Рисунок 1 обобщает общий рабочий процесс протокола менделевской рандомизации для двух выборок: от выбора набора данных и скрининга инструментов до анализа чувствительности и визуализации результатов. Типичные результаты каждого этапа представлены ниже.
Генетические инструментальные переменные и контроль качества гармонизации
Первоначально из набора данных GWAS для воздействия с использованием порога значимости p < 5 × 10-6 было извлечено в общей сложности 52 SNP, связанных с IS. Затем из набора данных GWAS для VaD были извлечены ассоциации с исходом. После сопоставления с исходом, поиска прокси-маркеров и гармонизации аллелей для окончательного MR-анализа было сохранено 51 SNP. Два варианта были сопоставлены с использованием прокси-SNP. Сохраненные генетические инструменты перечислены в Таблице 1. F-статистика 51 сохраненного инструмента варьировала от 20,91 до 46,06, при медиане 25,08 и межквартильном размахе (IQR) 22,95–30,71. Ни один из сохраненных SNP не имел значения F-статистики ниже 10, что указывает на низкую вероятность смещения из-за слабых инструментов.
Оценки MR для IS и VaD
На диаграмме рассеяния показаны направление и величина оценок MR для конкретных SNP с использованием различных методов MR (Рисунок 2). Методы IVW и взвешенной медианы продемонстрировали положительные ассоциации, в то время как оценка MR-Egger была согласована по направлению, но не достигла статистической значимости.
Форест-график индивидуальных оценок SNP показал специфические для каждого SNP ассоциации с риском VaD (Рисунок 3). Общие оценки MR обобщены на Рисунке 4. Метод IVW выявил статистически значимую положительную связь между генетически предсказанным IS и риском VaD (OR = 1.63, 95% CI: 1.21–2.21, p = 0.0013). Метод взвешенной медианы дал согласованную значимую оценку (OR = 1.60, 95% CI: 1.06–2.42, p = 0.0240). Оценка MR-Egger была согласована по направлению, но не достигла статистической значимости (OR = 2.21, 95% CI: 0.97–5.01, p = 0.0645).
В GWAS по исходам VaD проекта FinnGen было включено 881 случай заболевания и 211 508 контролей. При расчете апостериорного двухстороннего теста Вальда с учетом наблюдаемой оценки IVW расчетная мощность для основного анализа IVW составила 89,5% при α = 0,05. Соответствующий минимальный обнаруживаемый эффект для мощности 80% составил OR 1,54. Напротив, минимальный обнаруживаемый эффект для анализа MR-Egger составил OR 3,23, что превышало наблюдаемую согласованную по направлению оценку MR-Egger (OR = 2,21). Следовательно, незначимый результат MR-Egger следует интерпретировать как отражение ограниченной точности этого менее эффективного оценочного метода чувствительности, а не как самостоятельное доказательство, противоречащее направлению основной оценки IVW.
Поскольку оценивалась одна предварительно определенная первичная связь между воздействием и исходом, порог значимости с поправкой Бонферрони для основного вывода MR составил 0,05/1 = 0,05. Таким образом, результат IVW достиг скорректированного порога значимости. В совокупности эти данные предоставляют косвенные доказательства возможного положительного влияния генетически предсказанного IS на риск VaD, основываясь преимущественно на оценке IVW и подтверждаясь анализом чувствительности с использованием взвешенного медианного метода. Однако оценка MR-Egger была согласована по направлению, но не достигла статистической значимости; следовательно, результаты не следует интерпретировать как окончательное доказательство причинно-следственной связи.
