遺傳關(guān)聯(lián)性研究及其Meta分析的簡(jiǎn)介

翁鴻，李妙竹，耿培亮，曾憲濤

遺傳關(guān)聯(lián)性研究及其Meta分析的簡(jiǎn)介

翁鴻1,2，李妙竹3，耿培亮1，曾憲濤1,2

基因因素在疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要的角色，遺傳關(guān)聯(lián)性研究是基因與人類(lèi)復(fù)雜疾病的重要研究方法之一。但在關(guān)聯(lián)分析領(lǐng)域存在一種“贏者詛咒”現(xiàn)象，此外，由于單個(gè)基因效應(yīng)對(duì)大多數(shù)疾病來(lái)說(shuō)均較小，因此，需要大樣本研究來(lái)探索其真實(shí)效應(yīng)。本文主要簡(jiǎn)要介紹遺傳關(guān)聯(lián)性研究及其Meta分析的方法以及報(bào)告規(guī)范。

候選基因；遺傳關(guān)聯(lián)性研究；基因多態(tài)性；Meta分析

現(xiàn)代遺傳學(xué)研究的核心是通過(guò)研究何種遺傳變異導(dǎo)致疾病表型，從而闡明發(fā)病機(jī)制，并由此機(jī)制出發(fā)研究可能干預(yù)或預(yù)防疾病的方法[1]。雖然目前我們距離這一目標(biāo)還較遙遠(yuǎn)，但也取得了顯著的進(jìn)步。復(fù)雜疾病的經(jīng)典研究方法主要是連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析。近幾十年來(lái)，隨著高通量基因型檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的有關(guān)疾病遺傳易感性的關(guān)聯(lián)分析研究發(fā)表。但大多數(shù)起始陽(yáng)性結(jié)果的研究并不具有可重復(fù)性[2,3]，特別是候選基因法的研究，即“贏者詛咒”現(xiàn)象[4]。這可能是由于這些原始研究的結(jié)果為假陽(yáng)性結(jié)果，也可能是大多數(shù)后續(xù)研究的統(tǒng)計(jì)效能不足以檢測(cè)出較小的基因效應(yīng)。此外，研究間異質(zhì)性也是影響結(jié)果的重要因素。有研究顯示，55篇候選基因研究Meta分析的平均比值比為1.33，因此，遺傳關(guān)聯(lián)研究需要成千上萬(wàn)的樣本量來(lái)檢測(cè)較小的基因效應(yīng)[5]。而在實(shí)際研究中，大樣本量的收集較難實(shí)現(xiàn)，且費(fèi)用高。

而Meta分析是一種合并同一研究主題的單個(gè)研究的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，具有更高的統(tǒng)計(jì)學(xué)效能，并能增加結(jié)果的可信度和精確性[6,7]。此外，Meta分析還可以檢測(cè)研究間異質(zhì)性，檢測(cè)和量化研究間異質(zhì)性是基因-疾病Meta分析研究的重要部分，處理研究間異質(zhì)性可能會(huì)給研究結(jié)果帶來(lái)新的視角[8,9]。本文主要介紹遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析的一些相關(guān)問(wèn)題，供研究者參考。

1　遺傳關(guān)聯(lián)性研究簡(jiǎn)介

遺傳關(guān)聯(lián)性研究主要有兩大目的[10]：①基因識(shí)別分析；②基因特征分析。前者多數(shù)是由遺傳學(xué)家開(kāi)展的，研究設(shè)計(jì)主要是基于人群或基于家系，主要解決的問(wèn)題是某疾病是否有遺傳成分。后者主要量化已識(shí)別出的基因變異或多態(tài)性與疾病的關(guān)聯(lián)大小，多數(shù)是由流行病學(xué)家開(kāi)展的基于人群的研究。

遺傳關(guān)聯(lián)性研究通過(guò)分析遺傳變異和疾病的相關(guān)性，鑒別所選取的候選基因或染色體區(qū)域是否參與疾病的發(fā)生。如果某種疾病的個(gè)體中某變異基因的等位基因或基因型出現(xiàn)頻率較高，我們認(rèn)為該變異基因增加了該疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，即易感基因。其中單核苷酸多態(tài)性（SNP）是遺傳關(guān)聯(lián)研究使用最為廣泛的檢測(cè)指標(biāo)，也是數(shù)量最多的，其他的遺傳標(biāo)記有微衛(wèi)星、連續(xù)重復(fù)片段、插入/缺失及拷貝數(shù)變異。

