引用本文
卢燕玲, 曹爱娣, 蔡春芳. 以全基因组关联分析大数据为基础的孟德尔随机化方法探究类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联. 循证医学, 2021,21(3): 151-154.
LU Yan-ling, CAO Ai-di, CAI Chun-fang. Mendelian Randomization Based on Big-Genome Association Analysis to Explore Causal Associations Between Rheumatoid Arthritis and Risk of Cervical Cancer. Journal of Evidence-Based Medicine,2021,21(3): 151-154.  
DOI:10.12019/j.issn.1671-5144.2021.03.004
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以全基因组关联分析大数据为基础的孟德尔随机化方法探究类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联
卢燕玲, 曹爱娣, 蔡春芳
广州市妇女儿童医疗中心妇科, 广州 510623
通讯作者: 蔡春芳, Tel：020-38076461转妇科门诊, E-mail：13539999854@163.com。
作者简介:

卢燕玲（1980-）,女,广东揭阳人,医学学士,主要从事妇科宫腔镜、阴道镜方向研究。

基金项目:广东省省级科技计划项目（2013B022000004）
摘要

目的 通过孟德尔随机化（Mendelian randomization,MR）方法,探究类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis,RA）与宫颈癌发病风险的因果关联。方法 以全基因组关联分析研究（Genome Wide Association Study,GWAS）数据为基础,筛选出与RA的关联有单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）作为基因工具变量,利用逆方差加权分析方法（inverse variance weighted analysis,IVW）、加权中值方法和MR-Egger方法三种孟德尔随机化方法探究类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联。分析结果以比值比（odds ratio,OR）和95％可信区间（confidence interval,CI）显示,以 P<0.05为效应具有统计学意义。结果 共筛选到8个与RA相关的SNP。IVW结果显示,RA是宫颈癌发病风险的危险因素（OR=1.14,95%CI 1.10~1.18, P<0.001）;加权中值法和MR-Egger效应估计值具有相似的统计结果。敏感性分析发现没有对因果估计结果产生较大的SNP。结论 RA是宫颈癌发病风险的危险因素,加强RA患者宫颈癌的筛查、预防,对于降低该人群的宫颈癌发病率具有重要意义。

关键词: 类风湿性关节炎; 宫颈癌; 孟德尔随机化
中图分类号:R394;R737.33 文献标识码:A 收稿日期: 2020-03-24
Mendelian Randomization Based on Big-Genome Association Analysis to Explore Causal Associations Between Rheumatoid Arthritis and Risk of Cervical Cancer
LU Yan-ling, CAO Ai-di, CAI Chun-fang
Department of Gynecology, Guangzhou Women and Children Medical Center, Guangzhou 510623, China
Abstract

Objective To explore the causal relationship between rheumatoid arthritis （RA） and the risk of cervical cancer by Mendelian randomization （MR）.Methods Based on Genome Wide Association Study （GWAS） data, single nucleotide polymorphism （SNP） associated with RA were selected as genetic instrumental variables. Three Mendelian randomization methods,inverse variance weighted analysis （IVW）, weighted median methods and MR-Egger were used to investigate the causal association between RA and the risk of cervical cancer. The analysis results were shown by odds ratio （OR） and 95% confidence interval （CI）, and the effect was statistically significant with P<0.05.Results Eight SNPs related to RA were included. The result of IVW show that RA was a risk factor for the risk of cervical cancer （ OR=1.14, 95%CI 1.10~1.18, P<0.001）. Weighted median method and MR-Egger provided the similar result. Sensitivity analysis found that no single SNP was strongly orreversely driving the overall effect for causal estimates.Conclusions RA was a risk factor of cervical cancer. Strengthening the screening and prevention of cervical cancer in RA patients was of great significance to reduce the incidence of cervical cancer in this population.

