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孟德爾隨機化研究有“天然的RCT”之稱，是以遺傳變異作為工具變量建立模型，用於測試風險因素（暴露）與各種表型（疾病結局）之間因果關係的方法之一。當RCT不可行或不符合倫理時，可用孟德爾隨機化研究來進行因果推理。
近十年來，孟德爾隨機化研究已成為醫學領域，尤其是流行病學病因探索研究的熱門技術，廣泛用於醫學病因探索、新藥研發、公共衛生決策的制定等。
但目前中醫藥領域缺乏針對這一方法的相關研究。那麼，該方法在中醫藥領域的應用方面具體面臨哪些問題和挑戰呢？
首先，讓我們來了解一下這項熱門技術。
三個核心假設
該研究方法基於3個核心假設：1）遺傳變異與風險因素密切相關（相關性）；2）遺傳變異與混雜因素無關（獨立性）；3）遺傳變異僅通過風險因素影響結果（排他性）。
相關性假設要求選定作為工具變量的遺傳變異，應與研究的風險因素之間存在較強的關聯（P＜5×10-8），當這種關聯較弱或遺傳變異不能解釋大部分風險因素時，此遺傳變異就被稱為弱工具變量。獨立性假設要求遺傳變異不能與影響風險因素或結局的混雜因素相關。排他性假設認為，當遺傳變異通過“遺傳變異-風險因素-結局”以外的途徑影響結局發生時，該遺傳變異被認為具有多效性，也稱為無多效性假設。
當遺傳變異同時滿足以上三個核心假設時，即可被視為有效的工具變量；若假設中的任何一個不成立時，孟德爾隨機化研究將難以獲得較為準確的因果關聯估計。
常見類型
該研究方法主要包含以下6種類型：
1）單樣本孟德爾隨機：在單個樣本中定量估計風險因素與結局之間的關聯效應，此方法工具變量的選擇較為侷限，易受潛在混雜因素的影響。
2）兩樣本孟德爾隨機：選擇來自相同人群的兩獨立樣本GWAS數據，包括遺傳變異與風險因素及結局的關聯結果，此方法擴大了樣本量，提高了把握度，GWAS數據的共享使其得以廣泛運用。
3）兩步孟德爾隨機：多用於尋找從風險因素到結局的潛在發生機制，即可能存在的中介變量。
4）雙向孟德爾隨機：在無法明確風險因素與結局間因果關聯的方向時，可通過此方法進一步驗證。
5）基因-風險因素交互作用孟德爾隨機：探討基因-風險因素在疾病中的交互作用現象，此方法可區分是由基因或者基因通過風險因素作用於結局。
6）多變量孟德爾隨機：當遺傳變異存在多效性時，可通過選擇與多重暴露相關的工具變量來聯合估計每個風險因素對結果的獨立因果影響，避免產生誤導性結論。
國內外的應用現狀
當前該研究方法主要用於以下4個方面：
1）驗證疾病間及疾病相關風險因素間的因果關係，特別是在傳統流行病學中存在爭議的關係：已證實了冠狀動脈疾病、骨密度降低、精神分裂症等疾病與特定風險因素間存在因果關係。
2）確認和揭示行為、生活方式對疾病的潛在影響：已發現吸菸、飲酒、睡眠特徵等會顯著影響重型新型冠狀病毒肺炎、乳腺癌、精神分裂症、高血壓病等疾病的遺傳易感性。
3）探索社會經濟因素及社會環境與疾病或生活的關聯：已發現教育年限與肺癌風險降低、吸菸減少、血脂水平良好間存在因果關聯，兒童期虐待與抑鬱症、精神分裂症和注意力缺陷多動障礙存在因果關係等。
4）尋找疾病治療的新藥物作用靶點：已確定了3種不同亞型缺血性卒中（大動脈粥樣硬化、心臟栓塞性卒中、小動脈閉塞）、帕金森病及冠心病的新藥物靶點等。
然而，孟德爾隨機化研究仍面臨一些問題
其中，最大挑戰是工具變量的選擇需滿足3個核心假設，任一假設不成立時，估計的因果關聯會產生較大的偏倚。
此外，受人群選擇、統計方法、機制解釋等問題的影響，孟德爾隨機化研究目前仍面臨以下7個方面的問題。1）弱工具變量：單樣本孟德爾隨機化中弱工具變量會使Ⅰ型錯誤率升高，兩樣本孟德爾隨機化中會產生向效應為零方向的偏倚。2）多效性：工具變量存在多效性時，會使Ⅰ型錯誤率增加。3）連鎖不平衡：當遺傳變異間物理距離接近，即遺傳具有分佈相關性時，選擇這些遺傳變異作為工具變量會違背排他性假設，導致效應估計產生偏倚。4）把握度低：樣本量較小時，孟德爾隨機化研究的結果無法達到足夠的把握度。5）人群分層：孟德爾隨機的結果可能會受不同種族的影響，異質的人群會對結局產生有偏倚的效應估計。6）倖存者偏差：當選擇的疾病結局是以高齡人群為主要研究對象時，會違背獨立性假設，使遺傳變異和結局間產生虛假的關聯。7）結果解讀：孟德爾隨機化研究只能為風險因素與結局間的因果關聯提供統計學證據，真實的因果關聯應結合疾病的生物學機制及臨床研究結果等進行綜合探討。
在中醫藥領域，孟德爾隨機化研究實用價值如何？
中醫學理論體系的兩個核心要點為整體觀念與辨證論治。另，體質學說在中醫學的病因學說及病程轉歸分析中也發揮了重要作用。
