基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，属于微生物技术领域。包括以下步骤：S1：获得肠道菌群样本的全基因组关联研究数据，确定用于分析的肠道菌群并划分为不同的菌群特征；S2：筛选出与菌群特征在全基因组范围内呈显著性相关的SNPs，并分配给相应的菌群特征；S3：对呈显著性相关的SNPs进行筛选得到独立的SNPs，并对独立的SNPs去除水平多效性；S4：进行双样本孟德尔随机化分析，得到肠道菌群与肥胖的关系。本发明专利技术能够获得肠道菌群与肥胖的因果关系，并得到确定的肠道菌与肥胖呈正相关或负相关的关系。与肥胖呈正相关或负相关的关系。与肥胖呈正相关或负相关的关系。

【技术实现步骤摘要】
基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法


[0001]本专利技术属于微生物
，具体涉及一种基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法。

技术介绍

[0002]肥胖是一种慢性代谢性疾病，与心血管疾病、Ⅱ型糖尿病和某些癌症的风险增加相关，将死亡风险提高了近7倍，是导致全世界疾病整体负担增加的最重要的危险因素之一，每年因肥胖症及其相关并发症死亡的人数高达280万。肥胖已经成为一种全球性的流行性疾病，患病率逐年升高。在过去40年里，全球5
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19岁的肥胖儿童和青少年已增至3.4亿，几乎每五个人中就有一人超重或肥胖，据预测，2030年全球肥胖人口将达到11.2亿。目前，肥胖的治疗主要包括药物治疗和手术治疗。药物治疗会有明显的副作用，带来一定的安全性问题。而手术治疗的适用人群多为重度肥胖和极度肥胖患者。以上两种肥胖症治疗方法的原理是减少脂肪吸收率、食物吸收率，或者直接减少体内储存的脂肪，但是治疗效果不是非常好，而且还有较大概率会复发。
[0003]尽管肥胖可以归因于生活方式、文化因素和遗传因素，但越来越多证据表明，肠道菌群在肥胖的发展中起着重要的作用。研究表明，肠道菌群组成改变、多样性降低以及代谢途径的变化能促进慢性代谢性疾病如肥胖、糖尿病的发生发展。还有研究表明，肠道菌群种属的变化可能与肥胖关系更为密切，因此，确定特定的肠道菌群种属与肥胖的因果关系可能对应用肠道菌群治疗肥胖有着重要的提示意义。
[0004]现有研究表明，肥胖者的厚壁菌/拟杆菌比例会增加。病例对照研究发现罗伊氏乳杆菌的丰度与体重指数（BMI）呈正相关，动物双歧杆菌、史密斯甲烷短杆菌和大肠埃希氏菌的丰度与BMI呈负相关。而目前对肠道菌群与肥胖的关系研究多是基于观察性研究，存在多种混杂因素如年龄、生活方式、饮食和疾病状况等。肠道菌群易受年龄、饮食和疾病状况等多种因素影响，反之，肠道菌群结构和代谢发生改变又会导致各种代谢性疾病例如肥胖的发生，因此，肠道菌群特别是其中特定的肠道菌与肥胖之间的因果关系仍然不明确。
[0005]体重指数（BMI）定义为体重公斤数除以身高米数平方得出的数字（kg/m2），是目前国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准，是肥胖症的标准量度。人体质量由脂肪、瘦肉、骨骼、水和软组织组成，而只有脂肪组织过度积累会诱发肥胖并引起一系列不良临床表现。BMI不能提供有关身体组分的精确概念，因此，BMI并不是衡量肥胖症的理想表型。
[0006]孟德尔随机化（Mendelian Randomization，MR）分析是一种有效利用遗传变异作为工具变量（IV）来评估特定风险因素与所关注特征/疾病之间的潜在因果关系的方法。遗传变异在出生时即随机分配且在一生中都是不变的，不受混杂因素如生活方式和社会经济因素的影响，因此可以用作IV。工具变量中可以包括多个遗传变异位点，记为IVs。MR分析是一种以遗传变异作为工具变量，推断暴露因素与结局变量的因果关系的方法，能够克服混杂因素和反向因果所导致的偏倚。以肠道菌群与肥胖的关系为例，肠道菌群与肥胖的因果
关系是指菌群丰度为因，肥胖为果；而肠道菌群与肥胖的反向因果关系是指肥胖是因，菌群丰度是果，即肥胖影响菌群丰度。MR分析基于以下三个基本假设：i）IVs与暴露因素密切相关；ii）IVs与影响“暴露
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结局”关系的混杂因素相互独立；iii）IVs
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结局关联仅通过暴露介导，而不是任何其他途径。SNP为单核苷酸多态性，为一种常见的遗传变异位点。