Key words: rheumatoid arthritis; cervical cancer; Mendelian randomization

作为最常见的妇科恶性肿瘤, 宫颈癌是严重危害妇女健康的主要恶性肿瘤之一, 居女性恶性肿瘤的第二位[1, 2]。全世界每年宫颈癌的新发病例为50万左右, 而近1/3发生在中国[3]。由人乳头状瘤病毒（human papillomavirus, HPV）引起的感染是宫颈癌重要的发病机制。绝大部分HPV感染并无症状, 并在2年内自发消退。但是, 持续HPV感染是宫颈上皮内瘤变（cervical intraepithelial neoplasia, CIN）Ⅱ 、Ⅲ 级和宫颈癌的危险因素[4]。此外, 年龄、感染、炎症反应和免疫抑制等也是宫颈癌常见的危险因素[1, 5]。

据报道, 类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis, RA）患者出现HPV感染和宫颈发育异常的风险显著[6, 7]。来自美国和瑞典的大型队列研究表明, 与没有RA的女性相比, RA的女性患者发生高度宫颈异型增生的风险增加了1.3~1.5倍[8, 9]。然而, 一项纳入了15项观察性研究的荟萃分析发现, RA患者并未发现罹患宫颈癌的风险增加[比值比（odds ratio, OR）=0.87, 95%可信区间（confidence interval, CI）0.72~1.05）][10]。因此, RA患者是否提高宫颈癌的发病风险仍存在一定的争议, 在该临床问题亦需要进一步的研究。近年来, 孟德尔随机化研究（Mendelian randomization, MR）利用基因工具变量, 为判断暴露因素与结局之间的因果关系提供了新的途径[11]。

本研究拟通过孟德尔随机化方法探究类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联, 以期为宫颈癌的发生发展机制的阐明和防治措施提供临床依据。

1 资料与方法
1.1 研究设计

本研究采用两样本孟德尔随机化方法来探究类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联[12]。首先, 从一个全基因组关联研究（Genome Wide Association Study, GWAS）获得类风湿性关节炎（暴露因素）的关联数据, 从而明确与类风湿性关节炎相关的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）位点, 以之作为基因工具变量; 随后再通过另一个GWAS研究获取与宫颈癌（结局）的关联数据, 明确相关SNP的存在; 最后通过筛选出的SNP, 并借助多种统计学方法来综合判断类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联。

1.2 相关数据来源

类风湿性关节炎的关联数据来源于Neale Lab数据库（http://www.nealelab.Is/blog/2017/9/11/details-and-considerations-of-the-uk-biobank-gwas）。该数据库的样本量为337 159, 包括3 730例类风湿性关节炎患者和333 429例对照人群。此外还包括2 555 511个SNP。宫颈癌相关的数据来源于MRC-IEU数据集（https://github.com/MRCIEU）。该数据集的样本量为462 933, 其中包括1 889例宫颈癌患者和461 044例对照人群, SNP的数量为9 851 867个。

1.3 相关SNP筛选

为了避免SNP连锁不平衡对分析结果的影响, SNP筛选标准设置为P< 5× 10-8、连锁不平衡r2< 0.1, 在Neale Lab数据库筛选出与类风湿性关节炎显著性相关的SNP, 并将其作为工具变量代替类风湿性关节炎纳入研究中。最终, 共有8个SNP纳入本研究, 分别为rs114741460、rs117108573、rs35511257、rs6605556、rs7731626、rs6679677、rs144178837、rs3819282。收集每个SNP相关信息, 包括主要等位基因、等位基因频率、 β 系数、P值和标准误等。

1.4 统计分析

本研究采用逆方差加权（inverse variance weighted analysis, IVW）分析方法、加权中值法和MR-Egger回归3种统计学方法分析类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联[13, 14, 15]。作为最经典的孟德尔随机化研究方法, IVW分析方法在所有SNP都满足有效的工具变量的情况下, 对8个SNP进行相应的加权分析。加权中值法需要至少50%的SNP满足有效的工具变量的前提, 对纳入的SNP按照权重进行大小排列后, 得到相对应分布函数的中位数作为分析结果。MR-Egger回归分析在纳入的SNP存在基因多效型的前提下依然能够对结局进行因果效应估计, 其回归的斜率即为风湿性关节炎对宫颈癌发病风险的因果效应估计值。但由于其检验效能较低和较宽的可信区间结果, MR-Egger分析常作为对其他统计结果的敏感性分析[15]。所有结果以OR及其95%CI表示, P< 0.05为差异有统计学意义。统计分析均在R软件3.4.2完成。

1.5 敏感性分析

利用留一法对孟德尔随机化结果进行敏感性分析。依次排除纳入的SNP后, 采用IVW法计算剩余7个SNP的分析效应, 据此判断单个SNP对因果判断估计值的影响[16]。