整體觀念包含人體是一個有機的整體（體現在五臟一體觀與形神一體觀），人與自然環境的統一性，人與社會環境的統一性。孟德爾隨機化研究通過構建“遺傳變異-風險因素-疾病結局”的模型，探索各種因素（疾病、環境、社會、行為、心理等）與疾病之間潛在的因果關聯，這與中醫的整體觀念不謀而合。
中醫強調辨證論治，不同的症狀群組成了不同的“證”，中醫臨床證候眾多，不同證型對應不同方劑，紛繁複雜的證型是否可以通過孟德爾隨機化研究達到簡化的效果？中醫表型組學研究體系構建的提出，增加了孟德爾隨機化研究在中醫藥領域實施的可行性，為中醫藥研究探究因果關聯提供了新的思路。
下面將以中醫學整體觀念及體質學說為切入點，探索孟德爾隨機化研究在中醫藥領域實施的可行性。
整體觀念與孟德爾隨機化研究
整體觀念認為，人體各個臟腑功能相互協調、影響，人體的生理機能和病理變化必然受到自然環境、社會條件的影響，不同的疾病間通過臟腑、經絡、環境等互相關聯、互相影響。
以鬱證為例，臨床鬱證患者往往出現不寐的症狀，從五臟一體觀角度分析，屬於情志不遂，肝氣鬱結，肝鬱化火，邪火擾動心神，神不安則不寐；不寐患者也常伴見心情低落，人臥則血歸於肝，若肝藏血功能異常，則木氣失養，肝失疏洩，氣機不暢，肝氣鬱結。現代研究也發現，睡眠質量和抑鬱間存在相關性。那麼患者是因為鬱證出現不寐，還是由於不寐導致鬱證的發生，兩者間是否存在因果關聯，目前尚無定論。
對於疾病間存在相關性但出現先後順序不明確的現象，可在中醫臨床中實施雙向孟德爾隨機化研究，來檢驗兩者間的因果效應及效應的方向。在此例中，可將鬱證（抑鬱）、不寐（失眠）分別作為風險因素、疾病結局，從基於大樣本彙總的GWAS數據庫中篩選與風險因素存在較強關聯（P＜5×10-8）、且與影響鬱證或不寐的混雜因素不相關的遺傳變異作為工具變量，進行雙向孟德爾隨機化研究，以明確兩者間的因果關係。
如果孟德爾隨機化研究證實鬱證與不寐之間存在因果關係，那麼臨床治療鬱證或失眠時，若兩者共見便可對因治療，將其方藥合併，一方即可治療兩種疾病，達到“異病同治”的效果；若只出現其中一證，考慮其遺傳易感性，治療時加入相應藥物，以達到未病先防的目的。
體質學說與孟德爾隨機化研究
體質是在先天遺傳及後天獲得的基礎上所表現出來的形態結構、功能活動以及心理狀態等方面固有的、相對穩定的特質，這種特質決定著人體對某種致病因子的易感性及其病變類型的傾向性。
朱震亨在《格致餘論》中記載“而況肥人溼多，瘦人火多”，便是對兩種不同體質特徵的概括。“肥人溼多，瘦人火多”，目前尚不清楚是由先天的遺傳變異決定，還是由後天脾胃運化功能差異所致；或者是由“溼多”導致的肥胖、“火多”導致的消瘦。
研究顯示，糖尿病前期的主要體質是陰虛質、其次是痰溼質，2型糖尿病的主要體質是痰溼質、其次是陰虛質；還有研究顯示膽囊息肉患者中醫體質的分佈與年齡、膽囊息肉合併脂肪肝、辨證分型具有顯著相關性。但受各種混雜因素的影響，上述研究還需要更多的研究來驗證其結論的可靠性。
孟德爾隨機化研究可從遺傳變異層面明確體質對疾病發生髮展的影響，較好地解決體質學與疾病間關係的問題。在體質學說相關研究中，可將選定的體質作為風險因素，所研究的疾病作為結局，篩選與所選體質存在強關聯的遺傳變異作為工具變量，且該遺傳變異與影響選定體質和疾病的混雜因素不相關，進行兩樣本孟德爾隨機化研究，評估該體質與疾病結局風險的關聯，這對中醫“治未病”理論的發揮具有重要意義。
迎接挑戰
當前，孟德爾隨機化研究在中醫藥領域的運用存在可用數據相對侷限的挑戰。具體表現在以下兩個方面：
1）GWAS數據庫主要為歐洲人群，目前暫無亞洲人群相關數據。隨著多組學基因分型技術的改進和成本降低，加上DNA測序及人類基因組技術的普及，在中醫藥領域實施孟德爾隨機化研究時，可根據需求收集相關數據並構建研究人群的基因數據庫，具體方法可參照前期國內進行的孟德爾隨機化研究。
2）GWAS數據庫目前僅收錄現代醫學範疇數據，暫無傳統醫學診斷及證型分類數據。對此，可構建中醫表型組學數據庫，或將中醫病名與相對應的西醫疾病進行轉化，獲取相關數據來進行孟德爾隨機化研究。
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綜上，孟德爾隨機化研究的運用可補充觀察性研究和干預性研究的不足，為中醫藥研究提供新思路。其在中醫藥領域具有較大的發展空間，有助於中醫眾多證型的簡化，理清不同病證間錯綜複雜的關係，實現“異病同治”的目的，也可為中醫治未病思想的運用提供可靠證據。
原文：謝朝榮,陶慶鋒,胡繽予,等.孟德爾隨機化研究及其在中醫藥領域的應用展望[J].中醫雜誌,2023,64(5):438-442,447.
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