使用FUSION进行TWAS分析

FUSION是一款进行TWAS分析的软件，对应的文章发表在nature genetic上，链接如下

https://www.nature.com/articles/ng.3506

软件的官网如下

http://gusevlab.org/projects/fusion/

该软件同时支持对单个样本和多个样本的gwas cohort中的样本进行基因型填充，对应的流程图如下

首先对reference panel中进行建模，对于每个基因，筛选对应的cis-snp, 即在该基因上下游1Mb范围内的snp位点，通过不同的模型构建cis-SNPs和对应的gene之间的关系，接下来对gwas cohort中的样本进行填充，如上图中A所示，对于单个样本，根据其cis-SNPs的基因分析结果，预测对应基因的表达量，然后与表型性状进行关联分析；如上图中B所示，对于大量样本的gwas summary数据，考虑了SNP的连锁情况，根据cis-SNP和gene的关系，直接预测基因和性状之间的关联效应。

该软件采用R语言进行开发，基本用法如下

1. 利用reference panel建模

通过不同的模型，计算cis-SNPs和基因的关系，代码如下

Rscript FUSION.compute_weights.R \
--bfile $INP \
--tmp $TMP \
--out $OUT \
--models top1,blup,bslmm,lasso,enet

bfile参数指定plink格式的基因分型结果，tmp参数指定临时文件存放的目录，out参数指定输出文件的目录，运行成功后，在输出结果的目录，每个基因都会生成1个后缀为RDat的文件。接下来需要生成一个profile文件，首先准备一个list文件，每一行为一个基因对应的RData文件的路径，示意如下

运行以下命令生成profile

Rscript utils/FUSION.profile_wgt.R  GTEx.Whole_Blood.list

对于GTEx, TCGA等公共数据，官网提供了事先构建好的模型

根据自己的细胞、组织类型，下载对应的数据集。

2. 对gwas cohort进行TWAS分析

代码如下

Rscript FUSION.assoc_test.R \
--sumstats PGC2.SCZ.sumstats \
--weights ./WEIGHTS/GTEx.Whole_Blood.pos \
--weights_dir ./WEIGHTS/ \
--ref_ld_chr ./LDREF/1000G.EUR. \
--chr 22 \
--out PGC2.SCZ.22.dat

sumstats参数指定gwas队列样本的SNP分型结果，文件内容示意如下

weights指定基因的位置信息，内容示意如下

weights_dir参数指定基因RDat文件所在的目录，ref_ld_chr指定LD文件, 通常使用1000G的LD reference data, chr参数指定分析的染色体，out参数指定输出的结果。

输出结果列数很多，官网给出每一列的详细解释

FUSION使用的较为广泛，还有人用这个软件分析了很多gwas summary数据，做成了数据库twas-hub, 后续在详细介绍这个数据库。

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