来源：科研论文时间
要说当下生物信息学热点属谁最备受关注，孟德尔随机化 分析当之无愧。那么如何把握研究方向、抓住机遇，紧紧跟上时代的热点、发表高水平的文章呢？这篇解读将会带给你一些思路与方法。
孟德尔随机化，就是找因果关系
孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）是流行病学研究中评估病因推断的数据分析技巧，它是利用与暴露因素具有强相关的遗传变异作为工具变量，来评估暴露因素与结局之间的因果关系，近年来主要应用于流行病学病因推断。原理是基于最基本的孟德尔遗传规律，即亲代的等位基因会随机分配给子代，而基因型可以决定疾病表型。
举个例子，我 5 岁的时候在自己家院子里种了一棵枣树，随着年龄增长，我会长高，桃树也会长高，如果我得到这样一种结论：自己长高和枣树长高是有所关联的，这就落入了虚假关联的陷阱，因为二者长高的过程中，时间是一个需要考量的混杂因素。
如果不做其他分析，光看这个相关性，我们是无法得知这两个表征之间是否存在真实的因果关系。为了阐明这些表征是否有因果关系，我们一般在研究中进行孟德尔随机化分析。
孟德尔随机化包括三种假设。
关联性假设: 单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）与暴露因素之间是强相关的， SNP 一般是等位基因上单个核苷酸的改变、缺失、增加。
独立性假设: SNP 与混杂因素之间是独立的。
排他性假设: SNP 只能通过暴露因素对结局产生作用。
MR 是研究者 Katan 在 1986 年提出的，不同基因型决定不同的中间表型，若该表型代表个体的某暴露特征，用基因型和疾病的关联效应，就能够代表暴露因素对疾病的作用。
由于等位基因遵循随机分配原则，该作用不受传统流行病学研究中的混杂因素和反向因果关联所影响。
助力顶刊，孟德尔做得到！
2024 年 2 月 23 日，吉林大学研究团队在顶级期刊《Gut》（IF = 24.5）发表题为 Novel insights into causal effects of serum lipids and lipid-modifying targets on cholelithiasis 的研究论文。
研究结果显示，低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）与胆囊结石负相关，呈线性关联。然而，血清甘油三酯（TG）水平与胆囊结石风险呈倒 U 形关联，血清总胆固醇（TC）越低与胆囊结石风险越高相关。
MR 分析支持较低的 TC 和较高的 TG 水平是两个独立的因果危险因素。血清 TC 降低会增加胆囊结石的患病风险。胆囊结石风险随血清 TG 升高而增加，超过 2.57 mmol/L 则降低。药物靶标 MR 分析表明， HMGCR 抑制应降低胆囊结石的风险，共定位分析证实了这一点。
图片来源：文献截图
不同的血脂和调脂目标对胆囊结石的风险影响不同，但这种影响是否具有因果关系仍存在争议。这篇研究旨在回答这个问题，我们来看一下他们具体是怎么做的。
A 代表前瞻性队列研究流程，共纳入 482510 个研究对象。
B 代表孟德尔随机化验证流程
（i） 代表孟德尔随机化的三条假设，关联性假设，独立性假设和排他性假设。
（ii） 表示孟德尔随机化设计的流程验证，主要包括传统双样本孟德尔随机化、非线性孟德尔随机化、药物靶点孟德尔随机化以及多变量孟德尔随机化。
研究首先利用基因工具评估血清脂质对胆囊结石的因果效应：使用 Cox 比例风险模型前瞻性评估了英国生物数据库中四种血清脂质与胆囊结石的因果效应，包括总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和甘油三酯（TG）。通过基因关联研究（GWAS）的元分析数据，评估基因预测的血清脂质对胆囊结石的影响。
这一部分研究内容需要选择与血清脂质相关的基因工具，并使用这些工具来评估其与胆囊结石之间的关联。此外，研究还使用了 UK Biobank 的个体级数据，这是一个包含了数十万个体的大型队列研究，通过利用这些大规模的基因组数据，进一步验证和分析研究结果。
前瞻性研究中血清脂质与胆囊结石的关系。
此外，研究者使用孟德尔随机化 （MR）设计评估欧洲人中基因预测的血清脂质与胆囊结石的因果关系。这一步研究者使用了基因组关联研究目录（GWAS Catalog）中的数据，这些数据包含了各种疾病和特征的 GWAS 结果，用于验证和比较研究结果。
孟德尔随机化(MR)分析中使用的遗传变异的汇总统计
共定位分析是一种判断一个基因组信号是否是两个特征共享的因果变异的方法。通过共定位分析，可以判断血清脂质和胆囊结石之间是否存在共享的因果变异。
最后，研究者接着进行基因共定位分析，以评估药物作用介导的脂质修饰靶标对胆囊结石的影响，包括 HMGCR、NPC1L1、PCSK9、APOB、LDLR、ACLY、ANGPTL3、 MTTP、PPARA、PPARD 和 PPARG 等基因。这一步骤需要确定药物靶点基因的区域，并提取位于该区域的遗传变异。
药物靶点孟德尔随机化和共定位探索靶点对胆囊结石的影响
最后盘点一下本研究的创新思路，包括：
1）采用 Cox 比例风险模型，针对 UK Biobank 中的四种血脂与胆囊结石之间的关系进行了前瞻性估计；
2）运用孟德尔随机化（MR）设计，评估了基因预测的血脂与欧洲人胆囊结石之间的因果关系；
3）利用药物靶向 MR 和共定位分析，评估了脂质修饰靶点对胆囊结石的影响。
写在最后
总的来说，这篇顶刊的研究思路是通过基因工具（IVs）评估血清脂质和药物作用对胆囊结石的因果效应，联合数据库 UK Biobank 的深度表型和基因组数据检索到等位变异基因位点，并使用药物靶点孟德尔随机化和共定位分析来验证这些因果关系。高大上三板斧缺一不可，强强联合。
这种方法提供了关于血清脂质和药物作用对胆囊结石发生的影响的新见解。随着孟德尔随机化助力发表的顶刊越来越多，它也在渐渐成为一种热门的研究工具，其实，换一种疾病表型，加上其他一些代表性的数据库，利用类似的思路再发顶刊完全大有可能。你学会了吗？
Chen, L., Qiu, W., Sun, X., Gao, M., Zhao, Y., Li, M., Fan, Z., & Lv, G. (2024). Novel insights into causal effects of serum lipids and lipid-modifying targets on cholelithiasis. Gut, 73(3), 521–532. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2023-330784
Mendelian Randomization: Mendelian Randomization Package.