技术实现思路

[0007]鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于：提供一种基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，本专利技术能够获得肠道菌群与肥胖的因果关系，并得到确定的肠道菌与肥胖呈正相关或负相关的关系。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获得肠道菌群样本的全基因组关联研究数据，确定用于分析的肠道菌群并划分为不同的菌群特征；S2：筛选出与菌群特征在全基因组范围内呈显著性相关的SNPs，并分配给相应的菌群特征；S3：对呈显著性相关的SNPs进行筛选得到独立的SNPs，并对独立的SNPs去除水平多效性；S4：进行双样本孟德尔随机化分析，得到肠道菌群与肥胖的关系。
[0009]SNP为单核苷酸多态性，为常用的遗传变异位点。
[0010]采用躯干脂肪量评估肥胖水平，将躯干脂肪量作为孟德尔随机化分析方法的结局变量。与现有研究中使用体重指数（BMI）作为衡量肥胖的水平相比，躯干脂肪量（TFM）可以提供更合适的肥胖度量。而且，储存在腹部的脂肪比其他身体部位的脂肪更具危害性。TFM可以更具体地用于诊断肥胖症的严重程度，而现有研究很少使用TFM来衡量肥胖水平。本专利技术采用TFM评估肥胖水平，使最终得到的肠道菌群与肥胖的关系更为准确，且更具有参考意义。
[0011]所述用于分析的肠道菌群包括科、属、种水平上的36个菌群特征，具体包括16个科、16个属和4个种。选择在科、属、种水平上的菌群特征作为研究分析对象，可以使最终获得的与肥胖相关的肠道菌的种类更加具体，更有利于后续针对具体的肠道菌进行研究，以提供利用肠道菌群进行肥胖治疗的新方向。
[0012]在所述菌群特征中，毛螺菌科与躯干脂肪量呈显著正相关。
[0013]在所述菌群特征中，双歧杆菌属与躯干脂肪量呈显著负相关。
[0014]在所述菌群特征中，普拉氏梭杆菌种与躯干脂肪量呈显著负相关。
[0015]所述独立的SNPs的筛选方法为：从步骤S2中所述相应的菌群特征和躯干脂肪量的全基因组关联研究数据中提取相关数据，整理合并，筛选得到所述独立的SNPs；所述相关数据包括SNP位点、等位基因、效应值、标准误和P值。
[0016]步骤S3中，所述去除水平多效性的方法为：采用孟德尔随机化方法对筛选出的独立的SNPs进行全局检验和离群值检验以检测潜在的水平多效性，去除存在水平多效性的SNPs，保留非水平多效性SNPs作为工具变量。
[0017]步骤S4中，在进行双样本孟德尔随机化分析时，采用的分析方法包括逆方差加权方法和Wald比率法。对于包含2个以上SNP工具变量的菌群特征，采用逆方差加权方法来评估遗传预测的菌群特征与躯干脂肪量的关系；对于仅包含1个SNP工具变量的菌群特征，采用Wald比率法来评估遗传预测的菌群特征与躯干脂肪量的关系。
[0018]还包括步骤S5，进行敏感性分析：对步骤S4所得的肠道菌群与肥胖的关系进行验证；所述敏感性分析采用的方法包括：1、采用加权中值分析方法得到因果估计值；2、计算加权遗传风险评分作为次要工具变量，获得加权遗传风险评分与结局的关联。对于包含3个以上SNP工具变量的菌群特征，采用加权中值分析方法验证遗传预测的菌群特征与躯干脂肪量的关系；对于包含2个以上SNP工具变量的菌群特征，将加权遗传风险评分作为次要工具变量，获得加权遗传风险评分与躯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获得肠道菌群样本的全基因组关联研究数据，确定用于分析的肠道菌群并划分为不同的菌群特征；S2：筛选出与菌群特征在全基因组范围内呈显著性相关的SNPs，并分配给相应的菌群特征；S3：对呈显著性相关的SNPs进行筛选得到独立的SNPs，并对独立的SNPs去除水平多效性；S4：进行双样本孟德尔随机化分析，得到肠道菌群与肥胖的关系。2.根据权利要求1所述的基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，其特征在于，采用躯干脂肪量评估肥胖水平，将躯干脂肪量作为孟德尔随机化分析方法的结局变量。3.根据权利要求2所述的基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，其特征在于，所述用于分析的肠道菌群包括科、属、种水平上的36个菌群特征，具体包括16个科、16个属和4个种。4.根据权利要求3所述的基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，其特征在于，在所述菌群特征中，毛螺菌科与躯干脂肪量呈显著正相关。5.根据权利要求3所述的基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，其特征在于，在所述菌群特征中，双歧杆菌属与躯干脂肪量呈显著负相关。6.根据权利要求3所述的基于孟德尔随机化分析肠道菌群与肥胖关系的方法，其特征在于，在所述菌群特征中，普拉氏梭杆菌种与躯干脂肪量呈显著负相关。7.根据权利要求2
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【专利技术属性】
技术研发人员：裴育芳，徐倩，张垒，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：