Analizy randomizacji mendelowskiej (MR) wykorzystały dane z publicznie dostępnego GWAS (https://gwas.mrcieu.ac.uk/), który uzyskał już niezbędne etyczne i świadome zgody podczas początkowego zbierania danych. W konsekwencji nie wymagano dalszej zgody etycznej ani świadomej na badanie. Oprogramowanie i używane bazy danych są wymienione w Tabeli Materiałów.
1. Dane ekspozycji
GWAS pozyskano podsumowanie danych o względnym spożyciu makroskładników w diecie, takich jak tłuszcze, białko, węglowodany i cukier, od ponad 235 000 osób pochodzenia europejskiego23. Spożycie diety z poprzedniego dnia (UKB) lub zwyczajowe (wszystkie pozostałe kohorty) zostało zarejestrowane za pomocą kompleksowych kwestionariuszy produktów spożywczych. Względne spożycie każdego makroskładnika było skorygowane przez całkowity pobór energii, co pozwalało na efekty nieliniowe. Po rygorystycznych procedurach kontroli jakości, ostateczna suma próbki wynosi 235 391 dla cukru oraz 268 922 dla tłuszczów, białek i węglowodanów23. Podstawowe cechy uczestników uwzględnionych w GWAS dotyczącego względnego spożycia makroskładników w diecie zostały podsumowane w Tabeli 1.
Dane genetyczne dotyczące asocjacji mikroelementów pochodzą z kompleksowego przeglądu istniejącej literatury oraz dostępności solidnych GWAS w populacjach europejskich. Krótko mówiąc, podsumowanie GWAS uwzględniono dla siedmiu istotnych minerałów: wapnia w surowicy, miedzi, żelaza, magnezu, fosforu, selenu (mierzonego we krwi lub próbkach paznokci) oraz cynku 24,25,26,27,28,29,30,31, a także siedem witamin, w tym 25-hydroksywitaminę D, witaminę A1 (retinol), witaminę B6, witaminę B9 (kwas foliowy), witaminę B12, witaminę C oraz witaminę E 32,33,34,35,36,37. Podstawowe cechy uczestników uwzględnionych w GWAS mikroskładników są podsumowane w Tabeli 1.
2. Dane dotyczące wyników
Dane dotyczące wyników pochodzą z projektu IEU GWAS (https://gwas.mrcieu.ac.uk/), opracowanego w MRC Integrative Epidemiology Unit na Uniwersytecie w Bristolu. Konkretnie, krótkowzroczność została zbadana jako wynik na podstawie danych ze źródła: UKB-B-6353 (n = 460 536), zaćmy ze źródła: ebi-a-GCST90018814 (n = 491 877), jaskry ze źródła: ebi-a-GCST90013865 (n = 406 927) oraz wczesnej zwyrodnienia plamki związanej z wiekiem ze źródła: ebi-a-GCST010723 (n = 105 248). Podstawowe cechy uczestników uwzględnionych w GWAS krótkowzroczności i innych poważnych zaburzeń oczu są podsumowane w Tabeli 2. Definicje fenotypów chorób oka opierały się na oryginalnych zbiorach danych GWAS. Krótkowzroczność (ukb-b-6353) została wyprowadzona z UK Biobank i zdefiniowana na podstawie samozgłoszonego używania okularów lub soczewek kontaktowych, głównie do dalekowidzenia (krótkowzroczność). Wyniki dotyczące zaćmy i jaskry uzyskano na podstawie dużych meta-analiz GWAS opartych na klinicznie zdiagnozowanych przypadkach zidentyfikowanych na podstawie dokumentacji medycznej lub statystyk epizodów szpitalnych. Wczesne zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem (AMD) zostało zdefiniowane zgodnie ze standaryzowanymi kryteriami diagnostycznymi wykorzystanymi w oryginalnych badaniach konsorcjum GWAS. Różnice w definicjach fenotypów między badaniami mogą wprowadzać pewną heterogeniczność i powinny być brane pod uwagę przy interpretacji wyników.
