-HIV. הממצאים הצביעו על כך ש-AFS שנחזה גנטית מוקדם היה קשור לעלייה ברגישות ל-HIV, מה שמעיד על קשר הפוך פוטנציאלי בין AFS לסיכון להידבקות ב-HIV. ממצאים עקביים בניתוחי משקל שונות הפוכים (IVW), חציון משוקלל (WM) וניתוחי רגרסיה MR-Egger תמכו בעמידות הקשר שנצפה והיו בדרך כלל תואמים לתצפיות אפידמיולוגיות קודמות. מחקרים...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
חבילת devtools	R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria	חבילת R	משמשת להתקנת חבילות, עיבוד נתונים והכנת זרימת העבודה של רנדומיזציה מנדליאנית.
מקבץ הנתונים של FinnGen GWAS	FinnGen Consortium	N/A	משאב GWAS של תוצאות המשמש לסטטיסטיקות סיכום של זיהום ב-HIV.
נתוני סיכום GWAS	UK Biobank Consortium, FinnGen Consortium	מקבצי נתונים ציבוריים של GWAS	נתוני סיכום GWAS ציבוריים המשמשים לחילוץ SNP וניתוחים של רנדומיזציה מנדליאנית.
חבילת LDlinkR	National Cancer Institute (NCI), National Institutes of Health (NIH), USA	חבילת R	משמשת להערכת שיווי משקל קשר ואימות SNP.
מחשבון mRnd	כלי מבוסס אינטרנט	https://shiny.cnsgenomics.com/mRnd/	משמש לחישוב כוח סטטיסטי בניתוח רנדומיזציה מנדליאנית.
חבילת MR-PRESSO	מאגר GitHub	N/A	משמשת להערכת פליאוטרופיה ותיקון חריגים בניתוח רנדומיזציה מנדליאנית.
תוכנת R	R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria	גרסה 4.1.0; RRID:SCR_001905	משמשת לניתוח סטטיסטי וביצוע זרימת העבודה של רנדומיזציה מנדליאנית.
נתוני SNP	UK Biobank Consortium, FinnGen Consortium	מקבצי נתונים ציבוריים של SNP	SNPs המשמשים כמשתנים מכשיים לניתוח רנדומיזציה מנדליאנית.
חבילת TwoSampleMR	פלטפורמת MR-Base	RRID:SCR_018317	משמשת לניתוח רנדומיזציה מנדליאנית של שתי דגימות, הרמוניזציה ובדיקת רגישות.
מקבץ הנתונים של UK Biobank GWAS	UK Biobank Consortium	N/A	משאב GWAS של חשיפה המשמש לסטטיסטיקות סיכום של גיל ראשון לקיום יחסי מין (AFS).