2　遺傳關(guān)聯(lián)性研究的主要研究方法

遺傳關(guān)聯(lián)性研究主要有兩種方法：一是候選基因法（candidate gene approach），二是全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）。候選基因法的研究設(shè)計(jì)類(lèi)型為基于人群或家系研究，多數(shù)采用病例-對(duì)照研究進(jìn)行。候選基因法是建立在目前對(duì)某疾病的生物學(xué)和病理生理學(xué)的理解之上進(jìn)行的，即某基因的產(chǎn)物參與某疾病的發(fā)生過(guò)程，從而檢測(cè)其變異是否與該疾病具有相關(guān)性。該方法是近十幾年來(lái)檢測(cè)遺傳變異和疾病相關(guān)性的主要方法，特別是在基因-環(huán)境交互作用的背景下，該方法是主要的方法。其主要的缺點(diǎn)在于初始陽(yáng)性研究的結(jié)果的可重復(fù)性較差，即初始發(fā)表的研究可能會(huì)趨向于高估效應(yīng)量，而后續(xù)研究對(duì)該變異與疾病易感性的評(píng)估趨于緩和，這被稱(chēng)為“贏者詛咒”現(xiàn)象[4]。

后基因組時(shí)代的到來(lái)，使得GWAS得以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前已有較多的GWAS研究發(fā)表，如具有代表性的老年性黃斑變性[11,12]、Ⅰ型糖尿病[13,14]和開(kāi)角型青光眼[15]。GWAS是一種假設(shè)-生成的方法[1]。通過(guò)全基因組掃描，確定新的與表型（疾病或性狀）相關(guān)的遺傳變異，不需要建立在任何生物學(xué)的基礎(chǔ)之上，有時(shí)甚至是意外發(fā)現(xiàn)的某基因與某表型相關(guān)。GWAS的價(jià)值在于識(shí)別與疾病明確相關(guān)的新的遺傳變異，而不是來(lái)量化這一關(guān)聯(lián)效應(yīng)。這也是其與候選基因法的區(qū)別之一。因此，GWAS和候選基因法可以相互補(bǔ)充，共同揭開(kāi)復(fù)雜疾病的面紗。

3　遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析的分類(lèi)

Sagoo等[16]將遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析按照數(shù)據(jù)來(lái)源主要分為基于文獻(xiàn)和基于協(xié)作的Meta分析兩大類(lèi)（表1），其中基于文獻(xiàn)的Meta分析分為未聯(lián)系作者的Meta分析和聯(lián)系作者的Meta分析，基于協(xié)作的Meta分析分為對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的協(xié)作Meta分析和前瞻性數(shù)據(jù)的協(xié)作Meta分析。這主要的兩種Meta分析各有利弊，可以相互補(bǔ)充。

此外，按照遺傳關(guān)聯(lián)性研究的研究方法可以分為候選基因研究的Meta分析和GWAS的Meta分析。候選基因研究的Meta分析最為常見(jiàn)。以“meta-analysis”和“polymorphism”為自由詞檢索PubMed，檢索時(shí)限為2016年2月16日，初步檢索結(jié)果為9070篇，其發(fā)表趨勢(shì)如圖1所示。

以“meta-analysis”為自由詞結(jié)合“genomewide association study”檢索PubMed，“genomewide association study”限制在“title/abstract”，檢索時(shí)限為2016年2月16日，初步檢索結(jié)果為745篇，其發(fā)表趨勢(shì)如圖2所示。當(dāng)然，這二者的數(shù)據(jù)可能會(huì)有重疊的部分，也難免會(huì)有遺漏的部分。GWAS的Meta分析較少，這與GWAS技術(shù)成熟較晚有關(guān)，且GWAS的Meta分析方法也不完善，發(fā)展較慢。

4　遺傳關(guān)聯(lián)性研究及其Meta分析的報(bào)告規(guī)范

遺傳關(guān)聯(lián)性研究的報(bào)告規(guī)范主要有STREGA聲明[17]。STREGA聲明是Little等于2009年在STROBE聲明的基礎(chǔ)上提出的，旨在加強(qiáng)遺傳關(guān)聯(lián)性研究報(bào)告的透明化，其開(kāi)發(fā)源自跨學(xué)科小組的商討，多種學(xué)科的專(zhuān)家以及研究生參與。

