今天有人问我遗传变异系数怎么计算, 我第一次听说这个概念, 一般来说, 大家在汇总统计中经常计算最大值, 最小值, 方差, 标准差, 变异系数, 这里的变异系数就是标准差除以平均数. 但是遗传变异系数, 我没有计算过, 就上网搜索了一下, 然后找到了解决方案, 然后写了一篇博客. 希望可以帮到后来人. 下面列出几篇计算遗传变异系数的文章, 将题目和结果形式列出来. 1. 遗传变异系数, 公式也类似, 比如Va为方差组分, 则SD 为Va的平方根, Mean为平均数, 所以遗传变异系数的公式为: ? 下面的例子, 单株有效分支数的遗传方差组分为0.03, 平均数为3.26, 那么它的遗传变异系数为sqrt(0.03)/3.26 = 0.0531 ? 同样的道理, 这里还可以计算环境变异系数, 表型变异系数, 计算公式和遗传变异系数一样的, 只需要计算表型方差组分Vp, 环境方差组分Ve.
DRUGONE 准确估计遗传变异的外显率——即携带某一变异个体发生疾病的概率——对于风险评估和临床决策至关重要。 通过深度表型和机器学习的结合,研究人员提出了一种可扩展的方法来更准确地量化遗传变异的疾病风险。 随着测序的普及,研究人员发现了大量与疾病相关的罕见遗传变异。
然而,传统模型多基于单一参考基因组训练,未能充分考虑个体间的遗传变异,导致其在个性化预测和跨群体应用中的性能受限。 这些数据主要集中在启动子、增强子等调控区域,使得模型能够捕捉个体间遗传变异对基因表达的影响。 训练方法与架构特点 预训练策略:UKBioBERT基于DNABERT2架构,采用掩码语言建模(MLM)方法,通过引入真实遗传变异数据进行训练。 这表明模型能够有效利用不同群体间共享的遗传变异信息,提升泛化能力。 探索遗传变异与表观遗传修饰的协同效应。 结论 UKBioBERT通过整合大规模遗传变异数据,为基因组语言模型提供了更贴近真实生物学场景的预训练框架。
大规模的剖面的癌症分子研究,如The Cancer Genome Atlas (TCGA)和International Cancer Genome Consortium(ICGC)通过系统地汇编许多肿瘤的遗传变异
首先将可能存在遗传变异的位点确定为活跃区域,然后使用de Bruijn图对跨活动区域比对的序列reads进行局部组装,并通过PairHMM计算 read-haplotype的可能性,从而输出带有额外注释信息的候选变异列表
第三个假设通常使用条件独立性的概念来表达,也即遗传变异与结局不直接相关,除了暴露以外,没有其他途径可以使遗传变异与结局相关。 (1)多效性(pleiotropy):多效性是指与多种危险因素相关的遗传变异。如果用作IV的遗传变异与影响结局的其它危险因素相关联,则它就违反了第二或第三个IV假设,并且该遗传变异不是有效的IV。 在实际研究中,我们可以通过使用位于基因区域中的遗传变异来尽量减少多效性,因为这些遗传变异的生物学功能已得到很好的理解。 如果遗传变异真正独立分布,那么只有真正引起暴露变化的遗传变异(causal variants,也称为因果变异)才能用作IV,因为所有其他遗传变异都不会与暴露相关。 这为遗传变异体作为IV的一般适用性提供了合理性,但在每种特定情况下,假设的论证都依赖于有关遗传变异的生物学知识。
在遗传变异是有效IV的假设下,可以通过检测遗传变异和结局的独立性来评估暴露对结局的因果影响的假设,其中非零关联表示因果关系,当然我们也可以通过对遗传变异和结局进行直接回归来检验效应的存在与否和方向,这是最朴素的孟德尔随机化思想 3.3.1逆向检验 因果关系检验的相反说法是:如果结局与遗传变异之间的相关性为零,那么暴露对结局就没有因果关系。 尽管这种相反的说法并不总是正确的,因为遗传变异与结局之间可能存在零线性相关性而没有独立性,但对于大多数在生物学上似乎合理的暴露-结局关联模型,它都是正确的。 简而言之,该假设表明:由遗传变异导致的暴露水平的差异对结局结果的影响将是相似的(作用的方向相同),而不是完全不同的值。 一种常见的方法是比较暴露与结果之间的观察值和期望值,后者基于对遗传变异与暴露之间以及变异与结果之间的“三角关联“测量的基础。
