Araştırma makalesi
Bu protokol, telomer uzunluğunun tirotoksikoz riskini nedensel olarak etkileyip etkilemediğini değerlendiren iki örneklemli Mendel randomizasyon boru hattını kamuya açık genetik özet verileri kullanarak tanımlar. Cihaz seçimi, uyumlaştırma, birincil tahmin, hassasiyet analizleri ve tekrarlanabilir R kodu ile şeffaf raporlamayı desteklemek için şekile hazır çıktılarla kapsar.
Tirotoksikoz, aşırı tiroid hormonlarıyla karakterize edilen endokrin bir bozukluktur, ancak sistemik yaşlanma biyolojisiyle etiyolojik bağlantıları henüz tam olarak tanımlanmamıştır. Telomer uzunluğu (TL), hücresel yaşlanma ve genom kararlılığını yansıtır ve birçok karmaşık hastalıkta rol oynamıştır. Genetik olarak tahmin edilen TL'nin tirotoksikoz riski üzerindeki nedensel etkisini değerlendirmek için iki örneklemli bir Mendel randomizasyon (MR) çalışması yaptık. TL için genetik enstrümanlar, Avrupa kökenli büyük genom çapında bir ilişki çalışmasından (GWAS) (n > 470.000) türetilmiştir. Tirotoksikoz özet istatistikleri en son FinnGen yayınından (≈4.000 vaka ve >210.000 kontrol) alındı. Birincil ters varyans ağırlıklı analizler, daha uzun genetik olarak vekili TL'nin tirotoksikoz riskini daha düşük bir riskle ilişkili olduğunu ve etkinin yönü ve büyüklüğünün tamamlayıcı tahminciler arasında tutarlılığını gösterdi (MR-Egger, ağırlıklı median/maksimum olasılık, MR-PRESSO ve MR-RAPS). Duyarlılık analizleri yönsel pleiotropi belirtmemiş ve heterojenliği değerlendirmek için Cochran'ın Q'su kullanılmıştır. Steiger yön testi, TL'den tirotoksikoza nedensel akışı destekledi.
Bildiğimiz kadarıyla, bu çalışma, günümüz GWAS kaynakları kullanılarak genel tirotoksikoz riski ile TL arasındaki nedensel ilişkiyi değerlendiren ilk MR analizlerinden biridir ve hipertiroidizmle ilişkili fenotiplere odaklanan önceki kanıtları genişletir. Bu bulgular, TL tarafından indekslenen hücresel yaşlanma süreçlerinin tirotoksikoz hassasiyetine katkıda bulunabileceğini ve tiroid disfonksiyonunda telomer biyolojisi üzerine gelecekteki uzunlamasına ve mekanik çalışmaları motive edebileceğini göstermektedir.
Tirotoksikoz, aşırı dolaşımda tiroid hormonlarıyla karakterize edilen yaygın bir endokrin durumdur. Tipik belirtiler arasında kilo kaybı, taşikardi, sinirlilik, anksiyete ve titreme bulunur; ağır vakalar aritmi, kalp yetmezliği ve kemik kaybına yatkın1. Klinik özellikler ve terapötik stratejiler nispeten iyi kurulmuş olsa da, bireyler arası duyarlılık ve ilerlemeyi şekillendiren biyolojik mekanizmalar henüz tam olarak tanımlanmamıştır. Etiyolojiler, otoimmün hiperfonksiyondan (örneğin Graves hastalığı) toksik nodüllere, tiroiditlere, dışsal hormon maruziyetine, ilaç reaksiyonlarına ve tümörle ilgili nedenlere kadaruzanır. Bu varlıklar arasında, bağışıklık aktivasyonu, oksidatif stres ve değişen mitokondriyal biyogenez, hormonal fazlalığı doku hasarı ve sistemik komplikasyonlarla ilişkilendiren makul mekanik temalar olarak tekrar etmektedir.