Анализ гетерогенности и горизонтальной плейотропии
Гетерогенность между SNP оценивали с помощью статистики Q Кохрана. Тест на гетерогенность IVW дал результат Q = 57.46 при 50 степенях свободы (p = 0.218), а тест на гетерогенность MR-Egger — Q = 56.77 при 49 степенях свободы (p = 0.208). Эти результаты не указали на существенную гетерогенность оценок для конкретных SNP. Направленную горизонтальную плейотропию оценивали с помощью теста перехвата MR-Egger. Перехват MR-Egger составил -0.0195 (SE = 0.0253, p = 0.444), что свидетельствует об отсутствии статистических доказательств направленной горизонтальной плейотропии. Анализ MR-PRESSO проводили с использованием 51 сохраненного гармонизированного SNP и 10 000 симуляций. Глобальный тест MR-PRESSO не выявил признаков глобальной горизонтальной плейотропии (RSSobs = 59.61; эмпирическое p = 0.2388). Поскольку глобальный тест не был статистически значимым, тесты на отдельные выбросы и искажения не применялись, и оценка с коррекцией выбросов не создавалась. Воронкообразная диаграмма позволила визуально оценить симметрию оценок для конкретных SNP (Рисунок 5). Подробные настройки и результаты MR-PRESSO представлены в Дополнительной таблице 1.
Анализ чувствительности методом исключения одного наблюдения и валидация результатов протокола
Для оценки того, не была ли общая оценка MR обусловлена каким-либо одним SNP, был проведен анализ с исключением одного варианта (leave-one-out analysis). График leave-one-out показал, что последовательное удаление отдельных SNP существенно не изменило общую оценку (Рисунок 6), что свидетельствует о том, что ни один генетический инструмент не доминировал в данной ассоциации. В совокупности эти репрезентативные результаты демонстрируют практический результат рабочего процесса двухвыборочного MR, описанного в данном протоколе. В Таблице 1 представлены генетические инструменты, сохраненные после отбора и гармонизации SNP. На Рисунке 2 показано направление оценок MR для различных методов, на Рисунке 3 представлены оценки для конкретных SNP, на Рисунке 4 обобщены общие оценки MR, Рисунок 5 служит для визуальной оценки плейотропии или асимметрии, а на Рисунке 6 оценивается влияние отдельных SNP. В Дополнительной таблице 2 каждый основной этап протокола соотнесен с соответствующим валидирующим результатом.
Все исходные суммарные данные GWAS, проанализированные в данном исследовании, находятся в открытом доступе. Набор данных по воздействию ишемического инсульта был получен из базы данных IEU OpenGWAS под идентификатором набора данных ebi-a-GCST90018864. Набор данных по исходу в виде сосудистой деменции был получен из набора данных FinnGen GWAS под идентификатором набора данных finn-b-F5_VASCDEM. Таблица извлеченных инструментальных переменных, гармонизированный набор данных для анализа, таблицы результатов MR и соответствующие выходные файлы представлены в качестве дополнительных материалов.

Рисунок 1. Алгоритм протокола двухвыборочного MR. На этом рисунке обобщены основные этапы протокола, включая выбор набора данных экспозиции, скрининг инструментальных переменных, извлечение данных об исходах, гармонизацию аллелей, оценку MR, тестирование на гетерогенность, оценку горизонтальной плейотропии, анализ с исключением одного варианта (leave-one-out) и визуализацию. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть этот рисунок в большем размере.