第三个假设通常使用条件独立性的概念来表达,也即遗传变异与结局不直接相关,除了暴露以外,没有其他途径可以使遗传变异与结局相关。 (1)多效性(pleiotropy):多效性是指与多种危险因素相关的遗传变异。如果用作IV的遗传变异与影响结局的其它危险因素相关联,则它就违反了第二或第三个IV假设,并且该遗传变异不是有效的IV。 在实际研究中,我们可以通过使用位于基因区域中的遗传变异来尽量减少多效性,因为这些遗传变异的生物学功能已得到很好的理解。 如果遗传变异真正独立分布,那么只有真正引起暴露变化的遗传变异(causal variants,也称为因果变异)才能用作IV,因为所有其他遗传变异都不会与暴露相关。 这为遗传变异体作为IV的一般适用性提供了合理性,但在每种特定情况下,假设的论证都依赖于有关遗传变异的生物学知识。
关键词1:强度 解释1:如果SNP与结局的遗传关联很小,那么这种关联可以用与遗传变异相关的协变量的微小不平衡来解释。 此外,通过测试遗传变异与已知协变量的关联,不太可能检测到对工具变量假设的较小程度的违背。 关键词2:一致性 解释2:如果与同一暴露相关的多个独立遗传变异都与结局一致相关,特别是如果遗传变异位于不同的基因区域和/或具有不同的机制来影响暴露,则因果关系更可信。 关键词4:特异度 解释4:如果遗传变异与特定的暴露和结局相关,并且与广泛的协变量和结局没有关联,则因果关系更合理。如果遗传变异在生物学上与暴露接近而不是远离,则更可能存在特定关联。 关键词5:合理性 解释5:如果遗传变异的功能是已知的,且遗传变异的作用机制可信,且明确地与暴露相关,则这种因果关系更合理。
孟德尔随机化是在非实验数据中使用遗传变异来估计暴露和结局之间的因果关系。 这意味着遗传变异与结果之间的任何关联都必须通过变异与暴露之间的关联来进行,因此暗示了暴露对结果的因果关系,这样的遗传变异将满足工具变量(IV)的假设。 在孟德尔随机中,遗传变异被用作工具变量评估暴露对结局的因果效应,遗传变异满足工具变量的基本条件总结为: (1) 遗传变异与暴露有关。 (2) 该遗传变异与暴露-结果关联的任何混杂因素均不相关。 (3) 该遗传变异不会影响结果,除非可能通过与暴露的关联来实现。 尽管孟德尔随机化分析通常涉及单个遗传变异,但可以将多个变异用作单独的IV或组合为单个IV。 另外,即使遗传变异与结果之间的关联程度很小,暴露的人群归因风险也不一定很低,因为暴露可能会以比遗传变异解释更大的变化程度。
孟德尔随机化研究借助遗传变异这一工具变量,来评估暴露因素与结局变量之间的因果效用。为了准确评估因果效应的大小,有多种方法相继被发明。本文重点看下其中常用的两种方法。 1. Inverse-Variance Weighted 称之为逆方差加权,由Burgess等提出,文章链接如下 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/gepi.21758 每个遗传变异 Xk表示的是在遗传变异与暴露因素的gwas分析中,k这个位点对应的效应值,beta值。类似的,Yk表示的是在遗传变异与结局变量的gwas分析中,k这个位点对应的效应值。这种计算方法称之为比值法。 在IVW中,假设各个遗传变异是相互独立的。当存在多效性时,对因果效应的估计会出现偏差。 2. 这里的偏倚在MR分析中,通常就是指遗传变异的多效性。当存在多效性时,用MR-Egger方法会更加合适。 在TwoSampleMR包中,默认就是采用这两种方法来评估效应值。