Telomer uzunluğu (TL) - kromozom uçlarını kapsayan tandem tekrarlayan DNA-protein yapısı - hücresel yaşlanma, çoğaltıcı geçmiş ve genom stabilitesini bütünleştirir. TL, hücre bölünmesiyle kısalır ve oksidatif stres ile kronik iltihaplanma ile hızlandırılır; bu süreçler tiroid disfonksiyonunda da belirgindir 3,4. Kısa TL, kardiyometabolik bozukluklar, bazı kanserler ve nörodejeneratifdurumlarla ilişkilendirilmiştir 5 ve ortaya çıkan veriler, obezite ve tip 2 diyabet gibi endokrin fenotiplerle bağlantılar göstermektedir; burada hormonal ve bağışıklık metabolik eksenleri replikatifstresle kesişmektedir 6. Tiroid hormonlarının bazal metabolik hızı, mitokondriyal fonksiyon ve proliferatif sinyalleri düzenlediği göz önüne alındığında, TL dinamikleri özellikle tirotoksik durumlarda önemli olabilir; burada sistemik hipermetabolizma ve bağışıklık düzensizliği hem telomer biyolojisi hem de etkilenebilir. 7,8.
Ancak, TL'nin tirotoksikozda nedensel rol oynayıp oynamayacağı belirsiz kalmıştır. Geleneksel gözlemsel çalışmalar karıştırıcı (örneğin, yaşam tarzı, eş hastalıklar) ve ters nedenselliğe (TL'yi etkileyen hastalık) karşı savunmasızdır. Bu sınırlamaları gidermek için, TL ile güçlü şekilde ilişkilendirilen germline genetik varyantları kullanarak hastalıkriski 9 üzerindeki etkisini test etmek için iki örneklemli Mendel randomizasyonu (MR) kullanıyoruz. Genom çapındaki ilişkilendirme çalışmaları artık yeterince güçlü TL araçları ve büyük, iyi fenotiplenmiş sonuç veri setleri sunarak titiz bir nedensel değerlendirmesağlamaktadır 10. Genetik epidemiyoloji ile telomer biyolojisi birleştirerek, bu çalışma genetik olarak vekil TL'nin tirotoksikoz riskini etkileyip etkilemediğini değerlendiriyor, böylece mekanistik yolları netleştiriyor ve TL'yi risk tabakalaşması ve gelecekteki müdahale geliştirme için aday biyobelirteç olarak inceliyor.
Bildiğimiz kadarıyla, bu analiz, günümüz büyük ölçekli GWAS kaynaklarını kullanarak TL ile ilişkili tirotoksikoz riskini sorgulayan ilk MR çalışmalarından biridir ve öncelikli olarak hipertiroidize bağlı fenotipler veya otoimmün tiroid hastalığına odaklanan çalışmalarıgenişletmektedir 11.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışma, genetik olarak vekil telomer uzunluğunun (TL) tirotoksikoz riskini nedensel olarak etkileyip etkilemediğini değerlendirmek için iki örneklemli Mendel randomizasyon (MR) tasarımı uygulamaktadır. Yalnızca kimliği silinmiş, kamuya açık GWAS özet istatistikleri kullanıldı ve bireysel düzeyde verilere erişilmedi. Qingdao Belediye Hastanesi Kurumsal İnceleme Kurulu, analizin yalnızca kamu özet verilerine dayandığı için daha fazla incelemeden muaf olduğunu belirledi. Tüm katkıda bulunan genom çapında ilişki çalışmaları, orijinal protokollerinin bir parçası olarak bilgilendirilmiş onay ve etik onaylar aldı. Analiz, TL ile ilişkili germline varyantlarını karıştırıcı araçlar olarak kullanarak ve pleiotropi, heterojenlik ve etki yönünü sorgulamak için hassasiyet prosedürleri uygulayarak karıştırıcı ve ters nedenselliği en aza indirecek şekilde yapılandırılmıştır.