Рисунок 2. Диаграмма рассеяния оценок MR связи между IS и VaD. Каждая точка представляет оценку для конкретного SNP. Аппроксимирующие линии представляют расчетную связь, полученную с помощью различных методов MR. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3. Форест-график оценок MR для отдельных SNP. На данном рисунке представлены индивидуальные оценки для каждого SNP при анализе связи между генетическими вариантами, ассоциированными с IS, и риском развития VaD. Горизонтальные линии обозначают 95% доверительные интервалы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4. Форест-плот общих оценок MR при использовании различных методов. На данном рисунке обобщены общие оценки MR, полученные с помощью методов IVW, взвешенной медианы и MR-Egger. Горизонтальные линии представляют собой 95% доверительные интервалы. MR — менделевская рандомизация; IVW — метод обратной дисперсии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5. Воронкообразный график оценок MR для конкретных SNP. Этот график показывает распределение оценок MR для конкретных SNP и позволяет визуально оценить симметрию по генетическим инструментам. MR — менделевская рандомизация; IVW — взвешивание по обратной дисперсии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6. Анализ чувствительности методом исключения по одному. На данном рисунке показана оценка MR после последовательного удаления каждого SNP. График использовался для оценки того, определялась ли общая оценка каким-либо одним генетическим инструментом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
| Нет. | однонуклеотидный полиморфизм (SNP) | Ген | Хр. | ЭА | ОА | EAF.IS | EAF.VD | IS β (СО) | VD β (SE) | F-статистика | R² |
| 1 | rs10886430 | GRK5 | 10 | G | A | 0.118244 | 0.09536 | 0.1147 (0.0220) | -0.0172 (0.0852) | 27.18 | 5,61E-05 |
| 2 | rs10936572 | LOC107986051 | 3 | T | C | 0.179643 | 0.1235 | -0.0512 (0.0104) | 0.1444 (0.0743) | 24.24 | 5,01E-05 |
| 3 | rs11045239 | PDE3A | 12 | A | G | 0.492943 | 0.4629 | 0.0604 (0.0089) | 0.0303 (0.0494) | 46.06 | 9,51E-05 |
| 4 | rs11047532 | LOC105369698 | 12 | G | С | 0.305214 | 0.1513 | 0.0499 (0.0105) | 0.0159 (0.0689) | 22.59 | 4,66E-05 |
| 5 | rs11065836 | CUX2 | 12 | A | G | 0.159123 | 0.07442 | -0.0608 (0.0103) | 0.0245 (0.0929) | 34.84 | 7,20E-05 |
| 6 | rs11105378 | ATP2B1 | 12 | T | C | 0.203466 | 0.07522 | -0.0540 (0.0098) | -0.1174 (0.0916) | 30.36 | 6,27E-05 |
| 7 | rs117140252 | - | 14 | A | G | 0.041216 | 0.06988 | 0.1568 (0.0311) | 0.1498 (0.0967) | 25.42 | 5,25E-05 |
| 8 | rs117343276 | - | 10 | G | A | 0.030533 | 0.0431 | -0.0905 (0.0196) | -0.1449 (0.1233) | 21.32 | 4,40E-05 |
| 9 | rs11831940 | HDAC7 | 12 | A | G | 0.251914 | 0.3526 | 0.0631 (0.0130) | 0.1226 (0.0513) | 23.56 | 4,87E-05 |
| 10 | rs11880613 | DNM2 | 19 | A | G | 0.184857 | 0.1804 | -0.0613 (0.0110) | 0.1499 (0.0640) | 31.06 | 6,41E-05 |
| 11 | rs12445022 | LOC124903748 | 16 | A | G | 0.271667 | 0.3193 | 0.0605 (0.0112) | 0.0218 (0.0527) | 29.18 | 6,03E-05 |
| 12 | rs12509595 | - | 4 | C | Т | 0.297929 | 0.3124 | 0.0577 (0.0091) | 0.1462 (0.0533) | 40.2 | 8,30E-05 |