内部和外部有效性 在孟德尔随机化的最初讨论中,研究人员强调并指出:导致因果关系推断的假设可能对许多遗传变异均无效。 如果关于遗传变异的IV假设是正确的,并且做出了与因果效应相对应的有效估计,那么在将该估计推广到实验环境时会出现哪些问题呢? 在孟德尔随机研究中,遗传变异是能导致研究中遗传亚组之间差异的“干预措施”(也即将不同的遗传亚组等价于不同的临床干预组)。 3 小差异的外推 第三,由于遗传变异引起的暴露变化通常很小。由于进化的原因,与临床相关暴露变化有实质性相关的遗传变异并不常见。孟德尔随机研究中使用的大多数遗传变异都解释了暴露变异的1%至4%。 4 遗传和干预效应的不同途径 第四,遗传变异和拟实施的干预措施通常不会对暴露产生相同的影响机制。
遗传工具 这里单个遗传变异被用作工具变量 (IV)。 另一种可能是,与遗传变异相关的血浆载脂蛋白B/A1比值的变化与遗传变异并不直接相关,而是由于纤维蛋白原水平的增加导致,这意味着孟德尔随机分析是有效的,因为对纤维蛋白原水平的临床干预也会增加血浆载脂蛋白B 在该研究中,我们无法区分该遗传变异与血浆载脂蛋白B/A1比值之间的关联是偶然出现的,还是基因多效性导致的,抑或是纤维蛋白原的因果途径的证据。 在单独研究中,他们使用线性回归估计了对照组中纤维蛋白原水平和遗传变异的关系,使用逻辑回归估计了总人群中冠心病与该遗传变异的关系。 在meta分析中,每增加一个身高纤维蛋白原的遗传变异,其增加的风险比为:1.00(95% 置信区间为0.95到1.04)。
大量研究已经发现了几种与这些疾病有关的遗传因素,特别是全基因组关联研究(GWAS)在通过测试数百万个遗传变异与疾病结果的关联,已经发现大量和人类疾病相关的遗传变异。 1.3.4遗传变异作为工具变量 遗传变异是个体之间不同的遗传密码的一部分。在孟德尔随机化中,遗传变异被用作工具变量,那么人群中的个体可以根据其遗传变异分为不同的亚组。 假设遗传变异在人群中“随机”分布,与环境和其它混杂因素无关,那么这些遗传亚组在环境和混杂因素上的水平应该没有差异。 此外,由于每个人的遗传密码都是在出生前确定的,因此在成熟个体中测得的变量不可能是遗传变异的“原因”,这也将因果关系的方向确定下来了。 尽管孟德尔随机化方法使用遗传变异来回答推论性问题,但这些并不是遗传学问题,而是流行病学的因果推断问题。
之间不存在任何联系,相互独立 工具变量Z和暴露因素X之间存在关联性, 结局变量Y之间没有直接的关联性,仅能够通过暴露因素X和结局变量Y之间建立关联 之所以称之为孟德尔随机化,是因为在工具变量的选择上,将遗传变异作为了工具变量 遗传变量G与暴露因素X有关联,如果观测到遗传变异与解决变量Y之间也存在关联,那么可以说明是遗传变异G通过暴露因素X对结局变量Y造成的影响,从而说明了暴露因素X和结局变量Y之间的因果性。 为了增加分析结果的可靠性,量化关联效应的大小,还有很多更复杂的孟德尔随机试验设计,比如独立样本MR, 两样本MR, 双向MR, 两阶段MR, 基因-暴露交互作用MR等等,其中两样本MR,用来自相同群里的两批数据分别研究遗传变异 G与暴露因素X, 遗传变异G与结局变量Y之间的关联性,通常是利用大样本量的GWAS分析,由于其样本量大,分析结果具有较好的把握度。 在选择遗传变异时,可以是SNP,也可以是CNV等其他类型的遗传变异,只不过SNP使用的最多。
) 基本思想:利用与暴露因素具有强相关的遗传变异作为工作变量,借此推断暴露因素与研究结局之间的因果效应。 (P),或者遗传变异仅能解释小部分的表型变异时(F值),称为弱工具变量 解决方案:1.增加样本量 2.增加表型解释度:相对于单个遗传变异,多个遗传变异能解释更大比例的表型变异 多效性:当遗传变异可通过“遗传变异-暴露因素-结局”以外的其他通路影响结局发生时,该遗传变异具有多效性,这种多效性可导致独立性和排他性假设不成立 解决方案:使用生物学功能明确的遗传变异作为工具变量 连锁不平衡:基因组位置相近的遗传变异倾向于共同遗传 解决方案:使用生物学功能明确的遗传变异作为工具变量 人群分层:遗传变异频率在不同遗传背景的人群间存在差异,导致遗传变异与结局之间出现虚假关联 逆方差加权法(IVW):假设所有遗传变异SNPs都是有效的工具变量,总体偏差为零。