Veri kaynakları
TL için maruz kalma veri seti, IEU OpenGWAS'tan ieu-b-4879 tanımlayıcısı altında alındı ve yaklaşık 472.174 Avrupa kökenli katılımcıyı kapsamaktadır. Tirotoksikoz için sonuç veri seti FinnGen konsorsiyumundan alındı ve 2021 son noktası finn-b-tirotoksikozu kullanılarak 4.142 vaka ve 213.693 kontrol kontrol grubu kullanıldı. Bu kaynaklar, SNP düzeyinde enstrümanlar oluşturmak, allelleri uyumlaştırmak ve nedensel etkileri yerleşik MR tahmincileriyle tahmin etmek için gereken etkili tahminler ve standart hatalar sağlar.
Yazılım ve hesaplama ortamı
Tüm analizler R (sürüm 4.3.1) ile yapıldı. Ana analitik paket TwoSampleMR (sürüm 0.5.7) idi; bu paket GWAS kaynaklarına programatik erişim için ieugwasr, outlier tespit ve bozulma testi için MRPRESSO, zayıf cihazlar altında sağlam tahmin ve özgün pleiotropi için mr.raps, radyal görselleştirme için RadialMR ve tidyverse ile data.table gibi genel amaçlı paketler ile tamamlandı. Oturum bilgileri ve paket sürümleri, katı tekrarlanabilirlik sağlamak için bir dosyaya yazılır.
Mendel rastgeleleştirmesinin temel varsayımları
MR çerçevesi, genetik aletlerin TL ile güçlü şekilde ilişkilendirildiğini, TL ile tirotoksikoz arasındaki ilişkiyi karıştıran faktörlerden bağımsız olduğunu ve tirotoksikozu alternatif yollarla değil, sadece TL aracılığıyla etkilediğini varsayar. Analiz planı, bu varsayımları varyant başına güç niceliklerini ölçerek, dengesiz yatay pleiotropiyi intercept tabanlı yöntemlerle test ederek ve outlier tarama ile testler, varyantlar arası heterojenliği değerlendirerek ve TL'den tirotoksikoza etki yönünü resmi bir yönlülük testiile doğrulayarak operasyonel hale getirir.
Enstrüman seçimi ve kalite kontrolü
Genetik aletler, TL GWAS'tan genom genelinde p < 5×10-8 değer eşiğinde seçildi. Bağımsızlığı sağlamak için, bağlantı dengesizliği 10.000 kb pencere içinde 10.000 kb aralığında 1000 Genom Projesi'nden Avrupa referans verileri kullanılarak r2 = 0.001 seviyesinde topaklanma ile ele alındı; varyantlar korelasyon olduğunda, TL ile ilişkilendirilmesi için daha küçük p değerine sahip varyant korundu. Her varyant için alet gücü, F_i = \beta_{E,i}^{2}/\mathrm{SE}(\beta_{E,i})^{2} statistikleriyle özetlenmiş ve geleneksel F > 10kriterine göre 13,14 karşılaştırılmıştır. Uygun olduğunda, Sanderson-Windmeijer yaklaşımı, N boyutlu bir örneklemde birden fazla varyantta toplam alet gücünü tanımlamak için referans alındı; K enstrümanları R^{2} poz varyansını açıkladı: F_{\mathrm{SW}} = \{[R^{2}/(1-R^{2})]\,(N-K-1)\}/K 15. 0.5'e yakın allel frekanslarına sahip belirsiz palindromik varyantlar, allel frekansı bilgisi kesin hizalanmaya izin vermedikçe hariç tutuldu.
