同学们大家早上好，今天和大家分享的是一篇通过孟德尔随机化（MR）研究肠道菌群丰度的改变与结直肠癌(CRC)之间的因果关系的文章，这篇文章是近期发表在《Journal of Translational Medicine》（IF：7.4）杂志上，让我们一起来学习一下作者是如何研究的吧！！

摘要

研究表明，某些肠道菌群丰度的改变与结直肠癌(CRC)有关。然而，由于生活方式、环境和两者之间可能的反向因果关系等混杂因素，因果关系尚未被确定。此外，某些宿主基因突变也可能导致结直肠癌的发生。然而，基因与CRC患者肠道微生物之间的关系尚未得到广泛的研究。本研究进行了两样本孟德尔随机化(MR)研究（two sample MR：暴露因素和SNP的关联以及结局变量和SNP的关联在理论上应该来自同一种族同一批测试者，但是在平时分析中很难做到，两样本孟德尔随机化可以用于样本不是同一批测试者的数据），以揭示肠道微生物群与CRC之间的因果关系。在一项大规模、多种族的GWAS研究中，获得了与肠道微生物群落丰度相关的SNPs作为工具变量(IVs)，并分别从东亚群体遗传组合GWAS (AGWAS)研究和FinnGen数据库中提取了CRC相关数据集。本文共分析了目 (order)、科 (family)、属 (genus)、种 (species)4个分类水平的166个细菌特征。采用反方差加权法(IVW)、加权中位数法、MR- egger法和简单中位数法进行MR分析。提取与CRC有直接因果关系的肠道菌群进行SNP注释，以识别这些基因变异所在的基因，从而揭示CRC患者中可能存在的宿主基因-微生物菌群关联。

数据

数据来源：作者从MiBioGen联盟的GWAS研究中获得了与肠道微生物丰度相关的SNPs，该研究包括来自美国、意大利和韩国等国家的25个队列的18340名受试者，他们的研究重点是通过分析研究对象的16SrRNA测序谱来确定影响肠道微生物相对丰度的基因位点。从东亚人群的一项大型GWAS研究中获得了与CRC相关的遗传变异数据集，该研究包括三个队列，共6692名CRC患者和27278名对照组。此外，从FinnGen联盟获得CRC风险相关数据集进行验证，包括7427名CRC患者和25600名对照组。

MR分析满足的要求：1. IV与暴露因素相关2. IV和混杂因素不相关3. IV只能通过暴露因素影响结局变量不能通过其他方式影响结局变量

IVs的选择：首先，从GWAS研究中筛选出与细菌丰度相关的SNP，分别在目、科、属和种四个分类水平上。其次，筛选并去除位于23号染色体上的SNPs，并去除包含多个等位基因的SNPs，以避免对MR分析结果产生影响。并且去除了小等位基因频率(MAF)小于0.01的SNP。然后，以1000个Genomes European Project的样本为参考，去除IVs之间的连锁不平衡(LD)，避免产生不良的影响。最后，一些IVs可能和一些混杂因素相关，这种现象被称为水平多效性，因此，利用PhenoScanner初步排除水平多效性的影响，获得了与混杂特征(如BMI和年龄)显著相关的SNPs。没有检测到与其他混杂因素有很强相关性的SNP，因此使用符合上述所有标准的SNPs作为下游MR分析的IV。工具变量的筛选过程如所示。

结果

1.IVs的筛选

根据MiBioGen菌群的166个细菌特征，共筛选出11237个位点显著和1035个基因组显著的 SNPs。在去除LD的SNP之后，剩余2271个位点显著和12个基因组显著SNP作为IV。提取这些SNPs的效应等位基因、其他等位基因、beta、SE和p值进行MR分析。

2. MR分析Locus - wide显著性水平

IVW分析结果表明斑单孢菌科、厌氧菌属、肠杆菌、史雷克氏菌属、瘤胃球菌属和共前列腺寡烯真杆菌群种与CRC风险有显著的因果关系。加权中值法结果显示球肠杆菌属显著增加了CRC的风险。简单中值法的结果显示球肠杆菌属和共前列腺寡烯真杆菌群种与CRC风险呈正相关，与IVW分析结果一致。通过meta分析结合AGWAS和FinnGen数据库进行MR估计发现厌氧菌属和球肠杆菌属与CRC呈正相关。然而，发现瘤胃球菌科属和共前列腺素真杆菌与CRC之间没有关联。综上所述，发现斑单孢菌科、史雷克氏菌属、厌氧菌和肠杆菌属均与CRC风险表现出显著的因果关系()。

MR 反向过滤结果显示前面提到的细菌类群和CRC之间的反向因果关系。除了史雷克氏菌属和厌氧菌属外，所有细菌类群中作为IV的SNPs均具有较低的异质性。Egger截距测验和MR-PRESSO整体测验均未发现显著的水平多效性。同样，MR-PRESSO离群测试也没有发现任何能导致水平多效性的离群SNP。留一法分析显示，单个SNP对肠道微生物群与CRC的相关性没有显著影响。

3.全基因组的统计显著性水平

首先用IVW、加权中位数法、MR Egger、简单中位数法对12个符合条件的SNPs进行MR分析，这些研究都没有表明肠道微生物与CRC风险有关。IV组间异质性较低，Egger截距检验和MR-PRESSO全局检验结果显示，多效性水平无显著性差异。没有发现任何与CRC风险相关的细菌分类群。

4.SNP注释

对这4个肠道菌群在全位点显著性水平上进行SNP注释，鉴定出24个可能与CRC致病性肠道菌群相关的宿主基因。

小结

本文通过MR的方法研究肠道菌群和CRC之间的因果关系，CRC作为发病率很高的癌症，肠道中的菌群对其的影响也是非常重要的，所以作者从这个角度进行了因果关系的研究，作者在筛选肠道菌群时无论是从菌群的种类以及显著性方面都进行了全方面的研究。本文的角度新颖，并给我们提供了一个很好的研究方向，并在MR研究方法上给我们提供了很好的研究思路。