三张图发7分+，孟德尔随机化一正一反玩出花！

结直肠癌（CRC）是全球第三常见的癌症，其中遗传因素占发病风险的35%，另有多种高风险生活方式也占了很大比例。目前缺乏已知的CRC预测生物标志物，且其潜在生物学机制仍不清楚。今天小编为大家带来的文章于2023年12月发表在Elife（IF=7.7）上，旨在使用孟德尔随机化方法研究与CRC发展时间相关的代谢特征。结果显示，在不同年龄条件下，CRC遗传风险评分与大量循环代谢物，尤其是脂肪酸和脂蛋白亚类脂质相关。反向孟德尔随机化分析也支持了这些发现。该研究表明，较高的CRC遗传易感性可能导致系统代谢的早期改变，脂肪酸可能在CRC发展中发挥作用。本文为了解疾病风险的因果通路提供了有力的线索，课题设计思路清晰，操作流畅，易于新手复现。

文章思路概览

在正式学习之前，我们先一起从宏观角度来了解一下本文的思路，如所示，这个研究主要分为三个部分：

首先，为了评估遗传易感性增加对循环代谢物的影响，作者在ALSPAC数据集中进行了遗传风险评分（GRS）分析。

下一步，在UK Biobank数据中进行了反向两样本孟德尔随机化分析。接下来，作者又按照“反向MR”框架解释了估计结果，并认为结果是能够捕捉到因果或预测代谢物-疾病关联的CRC易感性的“代谢特征”。

最后，为了理清代谢物与CRC的关联方向，研究还进行了传统的“正向”两样本孟德尔随机化分析，使用代谢物和CRC的大规模GWAS数据GECCO估计了循环代谢物对CRC风险的影响。

文章结果解读

生命早期循环代谢物与结直肠癌易感性的关系

这一部分首先需要我们关注的就是样本年龄，在纳入ALSPAC的血液样本时，参与者的平均年龄分别为7.5岁(样本量N = 4767)、15.5岁(样本量N = 2930)、17.8岁(样本量N = 2613)和24.5岁(样本量N = 2559)，分别定义为儿童期、青春期早期、青春期晚期和青年期。每个时间点的男性比例分别为50.5%、47.4%、44.5%和39.1%，平均BMI分别为16.2、21.4、22.7和24.8 kg/m2。

在进行GRS分析后，作者发现了如下所展示的结果：

1.没有强有力的证据表明CRC易感性与8岁时的代谢物有关。

2.在16岁时，有证据表明CRC易感性与若干脂质特征有关，包括大型低密度脂蛋白（LDL）中胆固醇酯与总脂质比率的增加（每倍CRC倾向性的标准差变化= 0.06，95% CI = 0.02-0.10），以及极小型极低密度脂蛋白（VLDL）中胆固醇的增加（每倍CRC倾向性的标准差变化= 0.06，95% CI = 0.03-0.10）。

3.在18岁时，有强有力的证据表明CRC易感性与若干特征有关，包括高非高密度脂蛋白（non-HDL）脂质水平，例如，每倍CRC倾向性与总胆固醇水平增加（标准差变化= 0.05，95% CI = 0.01-0.09）、VLDL-胆固醇增加（标准差变化= 0.05，95% CI = 0.01-0.09）、LDL-胆固醇增加（标准差变化= 0.06，95% CI = 0.02-0.09）、载脂蛋白（载脂蛋白B [标准差变化= 0.06，95% CI = 0.02-0.09 ）和脂肪酸（ω-3 [标准差变化= 0.08，95% CI = 0.04-0.11]，二十二碳六烯酸[DHA] [标准差变化= 0.05，95% CI = 0.02-0.09]）。

4.在25岁时，没有强有力的证据表明CRC易感性与代谢物有关。

5.在解剖部位特异性分析中，证据表明18岁时与结肠癌倾向性相关的是ω-3和DHA。在其他任何CRC部位或年龄上则基本无相关性。

成年人血液循环代谢物CRC易感性的反向MR分析

作者在这一步首先确认了反向MR分析中的所有工具变量的F统计量均大于10（最小F统计量为36，中位数为40），表明本次分析不受弱工具变量偏差影响。分析结果显示效应估计的方向在很大程度上与ALSPAC GRS分析中看到的方向一致，即CRC易感性较高与非HDL脂蛋白、脂蛋白和脂肪酸水平较高微弱相关。显示了临床验证下代谢产物的结果。在亚位点分层分析中，存在强有力的证据表明，近端结直肠癌的遗传易感性对多个特征具有因果作用，包括总脂肪酸（每倍易感性变化的SD变化=0.02，95% CI=0.01-0.04）和ω-6脂肪酸（每倍易感性变化的SD变化=0.03，95% CI=0.01-0.05）。

常规MR识别代谢物对CRC风险的影响

类比前面的分析思路，常规MR分析中的所有工具集的F统计量经过确认也均大于10（最小F统计量=54，中位数=141）。在这次分析中，作者发现了强有力的证据表明一些脂肪酸特征对整体CRC风险有影响（），包括omega-3脂肪酸（CRC OR = 1.13，95％ CI = 1.06-1.21）、DHA（OR CRC = 1.76，95％ CI = 1.08-1.28）、omega-3脂肪酸与总脂肪酸比值（OR CRC = 1.18， 95％ CI = 1.11-1.25）、DHA与总脂肪酸比值（CRC OR = 1.20，95％ CI = 1.10-1.31）和omega-6脂肪酸与omega-3脂肪酸比值（CRC OR = 0.86，95％ CI = 0.80-9.13）。

作者还进行了解剖学亚型分层分析，并发现脂肪酸特征对较高CRC风险的影响最为显著，而且这种影响似乎特定于远端结肠，例如omega-3（远端CRC OR = 1.20，95％ CI = 1.09-1.32）和DHA与总脂肪酸比值（远端结肠OR = 1.29，95％ CI = 1.16-1.43）。同时，研究还发现omega-6与omega-3脂肪酸比值对远端CRC具有负效应（OR = 0.80，95％ CI = 0.74-0.88），而omega-3脂肪酸与总脂肪酸比值对远端CRC具有正效应（OR = 1.24，95％ CI = 1.15-1.35）。并且这些估计值在MR灵敏度模型中的方向一致。

文章精华提炼

文章的结果部分到这里就结束啦，有没有发现本文确实做到了“浓缩就是精华”？仅仅三个结果三张图，就能清楚地解释CRC这一疾病的部分风险可能。我们知道，结直肠癌是全球第三常见的癌症，也是我们平时做分析的热点疾病，由于缺乏已知的结直肠癌预测生物标志物，该疾病的潜在生物学机制仍有许多值得探索的地方，广泛的筛查程序往往只能通过年龄范围来进行粗略的筛查，且成本较高，这限制了有针对性的预防策略的制定。因此，寻找结直肠癌风险的预测性生物标志物至关重要，这也为我们进行多种分析创造了条件。

在众多的生信分析方法中，孟德尔随机化可谓是经久不衰，本文也是通过这一方法研究循环代谢物与结直肠癌风险的关系，识别了结直肠癌易感性的代谢特征，发现遗传易感性与循环代谢物之间存在关联，尤其是与高脂肪酸和低密度脂蛋白亚类脂质相关。此外，研究还发现多不饱和脂肪酸浓度与结直肠癌风险最为相关。这些结果可以为了解疾病风险的因果途径提供有力的线索，或者在预测和早期诊断方面具有重要价值。

概括来说，研究人员对CRC数据进行了遗传风险评分分析，其采纳的样本按照年龄大小分为了四个数据组，在分析之后检验了与CRC易感性相关的遗传风险评分与核磁共振波谱测量的循环代谢物之间的关联。不同年龄个体循环代谢物之间的关联。结果显示，CRC遗传风险评分与大量循环代谢物，尤其是脂肪酸和脂蛋白亚类脂质相关。

在接下来进行的反向孟德尔随机化分析中，作者得出了类似的发现，其效应估计方向是一致的，即对上一步所获得的结果进行了进一步的支持与验证。最后的常规两样本孟德尔随机化分析中，研究发现了多不饱和脂肪酸浓度与较高的CRC风险密切相关。该研究表明，较高的CRC遗传易感性可能导致系统代谢的早期改变，脂肪酸可能在CRC发展中发挥作用。