3. Selekcja zmiennych instrumentalnych
Polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNP) związane z ekspozycjami o istotności ogólnogenomowej (P < 5 × 10⁻8) zostały wybrane jako zmienne instrumentalne. Niezależne SNP zostały wybrane jako zmienne instrumentalne z progiem r2 < 0,001, na podstawie ich odległości w zakresie 10 000 kb w danych europejskich 1000G, używając pakietu "TwoSampleMR" R. Siła wybranych instrumentów została oceniona na podstawie statystyki F38. Statystyka F większa niż 10 jest zazwyczaj uznawana za wskaźnik silnych zmiennych instrumentalnych39. Wszystkie analizy zostały zharmonizowane, aby zapewnić zgodność alleli efektów między zestawami danych ekspozycji a wyników.
4. Estymacje randomizacji Mendla
Aby oszacować związek przyczynowy między makroskładnikami i mikroskładnikami w diecie a krótkowzrocznością i innymi poważnymi zaburzeniami oka, zastosowano pakiet R "TwoSampleMR" do analizy MR. Warianty genetyczne związane z każdym z makroskładników i mikroelementów diety były wykorzystywane jako zmienne instrumentalne do badania ich związku przyczynowego z krótkowzrocznością i innymi poważnymi zaburzeniami oka. Analiza MR opiera się na trzech kluczowych założeniach: (1) założeniu relewancji, gdzie warianty genetyczne są silnie powiązane z ekspozycją; (2) założenie niezależności, według którego warianty są niezależne od czynników zakłócających; oraz (3) założenie ograniczenia wyłączenia, zgodnie z którym warianty wpływają na wynik wyłącznie poprzez ekspozycję będącą przedmiotem zainteresowania. Zastosowano wiele metod MR, w tym odwrotną wariancję ważoną (IVW), medianę ważoną, tryb ważony oraz MR-Egger, przy czym IVW było głównym podejściem oraz innymi metodami oceniającymi odporność wyników. Metoda IVW zapewnia najdokładniejsze oszacowanie przyczynowe, gdy wszystkie zmienne instrumentalne są ważne lub gdy pozioma plejotropia jest zrównoważona pomiędzy wariantami. Ważony medianowy estymator może generować spójne szacunki nawet jeśli do 50% instrumentów genetycznych jest nieprawidłowych. Metoda regresji MR-Egger pozwala na wykrywanie kierunkowej plejotropii poprzez oszacowanie wyrazu przecięjącego, który odzwierciedla średni efekt plejotropowy na różne warianty genetyczne. Początkowo oszacowania przyczynowe obliczano na podstawie modeli IVW o stałym efektie, a modele IVW z efektem losowym stosowano przy wykryciu istotnej heterogeniczności (s. < 0,05). Aby uwzględnić wiele porównań między różnymi ekspozycjami i wynikami, zastosowano korekcję fałszywego wskaźnika wykrywania (FDR) metodą Benjamini–Hochberga. Istotność statystyczna została zdefiniowana jako P skorygowana o FDR < 0,05, natomiast P < 0,05 uznano za nominalnie istotne. Wszystkie analizy zostały przeprowadzone w języku R (wersja 4.1.2). Aby wyjaśnić ramy analityczne, schematyczne przedstawienie projektu MR i założeń pokazano na Rysunku 1.
5. Analizy heterogeniczności i wrażliwości
Aby ocenić wiarygodność wyników MR, przeprowadzono testy heterogeniczności mające na celu wykrycie potencjalnych niespójności między zmiennymi instrumentalnymi. Heterogeniczność oceniono za pomocą statystyki Cochran Q, gdzie wartość P < 0,05 wskazywała na istotną heterogeniczność40. Analizę wrażliwości przeprowadzono również w celu oceny potencjalnej plejotropii, gdzie warianty genetyczne mogą wpływać na wynik za pomocą szlaków biologicznych innych niż narażenie. Kierunkowa plejotropia została oceniona za pomocą testu regresji MR-Egger41. Ponadto zastosowano metodę Mendelowskiej Randomizacji Pleiotropii RESidual Sum and Outlier (MR-PRESSO) do identyfikacji i usunięcia potencjalnych plejotropowych odstających (p < 0,05) oraz do uzyskania skorygowanych estymacji przyczynowych, gdy było to konieczne41.