现在常见的基因检测机构和高端体检基本都包含多基因风险评分这部分内容,它的基本过程就是利用口腔拭子获取口腔上皮细胞,对细胞进行DNA测序,检测出与特定疾病有关联的遗传变异,通过特定的计算公式得到此人患有该病的风险分数 多基因风险评分的具体实现依赖于两个关键要素: (1)个体的遗传变异; (2)遗传变异的效应值。 这里我习惯把遗传变异直接等价为单核苷酸多态性(Single NucleotidePolymorphism,SNP)。 个体SNP的获取主要通过基因测序实现,而遗传变异的效应值主要来自于大型的GWAS研究。 GWAS研究的目的就是寻找和疾病密切相关的SNP并估算该SNP对疾病的影响程度(效应值,通常是BETA或OR),这样我们可以将遗传变异与效应值相乘得到简单的PRS。
但遗传变异是否影响snoRNAs的表达水平,snoRNAs的改变是否与患者的药物反应有关等仍未阐明。 二、分析流程 ? 三、结果解读 1.遗传变异对snoRNA表达的影响 为了全面描述不同肿瘤类型中,遗传变异对snoRNA表达的影响,作者首先对TCGA数据库中,29个肿瘤类型、9449个肿瘤样本的基因型数据和 用Matrix eQTL包线性回归分析遗传变异对snoRNA表达的影响。 作者进一步绘制患者OS和不同基因型的KM曲线,研究遗传变异与snoRNA表达的临床关联。 作者分别分析了snoRNA近端和远端的SNP,并从病人生存,GWAS和药物反应三个方面研究了遗传变异的影响。绘制不同基因型与患者OS的生存曲线,发现遗传变异可能通过调节snoRNA表达而影响患者生存。
全基因组关联研究(GWAS)通过确定可用作工具变量的遗传变异,推动了孟德尔随机分析法的兴起。 全基因组关联研究还提供了数据集,用于估计基因与暴露和结果的关联,从而进行高效的双样本孟德尔随机分析。 随着全球基因组研究的规模和范围不断扩大,这将继续推动对已确定的风险因素进行更大规模、更详细的孟德尔随机化分析,同时也能对新的暴露因素进行分析,并为基因特异性分析提供新的遗传变异。 遗传变异越多越好吗? 虽然基于与风险因素具有可证实生物学相关性的基因变异的孟德尔随机分析最为可靠,但基于全球基因组研究中大量基因变异的分析也能为因果假设提供重要证据。 由于它们更接近遗传密码,人们希望遗传变异能比传统流行病学风险因素更多地解释这些组学测量的变异。 虽然组学数据有一些共同的特点,但每个研究领域对孟德尔随机化调查都有其特定的挑战。 研究人员可以在每次分析中使用相同的遗传变异,依次测试遗传变异与每种结局(你能想到的)的关联。 一方面,这可以对暴露干预的广泛结局进行调查。
为了进行比较,他们还使用13个与LDL-C相关的遗传变异构建了等位基因评分,这13个遗传变异与HDL-C和甘油三酯均不相关。 作者使用这两种方法的原因是:第一种方法在从科学上来讲更严格,因为作为IV使用的遗传变异的功能是已知的;不过,第二种方法能给出了更多的统计效力,因为等位基因分数解释暴露的程度更高。 一个明智的方法是在实践中使用更少的“更安全”的IV估计值作为主要的分析结果,然后再使用更多的遗传变异作为二次分析结果,承认统计不精确和必要的科学假设的不确定性来解释并估计因果效应。 统计方法 在使用单一遗传变异作为IV的第一种方法中,可以使用Stata中的qvf命令计算每个前瞻性研究的因果估计(R语言也可以实现),以拟合具有稳健标准误差的两阶段logistic模型。 结果 从流行病学的观察性结果来看,内皮脂肪酶基因中每个遗传变异等位基因的预期优势比(OR)为0.87 (95%置信区间为0.84 ~ 0.91)。