Multivariate Mendelian randomization (MVMR) is a statistical technique that uses sets of genetic instruments to estimate the direct causal effects of multiple exposures on an outcome of interest. At genomic loci with pleiotropic gene regulatory effects, that is, loci where the same genetic variants are associated to multiple nearby genes, MVMR can potentially be used to predict candidate causal genes. However, consensus in the field dictates that the genetic instruments in MVMR must be independent, which is usually not possible when considering a group of candidate genes from the same locus. We used causal inference theory to show that MVMR with correlated instruments satisfies the instrumental set condition. This is a classical result by Brito and Pearl (2002) for structural equation models that guarantees the identifiability of causal effects in situations where multiple exposures collectively, but not individually, separate a set of instrumental variables from an outcome variable. Extensive simulations confirmed the validity and usefulness of these theoretical results even at modest sample sizes. Importantly, the causal effect estimates remain unbiased and their variance small when instruments are highly correlated. We applied MVMR with correlated instrumental variable sets at risk loci from genome-wide association studies (GWAS) for coronary artery disease using eQTL data from the STARNET study. Our method predicts causal genes at twelve loci, each associated with multiple colocated genes in multiple tissues. However, the extensive degree of regulatory pleiotropy across tissues and the limited number of causal variants in each locus still require that MVMR is run on a tissue-by-tissue basis, and testing all gene-tissue pairs at a given locus in a single model to predict causal gene-tissue combinations remains infeasible.


翻译:多元孟德尔随机化(MVMR)是一种利用多组遗传工具变量估计多个暴露因素对结局变量直接因果效应的统计方法。在具有多效基因调控效应的基因组位点(即同一遗传变异与多个邻近基因关联的位点)上,MVMR可用于预测候选致病基因。然而,当前学界共识要求MVMR中的遗传工具变量必须相互独立,这在针对同一基因位点的一组候选基因时通常难以实现。我们利用因果推断理论证明,采用相关工具变量的MVMR满足工具变量集条件。这是Brito和Pearl(2002)针对结构方程模型提出的经典结论,保证了当多个暴露变量共同(而非单独)将一组工具变量与结局变量分离时,因果效应的可识别性。广泛模拟验证了这些理论结果在中等样本量下的有效性与实用性。重要的是,当工具变量高度相关时,因果效应估计仍保持无偏性且方差较小。我们利用STARNET研究的eQTL数据,将相关工具变量集的MVMR应用于冠心病全基因组关联研究(GWAS)风险位点。该方法成功预测了12个基因位点的致病基因,每个位点均与多个组织中的多个共定位基因相关。然而,跨组织广泛存在的调控多效性以及每个位点中有限数量的因果变异,仍要求MVMR按组织逐一分析;在单个模型中检验给定基因位点所有基因-组织对以预测致病因-组织组合仍不可行。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员