MAGMA (gene and gene-set level association test)

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1. 第一步，注释

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• 这一步，我们需要提供的是SNP位置文件，两种二选一：1. .snp.loc文件（自己起的名字），三列按顺序SNP ID、染色体名（1-24，X，Y，23、24对应X、Y），位置；2. PLINK .bim文件，六列：染色体（不要chr），SNP ID，遗传距离，位置，alternative allele，reference allele。遗传距离设置成0就行。不要header。
• gene loc文件在MAGMA官网有，要下载与SNP位置版本对应的，格式其实类似BED，只是把基因ID放在了第一列，chr、start、end后移了，这个文件格式其实跟snp loc一样。
• SNP genome range版本的转换可以用liftover或者CrossMap，见reference

2. 第二步，基因水平上的关联检验

如果有基因型数据

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如果只有summary level的数据

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输入：

• 千人基因组的bfile（.bim、.bed、.fam），这个文件是用来估计SNP间的连锁不平衡（LD）
• P value文件：从GWAS的summary table中提取（rsid、pvalue、sample size），用ncol=指定SNP的sample size的列，或者用N直接指定固定大小的sample size（e.g., --pvale blabla.pvalue ncol=SAMPLE_SIZE，我习惯把从GWAS summary table中提取的样本大小列名命名成SAMPLE_SIZE）
• gene.annnot文件：上一步注释的输出文件
  注意！由于不同人群SNP的LD情况是不同的（貌似比较古老的人群，比如非洲人群，LD块比较小，因为染色体recombination次数更多），这里的参考变异数据应该根据summary table的研究人群来选，MAGMA官网有提供根据人群拆分版本的千人基因组变异/基因型数据
  
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3. 第三步，整合上一步信息进行gene sets水平上的检验

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输入：

• .raw文件：上一步输出了两个文件，.out和.raw
• set file：一行是一个set（可以是某个pathway的基因集等等），每行的第一列是set名称，后面的列都是基因ID（entrez ID），tab分割。

4. Meta-analysis on gene level

blabla....

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可选的model

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流程

# 首先需要准备.snp.loc，.gene.loc，bfile (including .bed ，.bim， .fam and maybe sy)，.pvalue和.gene.sets文件
# 1. 注释
magma --annotate --snp-loc input/CARDIoGRAMplusC4D/C4D_GWA_meta-analysis/C4D_CAD_DISCOVERY_METAANALYSIS_UPDATE.snp.loc --gene-loc input/gene_locations_build36/NCBI36.3.gene.loc --out output/CARDIoGRAMplusC4D/C4D_GWA_meta-analysis/C4D_CAD_DISCOVERY_METAANALYSIS_UPDATE

# 2. 基因水平的检验（只有summary statistics数据）
magma --bfile input/g1000_eur/g1000_eur --pval input/CARDIoGRAMplusC4D/C4D_GWA_meta-analysis/C4D_CAD_DISCOVERY_METAANALYSIS_UPDATE.pvalue ncol=SAMPLE_SIZE --gene-annot output/CARDIoGRAMplusC4D/C4D_GWA_meta-analysis/C4D_CAD_DISCOVERY_METAANALYSIS_UPDATE.genes.annot --out output/CARDIoGRAMplusC4D/C4D_GWA_meta-analysis/C4D_CAD_DISCOVERY_METAANALYSIS_UPDATE

# 3. 基因集合水平的检验
magma --gene-results output/CARDIoGRAMplusC4D/C4D_GWA_meta-analysis/C4D_CAD_DISCOVERY_METAANALYSIS_UPDATE.genes.raw --set-annot input/gene_sets/MSigDB_gene_sets_v6.2/c5_go/c5.bp.v6.2.entrez.gmt.gene.sets --out output/CARDIoGRAMplusC4D/C4D_GWA_meta-analysis/C4D_CAD_DISCOVERY_METAANALYSIS_UPDATE

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Reference

MAGMA软件说明文档：https://ctg.cncr.nl/software/MAGMA/doc/manual_v1.07.pdf
MAGMA原文算法说明文档：https://journals.plos.org/ploscompbiol/article/file?type=supplementary&id=info:doi/10.1371/journal.pcbi.1004219.s001
MAGMA官网：https://ctg.cncr.nl/software/magma
liftover：https://genome.sph.umich.edu/wiki/LiftOver
CrossMap：http://crossmap.sourceforge.net/#input-and-output