Py学习  »  机器学习算法

15.7/Q1,武大深度学习+38万人GWAS一键搞定20%遗传度!骨髓脂肪“因果”骨质疏松的生信超速发文套路,暗藏哪些坑?

生信Othopadics • 2 周前 • 26 次点击  

如果您对骨科疾病生信临床研究感兴趣,请为小骨点点关注,持续解读骨科前沿生信文献和思路。如果您需要定制化服务,欢迎扫码联系小骨~

🌟今日文章亮点:

文章研究以38 522例UKB MRI为基底,用3D-Unet深度学习秒级量化15部位BMFF;继而做大样本GWAS→373显著SNP、20%遗传度;LDSC锁定BMFF-骨质疏松基因组共变;PRS独立队列验证风险分层;多模型MR证实BMFF↑为骨质疏松因果因子并提供开源数据,完成影像-基因组学闭环。

下面和小骨一起来看具体文章内容吧!

文章标题:Genetic architecture of bone marrow fat fraction implies its involvement in osteoporosis risk

中文标题:骨髓脂肪部分的遗传结构意味着其与骨质疏松症风险有关

发表期刊Nature Communications

发表时间2025年8

影响因子15.7/Q1


研究目的


本研究旨在通过大规模全基因组关联分析(GWAS),系统揭示骨髓脂肪分数(BMFF)的遗传结构,以探究其在骨质疏松症发病机制中的作用。研究试图鉴定影响BMFF的特定遗传位点,并利用遗传学方法(如孟德尔随机化)评估BMFF与骨密度(BMD)及骨质疏松症风险之间的因果关系,从而阐明骨髓脂肪组织是否作为连接肥胖与骨骼健康的关键媒介,并为骨质疏松症的防治提供新的潜在靶点。

研究方法

1. 全基因组关联分析(GWAS): 对UK Biobank中35万人的MRI骨髓脂肪数据进行遗传位点筛查。
2. 功能注释: 对显著位点进行精细定位和基因注释,确定候选因果基因。
3. 遗传相关性分析: 采用LDSC评估与骨密度等性状的共享遗传基础。
4. 通路分析: 进行富集分析揭示相关生物学通路。
5. 孟德尔随机化(MR): 通过双向MR推断骨髓脂肪与骨密度间的因果关系。


文章结果

骨髓自动分割与脂肪含量计算的

集成策略


研究基于UK Biobank数据库,利用自主研发的IBAS-FFCS程序对全身磁共振图像进行自动分割和骨髓脂肪分数(BMFF)计算。该方法在内部和外部测试中均表现出高精度(Dice > 0.863,ICC > 0.970),与专业放射科医生的评估一致性良好。最终模型成功应用于51,487名参与者,获取了15个部位的BMFF数据,经质量控制后纳入约3.8–3.9万人的数据。BMFF测量结果与性别、年龄、种族、BMI、骨密度和体脂总量等变量的关联模式与既往研究一致,验证了该方法的可靠性。

骨髓脂肪组分的全基因组关联研究


对15个BMFF性状进行GWAS分析(样本量最大39,178人),共发现405个独立显著变异和373个先导变异(p < 5×10⁻⁹),其中133个为独特先导变异,78个变异在至少两个性状中共享,表明不同部位BMFF具有共同的遗传基础。敏感性分析(包括性别分层、样本随机拆分及BMI调整)均证实结果稳健,未发现性别交互效应或BMI混杂。

风险变异的函数表征

对GWAS识别的显著变异进行功能注释分析,发现这些变异主要位于基因非编码区,并在增强子、启动子等活性染色质区域显著富集,而在抑制性标记区域则显著贫乏。此外,这些变异在与BMFF相关的疾病(如骨质疏松、2型糖尿病)及性状(如骨密度、腰臀比)的已知风险位点中也存在显著富集,提示BMFF与这些疾病和性状在遗传位点层面存在共享的分子基础。

骨髓脂肪组分的遗传力及遗传相关性

采用连锁不平衡评分回归(LDSC)分析发现,15个BMFF性状的平均遗传力为0.202(范围0.162–0.23)。椎体各部位BMFF之间遗传和表型相关性均较高(rG 0.88–1.00,rP 0.68–0.96),而椎体与股骨BMFF之间的遗传和表型相关性较低(rG 0.28–0.41,rP 0.29–0.39),表明不同解剖部位的BMFF受遗传调控的程度存在明显差异。

骨质疏松风险分层的多遗传风险评分

基于BMFF遗传信号构建的多基因风险评分(PRS)可有效预测个体骨髓脂肪水平。研究发现,股骨近端BMFF的PRS与骨质疏松风险显著相关(HR=1.12–1.13),而椎体BMFF的PRS则无显著影响。尽管BMFF PRS单独预测骨质疏松的能力有限(AUC≈0.53),但结合临床因素后预测效能显著提升(AUC=0.78–0.79)。结果表明较高的骨髓脂肪,特别是股骨部位脂肪,是骨质疏松的风险因素,但其PRS的临床应用仍需进一步优化。


研究意义

究首次系统阐明了骨髓脂肪的遗传基础,并证实其对骨密度下降有因果影响,为理解骨质疏松的发病机制及开发新的防治策略提供了重要的遗传学依据。


(如果各位老师有生信方面的问题想要咨询,欢迎扫码联系小骨,小骨为您提供如下服务:免费思路评估、付费方案设计和生信分析等)

往期推荐

顶刊密码:用“黑盒透明化”机器学习挖骨关节炎亚组预警标志物——Nature子刊级思路、生信方法拆解与投稿生死线

15.7/Q1,川大多组学发NC:同一关节100k细胞纵向追踪,揭秘TNF/JAK抑制剂如何“精准拆弹”RA

11.7/Q1,Cell Metabolism同款生信套路拆解:38K单细胞+多组学锁定“衰老干细胞”引爆OA顶刊!

9.7/Q1,挪威奥斯陆大学解码腰椎术后风险:可解释机器学习整合影像组学特征与心理社会因子的预测引擎

30.9/Q1,cells子刊怎么发,南方医科大破解骨骼的“激素密码”:多组学锁定375个骨因子,揭开抗衰老新靶点!

Python社区是高质量的Python/Django开发社区
本文地址:http://www.python88.com/topic/186770
 
26 次点击