2 结果
2.1 效应分析

纳入SNP的具体信息详见表1。IVW结果显示, 类风湿性关节炎是宫颈癌发病风险的危险因素（OR=1.14, 95%CI 1.10~1.18, P< 0.001）; 加权中值法和MR-Egger效应估计值分别为OR=1.15, 95%CI 1.11~1.19, P< 0.001; OR=1.16, 95%CI 1.09~1.24, P=0.004（图1）。而MR-Egger回归结果显示, 截距接近0, 而且P值大于0.05, 表明遗传多效性不会对结果造成偏倚（截距=-0.000 13, P=0.49）。

表1 与类风湿性关节炎和宫颈癌相关的SNP的基本特征 Tab.1 Characteristics of the SNP associated with rheumatoid arthritis and risk of cervical cancer

图1 IVW法、MR-Egger回归法以及加权中值法估计SNP相关类风湿性关节炎与宫颈癌森林图Fig.1 Forest plot of SNP associated with rheumatoid arthritis and risk of cervical cancer

2.2 敏感性分析

在本研究中, 通过留一法对分析结果进行敏感性分析。每次排除1个SNP后, 对剩下的SNP作为基因工具变量进行IVW效应分析, 从而判断单独的SNP对于分析结果的影响。分析结果发现OR值均大于1, 即没有对因果估计结果产生较大的SNP, 见图2。

图2 留一法敏感性分析结果Fig.2 Leave-one-out of SNP associated with rheumatoid arthritis and risk of cervical cancer

3 讨论

本研究通过两样本法孟德尔随机化的方法探究类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联。研究显示, 类风湿性关节炎是宫颈癌发病风险的危险因素（OR=1.14, 95%CI 1.10~1.18, P< 0.001）。该MR结果强调了加强类风湿性关节炎患者宫颈癌的筛查、预防, 及时发现宫颈癌和癌前病变的重要性。

许多前期临床研究与本研究结果一致。张延玲等[17]对174例类风湿性关节炎患者进行回顾性分析发现, 风湿性关节炎患者罹患宫颈癌的危险比率为1.31（95%CI 0.92~1.87）。

Kim等[8]对2001年至2012年的美国健康数据中风湿性关节炎患者研究分析, 在平均随访时间为2.1年的情况下, 调整潜在混杂因素调整后在风湿性关节炎患者中为严重宫颈异型增生和宫颈癌的风险比（hazard ratio, HR）为1.49（95%CI 1.11~2.00）。然而, 目前大部分临床研究都属于回顾性研究, 很容易受到反向因果关系和混杂因素的影响。本研究是国内外第一个采用孟德尔随机化方法探究类风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的研究。研究结果提示, 类风湿关节炎的患者具有更高的宫颈癌发病风险。细胞因子和趋化因子表达失调是类风湿关节炎发病的关键因素, 而细胞因子和趋化因子与细胞增殖和凋亡、侵袭和迁移和血管新生等功能密切相关, 而这些都是宫颈癌形成与转移的关键基础[19]。此外, 免疫功能低下或长期服用免疫抑制药物的患者, 机体免疫系统应答受损, 导致病毒再激活和持续性感染, 提高宫颈癌发病风险[20]。

本研究通过两样本法孟德尔随机化分析, 探究了风湿性关节炎与宫颈癌发病风险的因果关联, 具有几个优点。第一, 本研究纳入的研究人群高达数十万, 较大样本量使得研究结果更有可信度。同时使用了多种统计学方法, 其相似的统计结果保证了本研究的严谨性, 具有更高的因果推断把握度。其次, 与传统的回顾性研究相比, 本研究较好地排除了反向因果关系和混杂因素的干扰。但本研究也存在一定的局限性。首先, 本研究使用的数据库来自欧洲地区, 得到的研究结论是否能够推广于中国人群, 仍需要进一步临床验证; 其次, 由于研究数据的局限性, 缺乏研究人群的具体资料, 无法进行下一步亚组分析, 也有可能两类病种存在人群样本共享, 导致遗传信息过分使用。

综上所述, 类风湿性关节炎是宫颈癌发病风险的危险因素, 加强类风湿性关节炎患者宫颈癌的筛查、预防, 对于降低该人群的宫颈癌发病率具有重要意义。

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