Projekt badania
W niniejszym badaniu wykorzystano podejście MR z dwiema próbkami, aby zbadać związek przyczynowy między cechami zapalnymi związanymi z NETs a T2DM oraz jej powikłaniami. Model MR opiera się na trzech kluczowych założeniach20: 1) wariant genetyczny musi być silnie powiązany z ekspozycją, 2) wariant genetyczny musi wpływać na wynik wyłącznie poprzez ekspozycję (wykluczenie plejotropii) oraz 3) wariant genetyczny nie może być powiązany z żadnymi czynnikami zakłócającymi. Szczegółowy opis przebiegu badania znajduje się na Rysunku 1. Rękopis jest zgodny z wytycznymi MR-STROBE dotyczącymi raportowania badań MR, co zapewnia rygorystyczne standardy przejrzystości i powtarzalności21.
Źródła danych
Dane z badań asocjacyjnych całego genomu (GWAS) wykorzystane w niniejszej analizie MR pochodziły z publicznych baz danych GWAS. W odniesieniu do zbiorczych danych GWAS dotyczących T2DM uwzględniono największą metaanalizę populacji europejskiej, obejmującą 74 124 przypadki i 824 006 osób w grupie kontrolnej, a także prospektywne zagnieżdżone badanie kohortowe przeprowadzone w Europie, w którym wzięło udział 9 978 przypadków i 12 348 osób w grupie kontrolnej22. W przypadku powikłań cukrzycy, w tym T2DM z powikłaniami nerkowymi oraz T2DM z powikłaniami krążenia obwodowego, w badaniu tym pobrano statystyki zbiorcze GWAS z badań, w których przypadki stanowiły pacjenci z T2DM z konkretnym powikłaniem, a grupę kontrolną osoby bez T2DM. Szczegółowe informacje na temat źródeł danych znajdują się w Tabeli uzupełniającej 1.
Dane GWAS dla cech zapalnych związanych z NETs pozyskano z katalogu GWAS (patrz Tabela uzupełniająca 2). Aby uwzględnić heterogeniczność specyfiki biologicznej, w badaniu tym podzielono uwzględnione ekspozycje na dwie odrębne grupy w oparciu o ich role funkcjonalne w biologii neutrofili: (1) kluczowe czynniki związane z NETozą: kategoria ta obejmuje markery bezpośrednio zaangażowane w strukturalne formowanie NETs lub enzymatyczny proces dekondensacji chromatyny. W szczególności w badaniu uwzględniono same NETs, mieloperoksydazę (MPO), elastazę neutrofilową (NE) oraz kompleks MPO-DNA. MPO i NE są kluczowymi enzymami degradacji histonów i dekondensacji chromatyny, natomiast kompleks MPO-DNA jest specyficznym markerem zastępczym dla NETs23. (2) mediatorzy zapalne związane z NETs: kategoria ta obejmuje cytokiny i mediatory, które pełnią funkcję regulatorów upstream lub efektorów downstream ściśle powiązanych z NETozą, ale uczestniczą również w szerszych szlakach zapalnych. Grupa ta obejmuje interleukinę 6 (IL-6)24, czynnik martwicy nowotworów alfa (TNF-α)25, poziomy lipokaliny związanej z żelatynazą neutrofilową (NGAL)26 oraz czynnik sieci komunikacji komórkowej 1 (CCN1)27.
Dane wykorzystane w niniejszym badaniu pochodziły z baz danych o otwartym dostępie lub z GWAS opublikowanych w poprzednich badaniach; w związku z tym przeprowadzenie niniejszych badań nie wymagało zgody komisji etycznej.
Wybór instrumentów genetycznych powiązanych z NETs
Z uwagi na to, że tworzenie NETs stanowi dynamiczny proces biologiczny, którego nie mierzy się bezpośrednio w konwencjonalnych badaniach GWAS, w niniejszej pracy zastosowano podejście oparte na genach w celu zidentyfikowania instrumentów genetycznych dla cech zapalnych związanych z NETs. Na podstawie uznanych badań mechanistycznych oraz opublikowanej literatury28 opracowano kompleksowy zestaw 257 genów o krytycznym znaczeniu dla tworzenia i regulacji NETs, takich jak MPO, wraz z genami kodującymi histony i białka ziarnistości neutrofili.