目前尚未有統(tǒng)一正式的遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析報(bào)告規(guī)范，可以參考PRISMA聲明[18]或MOOSE聲明[19]。此外，人類(lèi)基因組流行病學(xué)網(wǎng)絡(luò)（HuGENet）發(fā)展了一種人類(lèi)基因組流行病學(xué)評(píng)價(jià)（HuGE Review）的格式，屬系統(tǒng)評(píng)價(jià)范疇，并制作了相關(guān)的手冊(cè)（The HuGENetTM HuGE Review Handbook），其網(wǎng)址鏈接如下：http：//www.med.uottawa.ca/public-health-genomics/ web/assets/documents/HuGE_Review_Handbook_ V1_0.pdf#x2122; Handbook of Systematic Reviews [PDF 166KB]。目前要求研究者按照HuGE Review格式撰寫(xiě)論文的期刊有American Journal of Epidemiology、American Journal of Obstetrics and Gynecology、Archives of Dermatology、Cancer Epidemiology Biomarkers & Prevention、Gastroenterology、Genetics in Medicine、International Journal of Epidemiology、Paediatric and Perinatal Epidemiology。此外，2014年P(guān)LoS One雜志的編輯在社區(qū)微博上發(fā)表了針對(duì)遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析的清單[20]，要求投稿作者填寫(xiě)此清單并回答相關(guān)問(wèn)題。同年，American Journal of Epidemiology雜志聲明支持PLoS One雜志的這一清單，并更新了HuGE Review的部分內(nèi)容，要求投稿作者按照此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行撰寫(xiě)遺傳關(guān)聯(lián)性研究的Meta分析[21]。

5　小結(jié)

遺傳關(guān)聯(lián)性研究是眾多復(fù)雜疾病研究設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。其缺點(diǎn)剛好可以運(yùn)用Meta分析來(lái)完善。但近幾年的遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析多為人詬病，原因在于其數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，且質(zhì)量較差，但不能因?yàn)橘|(zhì)量差的遺傳關(guān)聯(lián)性研究的Meta分析而忽略其本身的作用，這是一把雙刃劍，制作及使用Meta分析的人才是最關(guān)鍵的，而此時(shí)PLoS ONE、American Journal of Epidemiology雜志及HuGENet工作組均對(duì)該類(lèi)型的Meta分析提出了撰寫(xiě)指導(dǎo)及要求，筆者呼吁研究者們制作遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析時(shí)能參考HuGE review手冊(cè)，甚至是制作HuGE Review，這是值得推崇的。此外，在GWAS蓬勃發(fā)展的今天，也有人質(zhì)疑候選基因法是否還能為遺傳關(guān)聯(lián)性研究做貢獻(xiàn)，這點(diǎn)我們?cè)诘诙糠忠炎鱿嚓P(guān)闡述，候選基因法與GWAS各有優(yōu)劣，相互補(bǔ)充，共同促進(jìn)遺傳學(xué)的發(fā)展、揭開(kāi)復(fù)雜疾病的面紗。

表1　遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析的分類(lèi)（按數(shù)據(jù)來(lái)源）

圖1　遺傳關(guān)聯(lián)性研究Meta分析發(fā)表趨勢(shì)

圖2　GWAS的Meta分析發(fā)表趨勢(shì)

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本文編輯：姚雪莉

Brief introduction of genetic association studies and corresponding Meta-analysis

WENG Hong*, LI Miaozhu, GENG Pei-liang, ZENG Xian-tao.
*Center for Evidence-Based and Translational Medicine, Zhongnan Hospital, Wuhan University, Wuhan 430071, China.

ZENG Xian-tao, E-mail: zengxiantao1128@163.com

Gene plays an important role in the development and progression of diseases. The genetic association study is one of the vital approaches in the field of association between gene and complex diseases in human. However, a “winner’s curse” phenomenon is existed in the field of association study. In addition, the effect of each gene is relatively mild, therefore, large size sample studies are warranted to detect the true gene effect. The aim of this paper is to give a brief introduction of methods and reporting guideline of the genetic association studies and corresponding Meta-analyses.

Candidate gene; Genetic association study; Gene polymorphism; Meta-analysis

R4

A

1674-4055(2016)10-1156-03

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)基金(2016YFC0106300)

1430071 武漢,武漢大學(xué)中南醫(yī)院循證與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心;2430071 武漢,武漢大學(xué)循證與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心;3北卡羅來(lái)納州,美國(guó)杜克大學(xué)人群健康衰老研究中心

曾憲濤,E-mail：zengxiantao1128@163.com

10.3969/j.issn.1674-4055.2016.10.02