| 13 | rs12633109 | - | 3 | T | G | 0.360897 | 0.3263 | 0.0436 (0.0089) | 0.0395 (0.0526) | 24 | 4,96E-05 |
| 14 | rs1275980 | KCNK3 | 2 | T | C | 0.498545 | 0.5481 | -0.0582 (0.0094) | -0.0128 (0.0495) | 38.33 | 7,92E-05 |
| 15 | rs13123551 | - | 4 | A | T | 0.616442 | 0.5065 | 0.0552 (0.0097) | 0.0818 (0.0493) | 32.38 | 6,69E-05 |
| 16 | rs147871383 | MIR99AHG | 21 | A | G | 0.02368 | 0.01925 | 0.2259 (0.0494) | 0.2534 (0.1903) | 20.91 | 4,32E-05 |
| 17 | rs16918175 | - | 10 | C | T | 0.104037 | 0.0811 | -0.0649 (0.0131) | 0.0332 (0.0895) | 24.54 | 5,07E-05 |
| 18 | rs17182166 | ACVR1 | 2 | T | G | 0.12494 | 0.137 | 0.0751 (0.0156) | -0.0046 (0.0703) | 23.18 | 4,79E-05 |
| 19 | rs1906779 | - | 15 | A | G | 0.211386 | 0.1239 | 0.0438 (0.0095) | -0.0342 (0.0758) | 21.26 | 4,39E-05 |
| 20 | rs1948696 | ITGB5 | 3 | C | T | 0.650138 | 0.6041 | -0.0459 (0.0091) | 0.0219 (0.0501) | 25.44 | 5,25E-05 |
| 21 | rs1973765 | LSP1 | 11 | C | T | 0.486717 | 0.4124 | 0.0441 (0.0092) | -0.0229 (0.0505) | 22.98 | 4,75E-05 |
| 22 | rs2429123 | CACNA1C, DCP1B | 12 | C | Т | 0.729926 | 0.725 | 0.0473 (0.0098) | 0.0190 (0.0549) | 23.3 | 4,81E-05 |
| 23 | rs2447561 | - | 8 | Т | A | 0.873442 | 0.8382 | -0.0589 (0.0116) | -0.0570 (0.0674) | 25.78 | 5,33E-05 |
| 24 | rs245015 | MSH3 | 5 | A | G | 0.685061 | 0.6562 | -0.0456 (0.0089) | 0.0065 (0.0519) | 26.25 | 5,42E-05 |
| 25 | rs2501968 | CENPQ | 6 | G | A | 0.465302 | 0.4229 | -0.0490 (0.0086) | -0.0879 (0.0498) | 32.46 | 6,71E-05 |
| 26 | rs2526620 | - | 7 | G | A | 0.252144 | 0.2459 | 0.0500 (0.0092) | 0.0505 (0.0576) | 29.54 | 6,10E-05 |
| 27 | rs284160 | TGFBR3 | 1 | A | G | 0.192644 | 0.1186 | 0.0572 (0.0096) | 0.1573 (0.0768) | 35.5 | 7,33E-05 |
| 28 | rs2842870 | PMF1, PMF1-BGLAP | 1 | C | T | 0.360398 | 0.3434 | -0.0446 (0.0087) | -0.0727 (0.0518) | 26.28 | 5,43E-05 |
| 29 | rs2880492 | NCOR2 | 12 | C | Т | 0.035841 | 0.01984 | -0.1293 (0.0266) | -0.1917 (0.1781) | 23.63 | 4,88E-05 |
| 30 | rs35790371 | RBFOX1 | 16 | A | G | 0.005125 | 0.001903 | 0.5587 (0.1176) | 0.1447 (0.5420) | 22.57 | 4,66E-05 |
| 31 | rs5752720 | TTC28 | 22 | T | C | 0.28441 | 0.1844 | 0.0422 (0.0091) | -0.0311 (0.0635) | 21.51 | 4,44E-05 |
| 32 | rs57694670 | SH3PXD2A | 10 | G | A | 0.433638 | 0.3834 | -0.0507 (0.0086) | 0.0080 (0.0507) | 34.76 | 7,18E-05 |
| 33 | rs6462001 | - | 7 | Т | G | 0.881494 | 0.8329 | -0.0765 (0.0151) | -0.0567 (0.0662) | 25.67 | 5,30E-05 |
| 34 | rs6843082 | - | 4 | A | G | 0.65294 | 0.6907 | -0.0438 (0.0092) | -0.0568 (0.0534) | 22.67 | 4,68E-05 |
| 35 | rs7091346 | SH3PXD2A | 10 | Т | C | 0.45273 | 0.2664 | -0.0582 (0.0098) | -0.0143 (0.0552) | 35.27 | 7,28E-05 |
| 36 | rs7194129 | CFDP1 | 16 | Т | С | 0.573691 | 0.5538 | 0.0399 (0.0084) | 0.0293 (0.0495) | 22.56 | 4,66E-05 |
| 37 | rs7341574 | ZFPM2 | 8 | Т | С | 0.313243 | 0.3895 | 0.0463 (0.0094) | -0.0774 (0.0505) | 24.26 | 5,01E-05 |
| 38 | rs7451833 | - | 6 | G | A | 0.103042 | 0.1166 | 0.1280 (0.0220) | 0.1253 (0.0777) | 33.85 | 6,99E-05 |
| 39 | rs74617384 | ЛПА | 6 | Т | A | 0.070999 | 0.04573 | 0.1415 (0.0281) | -0.0532 (0.1162) | 25.36 | 5,24E-05 |
| 40 | rs74849463 | PIK3C2B | 1 | T | С | 0.240949 | 0.2043 | 0.0445 (0.0092) | -0.0319 (0.0616) | 23.4 | 4,83E-05 |