Uyum
Her cihaz için, FinnGen'den tirotoksikozla ilgili ilişki çıkarıldı ve etki boyutlarının maruz kalma ve sonuç boyunca aynı etki allelini temsil edecek şekilde hizalandı. Uyumlaştırma, allel uyumsuzluklarını kaldırdı, iplik sorunlarını düzeltti ve çözülmemiş belirsizlikle palindromik SNP'leri dışladı; böylece geçerli Wald oranı yapısı için uygun bir veri seti oluşturuldu.
Birincil nedensel tahmin
Birincil analiz, SNP'ye özgü Wald oranlarını birleştirilmiş nedensel etki16 olarak meta-analiz etmek için ters varyans-ağırlıklı (IVW) tahmin cihazını kullandı. Tahminler, TL'de bir standart sapma artışı başına olasılık oranları olarak bildirilir ve sabit ve rastgele etki modelleri altında %95 güven aralıkları türetilmiştir. Model seçimi heterojenlik tanılarıyla yönlendirildi ve her iki spesifikasyon da sağlam yorumu kolaylaştırmak için sunuldu.
Duyarlılık analizleri ve dayanıklılık kontrolleri
Sağlamlık, dengesiz yönlü pleiotropiyi test etmek için bir kesişim terimiyle MR-Egger regresyonu, homojenlik altında verimliliği artırmak için maksimum olasılık tahmini ile ölçüm hatasını azaltarak, MR-PRESSO ile küresel bir outil testi yapmak ve bozulma ile aykırı düzeltme etkilerini tahmin etmek için ve MR-RAPS ile zayıf aletlere ve kendine özgü pleiotropiye dayanıklı tahminler sağlamak içindeğerlendirildi 17. Varyantlar arası heterojenlik, IVWçerçevesi 18 altında Cochran'ın Q istatistiği kullanılarak nicelendirilmiştir. Etki yönü, Steiger testi ile incelendi; bu test, maruz kalma ve sonuçlarda açıklanan varyans oranını karşılaştırarak verilerin tirotoksikoza neden olan TL ile daha uyumlu olup olmadığını belirledi; tersi değil. MR-Egger kesişimi, yönsel pleiotropi için resmi bir test olarak kullanıldı. Genel ilişkinin tek bir varyantla yönlendirilmediğinden emin olmak için bir kez dışlanma analizleri incelendi.
Ters Mendel Rastgeleleştirme
Olası ters nedenselliği araştırmak için, analitik ürün hattı tirotoksikoz olarak maruz kalma, TL ise sonuç olarak tekrarlandı. Aynı alet seçim kriterleri, uyum prosedürleri, IVW birincil tahmincisi ve hassasiyet analizleri uygulanarak yönlendirmelik hakkında sonuçlar aynı nedensel çerçevede yapıldı.
Çoklu test, güç ve raporlama
Birincil hipotez testi, TL'nin tirotoksikoz üzerindeki etkisi için IVW tahmincisine aittir. Duyarlılık tahmincileri ve tanı testleri destekleyici kanıt olarak yorumlanır; p değerleri açıklık için bilimsel notasyonda raporlanır ve sonuçlar, izole anlamlılık eşikleri yerine yöntemler arasında tutarlılığı vurgular. Enstrüman gücü özetleri ve açıklanan varyans oranı, standart merkeziyetsizlik formülasyonları altında yaklaşık gücü bilgilendirir ve gücün örneklem büyüklüğüne, enstrüman gücüne ve gerçek etki büyüklüğüne bağlı olduğunu kabul eder.
Hesaplamalı tekrarlanabilirlik ve kesin komutlar
Tekrarlanabilirlik, enstrüman seçimi, sonuç çıkarma, uyumlandırma, birincil ve hassasiyet analizleri, ters MR, tanı çıktıları ve analiz hazır dosyaların dışa aktarılması gibi tam R komutları dizisi sağlanarak sağlanır. Script, enstrüman listesi, uyumlu veri seti ve MR tahminleri ile tanı özetine karşılık gelen kararlı, insan tarafından okunabilir CSV dosyaları yazar.