Wybór zmiennych instrumentalnych
W celu zidentyfikowania wiarygodnych instrumentów genetycznych dla cech zapalnych związanych z NETs, w niniejszym badaniu zastosowano sekwencyjny proces filtrowania z wykorzystaniem statystyk zbiorczych GWAS. Poszczególne kroki operacyjne przebiegały następująco:
Wstępna selekcja: Warianty genetyczne istotnie powiązane z cechami ekspozycji zostały wyekstrahowane29 na podstawie progu istotności P < 5 × 10⁻6.
Filtrowanie częstości występowania rzadkiego allelu (MAF): Aby zapewnić moc statystyczną, wykluczono polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP) o MAF ≤ 0,0130.
Grupowanie w stanie nierównowagi sprzężeń (LD): Aby zniwelować wpływ zakłóceń wynikających z nierównowagi sprzężeń (LD), wybrano niezależne SNP, korzystając z funkcji clumping przy parametrach r2 < 0.001 w oknie 10 000 kb31.
Ocena siły instrumentów: Siłę każdego pozostałego IV określono ilościowo za pomocą statystyki F, obliczonej według wzoru F = R2 × (N-2) / (1-R2). Aby zminimalizować błąd wynikający ze słabych instrumentów, zachowano jedynie SNP o statystyce F > 1032.
Identyfikacja SNP zastępczych i harmonizacja danych
Aby rozwiązać problem brakujących SNP w zbiorze danych wynikowych, w badaniu przeprowadzono wyszukiwanie substytutów (proxy) oraz proces harmonizacji danych:
Podstawienie proksy: W przypadku braku docelowego SNP z GWAS ekspozycji w GWAS wyniku, w badaniu tym wykorzystano funkcję LDproxy() w oparciu o panel referencyjny Europejczyków z projektu 1,000 Genomes Project. Kandydacki SNP proksy wybierano tylko wtedy, gdy wykazywał on wysoką nierównowagę sprzężeń (LD) z oryginalnym SNP (r2> 0,8). Jeśli nie znaleziono odpowiedniego proksy, SNP został wykluczony.
Harmonizacja: Zbiory danych dotyczące ekspozycji i wyników zostały dopasowane przy użyciu funkcji harmonise_data() z pakietu TwoSampleMR (R wersja 4.0.5). W badaniu tym ustawiono parametr action = 2, aby automatycznie dopasować wszystkie SNP do nici prawoskrętnej oraz usunąć SNP palindromiczne o niejednoznacznej orientacji nici.
Weryfikacja: Po harmonizacji w ramach niniejszego badania przeprowadzono ręczną inspekcję zharmonizowanego zbioru danych, aby potwierdzić, że częstości alleli efektowych były spójne pomiędzy danymi dotyczącymi ekspozycji i wyników.
Analiza MR i testy wrażliwości
Wnioskowanie przyczynowe przeprowadzono przy użyciu pakietu TwoSampleMR (R wersja 4.0.5).
Analizy podstawowe i pomocnicze: W niniejszym badaniu jako podstawowe podejście zastosowano metodę odwrotności wariancji ważonej (IVW)33. W celu zapewnienia rzetelności wyników przeprowadzono analizy uzupełniające z wykorzystaniem metody MR-Egger34, metody ważonej mediany oraz metody ważonej mody35.
Analizy wrażliwości: Heterogeniczność zmiennych instrumentalnych (IV) oceniono za pomocą testu Q Cochrana36 przy użyciu funkcji mr_heterogeneity(). Plejotropię horyzontalną oceniono za pomocą testu przecięcia MR-Egger34 (mr_pleiotropy_test()).
Wykrywanie wartości odstających: W badaniu wykorzystano pakiet MR-PRESSO do wykrywania potencjalnych wartości odstających37. Funkcję mr_presso() uruchomiono z zastosowaniem 1 000 symulacji. Zidentyfikowane odstające SNP (P < 0,05) zostały usunięte, a szacunki przyczynowe przeliczono ponownie w celu weryfikacji stabilności wyników. Dodatkowo przeprowadzono analizę typu leave-one-out, aby upewnić się, że związek przyczynowy nie był determinowany przez pojedynczy SNP38.
Korekta statystyczna
Aby uwzględnić wielokrotne testowanie, wartości P uzyskane z analiz MR skorygowano przy użyciu metody False Discovery Rate (FDR). Zostało to zaimplementowane za pomocą funkcji P.adjust() w programie R z parametrem method = "fdr". Za statystycznie istotne uznano powiązania z poprawioną wartością P (PFDR) < 0.05.