| 41 | rs757241 | AFAP1-AS1 | 4 | C | G | 0.673377 | 0.6704 | -0.0681 (0.0145) | -0.0274 (0.0523) | 22.06 | 4,56E-05 |
| 42 | rs76099321 | CNNM2 | 10 | A | G | 0.052085 | 0.02979 | -0.0691 (0.0150) | -0.2215 (0.1464) | 21.22 | 4,38E-05 |
| 43 | rs7670136 | - | 4 | C | T | 0.571088 | 0.6269 | -0.0473 (0.0101) | 0.0391 (0.0509) | 21.93 | 4,53E-05 |
| 44 | rs77455924 | НТМ (нетуберкулезные микобактерии) | 11 | Т | C | 0.056457 | 0.02996 | 0.1632 (0.0331) | 0.0444 (0.1477) | 24.31 | 5,02E-05 |
| 45 | rs7820334 | - | 8 | Т | C | 0.246549 | 0.2949 | -0.0643 (0.0127) | -0.1327 (0.0648) | 25.63 | 5,29E-05 |
| 46 | rs7859727 | CDKN2B-AS1 | 9 | T | C | 0.518845 | 0.4151 | 0.0569 (0.0087) | 0.0281 (0.0498) | 42.77 | 8,83E-05 |
| 47 | rs7989823 | COL4A1, COL4A2 | 13 | С | A | 0.591615 | 0.6188 | 0.0527 (0.0089) | 0.0693 (0.0518) | 35.06 | 7,24E-05 |
| 48 | rs79960344 | - | 17 | G | Т | 0.102808 | 0.1031 | 0.0651 (0.0130) | -0.1596 (0.0805) | 25.08 | 5,18E-05 |
| 49 | rs880315 | CASZ1 | 1 | C | T | 0.445525 | 0.4139 | 0.0416 (0.0089) | 0.0444 (0.0501) | 21.85 | 4,51E-05 |
| 50 | rs9112 | LOC100505841 | 5 | A | G | 0.436595 | 0.3573 | 0.0407 (0.0085) | -0.0274 (0.0523) | 22.93 | 4,74E-05 |
| 51 | rs979380 | - | 17 | A | G | 0.531844 | 0.6197 | -0.0417 (0.0084) | -0.0196 (0.0506) | 24.64 | 5,09E-05 |
| EAF.IS и EAF.VD обозначают частоты эффекторных аллелей в наборах данных по воздействию ишемического инсульта и исходу в виде сосудистой деменции соответственно. F-статистика = (β/SE)². R² на один SNP = F/(F + N − 2), где N = 484 121. SNP были отобраны с использованием p < 5 × 10-6 и кластеризация по неравновесности сцепления с использованием r² < 0,001 в окне размером 10 000 кб. |
Таблица 1: Генетические инструменты для ишемического инсульта и соответствующие ассоциации SNP–исход для сосудистой деменции. В таблице приведены итоговые 51 SNP, включая ID SNP, картированный ген, хромосому, аллели, EAF, оценки связи SNP–признак, F-статистику и R2 для каждого SNP. SNP были отобраны при p < 5 × 10-6 и сгруппированы (clumped) при r2 < 0.001 в пределах 10 000 kb. EAF.IS и EAF.VD обозначают частоты эффекторного аллеля в наборах данных по ишемическому инсульту и сосудистой деменции соответственно. Chr. — хромосома; EA — эффекторный аллель; OA — другой аллель; EAF — частота эффекторного аллеля; IS — ишемический инсульт; VD — сосудистая деменция. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.
Дополнительная таблица 1. Оценка горизонтальной плейотропии с помощью MR-PRESSO для анализа связи между ишемическим инсультом и сосудистой деменцией. В данной таблице обобщены результаты анализа MR-PRESSO, проведенного для оценки глобальной горизонтальной плейотропии и потенциальных вариантов-выбросов с использованием окончательного гармонизированного набора данных из 51 SNP.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная таблица 2. Этапы протокола и соответствующие валидационные результаты.В этой таблице каждый основной этап протокола соотнесен с соответствующим репрезентативным результатом и указан раздел рукописи, где он представлен, что демонстрирует реализацию и валидацию аналитического рабочего процесса.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.