# R 4.3.1; TwoSampleMR 0.5.7
# Isteğe bağlı kurulum:
# install.packages(c("TwoSampleMR","ieugwasr","MRPRESSO","mr.raps",
"RadialMR","tidyverse","data.table"))
kütüphane(TwoSampleMR)
kütüphane (ieugwasr)
kütüphane (MRPRESSO)
Kütüphane (Mr.Raps)
kütüphane (RadialMR)
kütüphane (tidyverse)
library(data.table)
# Maruz kalma: telomer uzunluğu (IEU OpenGWAS)
exposure_id <- "ieu-b-4879"
# Sonuç: Raporlanan analizlerde kullanılan FinnGen 2021 tirotoksikoz son noktası
outcome_id <- "finn-b-tirotoksikoz"
# Genom çapında eşik ve katı LD topaklanması ile enstrüman seçimi
exp <- extract_instruments(sonuçlar = exposure_id, p1 = 5e-8, küme = TRUE, r2 = 0.001, kb = 10000)
exp$F_stat <- (exp$beta.exposure^2) / (exp$se.exposure^2)
fwrite(exp, "S1_instruments_TL.csv")
# Sonuç çıkarımı ve uyumlaştırma
out <- extract_outcome_data(snps = exp$SNP, sonuçlar = outcome_id)
dat <- harmonise_data(exp, out, action = 2)
fwrite(dat, "S2_harmonised_TL_vs_thyrotoxicosis.csv")
# Birincil MR ve hassasiyet tahmin ediciler
Res <- mr(dat, method_list = c("mr_ivw","mr_ivw_fe","mr_egger_regression",
"mr_weighted_median","mr_raps","mr_maxlik"))
het <- mr_heterogeneity(dat) # Cochran's Q
pleio <- mr_pleiotropy_test(dat) # Egger kesiyor
steiger <- directionality_test(dat) # Steiger yönlülüğü
# MR-PRESSO küresel ve istisna düzeltmeli tahminler
mrpresso <- mr_presso(BetaOutcome = "beta.outcome", BetaExposure = "beta.exposure",
SdOutcome = "se.outout", SdExposure = "se.exposure",
OUTLIERtest = DOĞRU, DISTORTIONtest = DOĞRU,
veri = dat, NbDistribution = 1000, SignifThreshold = 0.05) #
# Ters MR: tirotoksikoz (maruziyet) -> TL (sonuç)
rev_exp <- extract_instruments(sonuçlar = outcome_id, p1 = 5e-8, küme = TRUE, r2 = 0.001, kb = 10000)
rev_out <- extract_outcome_data(snps = rev_exp$SNP, sonuçlar = exposure_id)
rev_dat <- harmonise_data(rev_exp, rev_out, eylem = 2)
rev_res <- mr(rev_dat, method_list = c("mr_ivw","mr_ivw_fe","mr_egger_regression",
"mr_weighted_median","mr_raps","mr_maxlik"))
rev_het <- mr_heterogeneity(rev_dat)
rev_pleio <- mr_pleiotropy_test(rev_dat)
rev_steiger <- directionality_test(rev_dat)
# Arşivleme ve şekil/tablo oluşturma için dışa aktarmalar
write.csv(bind_rows(res), "S3_mr_results_primary.csv", row.names = YANLIŞ)
write.csv(het, "S3_mr_heterogeneity.csv", row.names = YANLIŞ)
write.csv(pleio, "S3_mr_pleiotropy_egger.csv", row.names = YANLIŞ)
write.csv(steiger, "S3_mr_steiger.csv", row.names = YANLIŞ)
write.csv(bind_rows(rev_res), "S3_reverse_mr_results.csv", satır.adlar = YANLIŞ)
write.csv(rev_het, "S3_reverse_heterogeneity.csv", row.names = YANLIŞ)
write.csv(rev_pleio, "S3_reverse_pleiotropy_egger.csv", satır.adlar = YANLIŞ)
write.csv(rev_steiger, "S3_reverse_steiger.csv", row.names = YANLIŞ)
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Enstrüman özellikleri ve varsayım kontrolleri
