该技能面向通路-疾病遗传学分析,核心目标是把 GWAS 变异映射到生物通路,从而获得机制性理解并发现药物靶点。它适用于回答诸如“根据 GWAS,某疾病中哪些通路被破坏”“某性状的 GWAS 基因中哪些位于可成药通路”“把某个 SNP/变异映射到因果基因和通路”“从某疾病的 GWAS 数据中寻找药物靶点”以及“某基因在某组织中的 eQTL 证据如何”等问题。
在推理原则方面,技能强调基因到通路的推理:GWAS 中发现的基因本身并不能说明哪条通路失调,需要借助 Reactome/KEGG 找出该基因参与的通路,再结合组织表达(GTEx)与疾病生物学判断哪些通路与疾病表型相关。对于非编码变异(占多数),不应默认最近基因为因果基因,需先检查 eQTL 证据。通路汇聚被视作更强证据:多个疾病基因映射到同一通路比单个基因更有说服力;富集分析应优先关注在多个数据库中同时出现的通路。可成药性推理方面,需先用 DGIdb 和 OpenTargets 调查通路成员是否已有获批或临床阶段药物,并区分三类优先事项:已有其他适应症获批药物命中 GWAS 支持靶点(重定位机会)、临床试验药物命中 GWAS 支持靶点(加速验证路径)、有强 GWAS 证据但无现有药物的可成药基因(新靶点机会)。当前技术手段“不可成药”并不等于永久不可成药。
工具选择按阶段组织。第一阶段为疾病解析与 GWAS 收集:可用 OpenTargets_multi_entity_search_by_query_string 解析 EFO/MONDO ID;用 gwas_search_associations、gwas_get_variants_for_trait(p_value_threshold=5e-8)、gwas_get_snps_for_gene 收集信号。需注意 gwas_get_associations_for_trait 已损坏,应改用 gwas_search_associations;gwas_get_snps_for_gene 使用 gene_symbol。第二阶段为变异注释与 eQTL 证据:用 EnsemblVEP_annotate_rsid 注释功能后果和最近基因;用 GTEx_query_eqtl、GTEx_get_expression_summary、GTEx_get_median_gene_expression 查询疾病相关组织中的 eQTL 与表达。第三阶段为通路富集:用 ReactomeAnalysis_pathway_enrichment、Reactome_map_uniprot_to_pathways、Reactome_get_participants、KEGG_get_gene_pathways、kegg_search_pathway、STRING_functional_enrichment、PANTHER_enrichment 跨数据库交叉验证;MetaCyc 当前不可用。第四阶段为可成药性与药物全景:用 DGIdb_get_gene_druggability、DGIdb_get_drug_gene_interactions、OpenTargets_get_associated_drugs_by_target_ensemblID、OpenTargets_target_disease_evidence。
三步工作流为:第一步 GWAS 到因果基因,包括疾病 ID 解析、p<5e-8 命中位点提取、VEP 注释、非编码变异在相关组织中的 eQTL 检查、优先选择既是显著 eQTL 又组织相关的基因,并用 OpenTargets 交叉核对;证据分层为高(GWAS p<5e-8 + 相关组织 eQTL 共定位 + 编码变异)、中(GWAS p<5e-8 + 任何组织 eQTL)、低(GWAS p<5e-8 + 仅位置映射)。第二步基因集到通路富集,包括运行 Reactome 与 STRING 富集、用 KEGG 映射、识别跨数据库汇聚通路,代谢病可加入 humanbase_ppi_analysis(需全部 5 个参数),按 FDR×GWAS 基因数×生物学合理性排序。第三步通路到药物靶点,包括提取通路成员、评估可成药性、查找已有药物、与 GWAS 基因交叉比对,并分类为药物重定位机会、新靶点或当前不可成药。
关键参数注意事项包括:gwas_get_snps_for_gene 用 gene_symbol;OpenTargets_multi_entity_search_by_query_string 用 queryString;GTEx_query_eqtl 的 gene_input 不能为空;GTEx_get_median_gene_expression 使用带版本号的 gencode ID 和 gtex_v8;ReactomeAnalysis_pathway_enrichment 的 identifiers 为空格分隔字符串;DGIdb_get_drug_gene_interactions 用 genes 数组;PANTHER_enrichment 的 gene_list 为逗号分隔字符串;humanbase_ppi_analysis 需全部 5 个参数;EnsemblVEP_annotate_rsid 用 variant_id;kegg_find_genes 需包含 organism="hsa"。限制包括:GTEx eQTL 查询并非正式统计共定位,仅作提示性证据;GWAS Catalog 可能不含最新发表;Reactome 与 KEGG 通路定义不同;DGIdb 可成药性分类为启发式;eQTL 具组织特异性,组织选错可能漏掉因果效应。相关技能包括 gwas-trait-to-gene、gene-enrichment、drug-target-validation、network-pharmacology、variant-functional-annotation。