OCC 2017｜张运：孟德尔随机研究新发现——生物指标与ASCVD的前世今生

MR试验的三个假设，一个都不能少

动脉硬化心血管疾病如今有一个新名词“ASCVD”，它不再是英文单词缩写，而是独立存在的一个单词。ASCVD占世界心血管疾病的1/3，所以控制ASCVD是慢病防控的重要任务。要想控制ASCVD，首先我们要了解哪些因素导致ASCVD事件的发生。临床上存在两种研究手段，分别是流行病学和孟德尔随机试验（mendelian randomization，MR）。

流行病学一直是ASCVD研究方面的传统手段，也是目前为止最强大的科学手段。但问题是流行病学并不能证实各种生物指标与疾病的因果关系，它只能提供某些相关性。因为流行病学在其设计本身就存在混淆以及逆因果关系。另外还存在选择上的人为因素，致使试验不是完全随机。因此，流行病学在研究哪些生物指标致使ASCVD方面有假阳性结果的可能。

MR是由Katan在1986年首次提出。它的机制是：孟德尔第二定律，受精卵在形成过程中，父母的两个等位基因遗传到下一代分别是50％的概率，这完全是随机的。MR试验的三个假设：第一个假设是遗传变异决定终点表型。环境引起的基因突变，最终会单一影响终点表型。第二个假设是遗传变异不能影响预后。如果遗传变异直接影响预后，就会取代终点表型。第三个假设是一些社会环境的混杂因素，包括：性别、胖瘦、PM2.5等，会影响终点表型，但是不会引起基因突变。这是MR研究的三个基本假设，其中有一个不成立，整个研究就不是孟德尔随机研究。

LDL-C、PCSK9、NPC1L1等生物指标与ASCVD间的因果关系

事实上，MR研究已经进行了30年，最近几年却发展的如火如荼，备受关注。2008年发表在PLos One上的一篇文章介绍了LDL-C与CAD有因果关系，LDLR基因变异就会降低LDL-C以及CAD事件。2013年发表在Circle Cardiovascular Genetic上的文章同时影响多个基因位点，临床上叫基因积分（genetic score），研究发现控制不同基因位点明显影响LDL-C水平，从而影响颈动脉斑块的大小。

2006年发表在N. Engl. J. Med的一篇研究报道了PCSK9与CAD间的因果关系。研究者们发现PCSK9发生基因变异，使其功能降低，明显使ASCAD患病率大大降低，尤其是在黑人当中获益巨大。该杂志随后分别在2015年及2017年相继发表相关研究，都证实了此观点。

2014年N. Engl. J. Med的一篇文章公布了NPC1L1与CAD间的因果关系，研究结果为：如果NPC1L1发生失活性基因突变，就会使LDL-C降低12 mg/dl，发生ASCAD的风险相应减少53％。有学者比较NPC1L1与HMGCR降低LDL-C的优劣，发现此两个靶点效果一致，没有很大差距。但如果同时存在变异，效果就会非常明显。此研究结果发表在2015年的J. Am. Coll. Cardiol.杂志上。

2014年发表在Lancet杂志上的ACCORD试验证实了血糖与CAD间的因果关系，降低血糖CAD患者获益明显。同时也有研究发现IL6R与CAD间存在因果关系，如果可以抑制IL6R的活性就能降低ASCAD事件的发生。

作为脑源性的影响因子BDNF，通过孟德尔试验发现其具有保护作用。BDNF水平越高，ASCAD事件发生率越低。此研究结果于2011年发表在BBRC。一系列研究证明BDNF有可能成为ASCAD治疗的靶目标之一。

MR研究虽有优势但仍存在局限性

孟德尔随机试验相比其他试验优势如下：首先，不受混杂因素影响，如吃喝、PM等因素；其次，不受反向因果关系影响；再次，不存在人为选择性差异，完全随机；最后，测量误差会在两组间同时存在，可稀释此误差。

虽然MR研究有以上优点，但并不意味着MR就是完美无缺的，它同时也存在一些局限性：第一，如果基因型与ASCVD间没有关联，就无法应用；第二，两组基因变异间连锁不平衡；第三，基因变异引起许多生物指标改变；第四，环境在某种状态下可以影响基因；第五，对遗传变异生物学理解的错误。以上五种情况都会使MR研究得出错误的结论。

MR研究的改进

为了完善MR研究，克服其局限性，近几年出现了一系列新的孟德尔随机研究，如：多变量MR、单倍型MR、网络MR、两步遗传学MR等。这些新出现的MR研究，实际上都只存在统计学上的差异。两步表观遗传学MR研究主要从以下两个方面克服其局限性，第一步用基因代理来验证环境与表观遗传学变异的关系，第二步分析表观遗传学与ASCVD的关系，以此两步来避免环境对遗传的影响。

2017年，Burgess S.等人最新提出“敏感性分析”这个概念，用它来确定MR研究分析当中各种因果关系的合理性，避免得出假性因果关系。Burgess S.等人认为应该对一切没有经过敏感性分析的MR研究分析结果持怀疑态度。