Telomer uzunluğundaki GWAS'tan, genom çapında anlamlı, LD-bağımsız 129 cihaz (p < 5×10-8; r2 < 0.001; 10.000 kb pencere) korundu. SNP başına F-istatistikleri, varyantların büyük çoğunluğu için geleneksel eşiği aştı ve zayıf enstrüman yanlılığı riskinin sınırlı olduğunu gösteriyor. Uyumlaştırma, belirsiz palindromik varyantları kaldırdı ve alelleri hizaladı; böylece maruz kalma ve sonuç etkileri aynı etki allelini referans verdi;...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu Mendel randomizasyon (MR) çalışması, daha uzun genetik olarak tahmin edilen telomerlerin tirotoksikoz riskini azalttığına dairkanıtlar sunmaktadır 19. IVW, MR-Egger, maksimum olasılık, MR-PRESSO ve MR-RAPS arasında yönsel uyumlu tahminler, güçlü bir koruyucu ilişki göstermekte olup, yön kontrolleri ise tirotoksikoz yolunun ters20 yerine TL → desteklendiğini gösteriyor. Biyolojik olasılık, telomerlerin kromozom bütünlüğünü korumadaki ve h...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar, rekabet eden finansal çıkarlar belirtmemektedir.
Tirotoksikoz özet istatistiklerine erişim için FinnGen konsorsiyumuna ve telomer uzunluğu özet verilerini barındıran IEU OpenGWAS ekibine teşekkür ederiz. Bu çalışmada kullanılan TwoSampleMR ve ilgili R paketlerinin geliştiricilerine ve bakım sağlayıcılarına minnettarız. Bu çalışma, Shandong Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı Komitesi (Grant ZR2023QH345) tarafından desteklendi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1000 Genom Projesi | Bağlantı dengesizliği (LD) topaklanması için referans verileri. | 1000 Genom Projesi | - |
| Cochran' s Q istatistiği | MR'de heterojenlik testi için kullanılan istatistiksel yöntem. | Yok | - |
| FinnGen veri seti | Tirotoksikoz için GWAS özet istatistikleri (vakalar ve kontrol grupları). | FinnGen Konsorsiyumu | Sürüm 2021, finn-b-tirotoksikoz |
| IEU OpenGWAS veri seti | Telomer uzunluğu için GWAS özet istatistikleri. | IEU OpenGWAS | Veri seti ID: ieu-b-4879 |
| ieugwasr paketi | GWAS verilerine programatik erişim için kullanılan R paketi. | CRAN | Sürüm 0.1.5 |
| Mr.Raps paketi | R paketi, zayıf enstrümanlar altında Mendel rastgeleleştirmede sağlam tahmin için kullanılır. | CRAN | Sürüm 0.1.2 |
| MR-Egger gerileme | Yönsel pleiotropiyi test etmek için duyarlılık analizi yöntemi. | Yok | - |
| MR-PRESSO outlier testi | MR analizlerinde istisna değerleri belirlemek ve düzeltmek için kullanılan istatistiksel test. | Yok | - |
| MRPRESSO paketi | MR analizinde outlier algılama ve bozulma testi için kullanılan R paketi. | CRAN | Sürüm 1.0 |
| R yazılımı | Tüm analizler için kullanılan istatistiksel hesaplama ve grafik ortamı. | R İstatistiksel Hesaplama Vakfı | Versiyon 4.3.1 |
| RadialMR paketi | MR sonuçlarının radyal görselleştirmesi için R paketi. | CRAN | Sürüm 1.1.2 |
| TwoSampleMR paketi | Mendel randomizasyon analizleri için kullanılan R paketi. | CRAN | Sürüm 0.5.7 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste