大家早上好，今天小编和大家分享的是一篇利用孟德尔随机化（MR）找寻多发性硬化症（MS）的潜在药物靶点的文章，近期发表在《Brain》（IF：14.5）杂志上，作者是如何找寻潜在药物靶点的呢，让我们一起来学习一下吧！

Potential drug targets for multiple sclerosis identified through Mendelian randomization analysis

摘要

MS是一种复杂的自身免疫性疾病，现有的治疗多发性硬化症的药物远不能达到好的疗效，因为它们不能抑制复发和减轻疾病进展。本文通过MR，利用International Multiple Sclerosis Genetics Consortium的汇总统计数据，进一步在UK Biobank和FinnGen中进行验证，探索多发性硬化症的潜在药物靶点。从最近发表的全基因组关联研究中获得734个血浆和154个脑脊液蛋白（CSF）工具变量（IV）。使用双向MR和Steiger滤波、贝叶斯共定位和表型扫描搜索先前报道的遗传变异-性状关联的反向因果检测被实施，以进一步筛选MR的结果。此外，蛋白质-蛋白质（PPI）相互作用网络被用来揭示蛋白质和/或多发性硬化症药物之间的潜在关联。

方法

1.CSF和血浆蛋白定量性状位点

CSF-pQTL数据来自Yang等人的一项研究，报道了184个CSF蛋白的274个pQTL。仅包括满足以下标准的pQTL:(i)全基因组显著关联(P < 5 × 10−8);(ii)位于主要组织相容性复合体(MHC)区域外;(iii)显示独立关联; (iv)是顺式作用的pQTL。最终鉴定出154个顺式pQTL，涉及154个蛋白质。

2. MS的GWAS汇总统计

从IMSGC最大的GWAS数据集检索汇总统计数据，包括115 803个欧洲血统个体。对于外部验证，汇总统计数据来自UK Biobank和FinnGen研究。

3. 比较分析和蛋白质相互作用网络

假设由于血脑屏障的存在，血浆和CSF鉴定的pQTL之间几乎没有相关性。因此，采用Spearman相关分析方法研究了MR分析中效应估计的CSF和血浆中共有pQTLs之间的相关性，并设置了不同的p值阈值来探讨相关性是否随着显著性水平的提高而改变。在CSF或血浆分析中， PPI网络与MS风险相关。目的是研究优先排序的蛋白质之间的相互作用，以及使用血浆数据识别的蛋白质是否可以与那些使用CSF数据识别的蛋白质相互作用。

结果

1.筛选MS致病蛋白

在Bonferroni显著性(P < 5.63 × 10−5)，MR分析显示6对蛋白- MS(A-B)，包括血浆中的Fc受体样蛋白3 (FCRL3)、胸腺嘧啶磷酸化酶（TYMP）、alpha-2-HS-糖蛋白(AHSG)，CSF中膜金属内肽样1 (MMEL1)、信号细胞活化分子F7 (SLAMF7)、CD5抗原样(CD5L)。增加FCRL3、TYMP、AHSG、SLAMF7和CD5L降低MS的风险，而MMEL1增加了MS的风险。

2. MS致病蛋白敏感性分析

MR分析发现的6个蛋白中有5个被鉴定为MS的潜在药物靶点，包括FCRL3、TYMP、AHSG、MMEL1和SLAMF7。首先，双向MR分析没有发现MS在6个鉴定蛋白水平上的因果效应，Steiger过滤进一步保证了因果关系方向性。其次，贝叶斯共定位理论强烈建议FCRL3、 TYMP、AHSG、MMEL1和SLAMF7与MS具有相同的变异。最后，发现FCRL3 (rs7528684)与1型糖尿病、Fc受体样蛋白4 (FCRL4)、免疫球蛋白超家族成员11 (IGSF11)和杀伤细胞免疫球蛋白样受体3DL3 (KIR3DL3)相关;TYMP (rs131798)被发现与血细胞性状和嘧啶代谢有关，如平均红细胞血红蛋白、平均红细胞体积、尿苷和2-脱氧尿苷;AHSG (rs35094235)被发现与活化的部分凝血活酶时间(APTT)相关; MMEL1 (rs10909839)是原发性硬化性胆管炎的易感基因，可间接影响MS、类风湿关节炎和腹腔疾病;CD5L与Fc受体样蛋白1 (FCRL1)相关。相比之下，在SLAMF7中没有观察到显著相关。与此同时，FCRL3和CD5L pQTL显示相关性。

3. 血浆和CSF中蛋白的比较

在蛋白质水平上，CSF和血浆MR结果之间负相关不显著。通过文本挖掘和共表达进一步的PPI网络分析表明，基于血浆的AHSG和CSF的CD5L可能是连接的。蛋白-蛋白MR还显示，血浆FCRL3水平的增加导致CSF CD5L的增加，而CSF的 CD5L水平的增加则相反地减少血浆FCRL3。然而，蛋白-蛋白共定位不支持血浆-CSF蛋白相关。

4. 潜在药物靶点与当前MS药物的相关性

PPI网络揭示了三种优先蛋白(FCRL3、TYMP和SLAMF7)与四种当前MS药物靶点之间的相互作用。使用STRING, MS4A1-FCRL3和PNP-TYMP被确定具有最可靠的相互作用(已知相互作用)。FCRL3与B淋巴细胞抗原CD20 (MS4A1)相关，是ocrelizumab和ofatumumab的靶点。STRING还揭示了FCRL3和MS4A1在物理上的相互作用，这表明这两个蛋白质距离很近，但不一定是直接相互作用。TYMP与2-氯脱氧腺苷的两个靶点，嘌呤核苷磷酸化酶(PNP)和核糖核苷酸还原酶调控TP53诱导的M2B亚基(RRM2B)。

5. MS潜在药物靶点的外部验证

在不同的数据集中使用相同变异和显著变异策略来复现主要发现，MMEL1在UK Biobank和FinnGen队列中也被发现与MS相关，而FCRL3仅在UK Biobank中与MS相关。例如，使用Ferkingstad等人报道的全基因组显著变异16作为IV，增加FCRL3增加MS的风险。此外，AHSG对英国生物库的MS显示了轻微显著的因果效应()。

小结

MS主要和脑部相关，在大多数筛选疾病的潜在药物靶点时都会将目光放在血浆蛋白上，本文在找寻MS的潜在药物靶点时，选择了血浆蛋白和CSF作为工具变量，在筛选出来的6个结果蛋白中，有大部分已经被鉴定为MS的药物靶点，证明做的筛选和在前期对IV的筛选是非常严格以及MR分析是科学的。

作者在筛选CSF和血浆蛋白作为工具变量时还做了对比，同时对MR分析的结果和先前的MS药物靶点做了比较。MR的流程以及思路都是值得我们学习的！