Abstract Handedness, a consistent asymmetry in skill or use of the hands, has been studied extensively because of its relationship with language and the over-representation of left-handers in some neurodevelopmental disorders. Using data from the UK Biobank, 23andMe and 32 studies from the International Handedness Consortium, we conducted the world’s largest genome-wide association study of handedness (1,534,836 right-handed, 194,198 (11.0%) left-handed and 37,637 (2.1%) ambidextrous individuals). We found 41 genetic loci associated with left-handedness and seven associated with ambidexterity at genome-wide levels of significance (P < 5×10 −8 ). Tissue enrichment analysis implicated the central nervous system and brain tissues including the hippocampus and cerebrum in the etiology of left-handedness. Pathways including regulation of microtubules, neurogenesis, axonogenesis and hippocampus morphology were also highlighted. We found suggestive positive genetic correlations between being left-handed and some neuropsychiatric traits including schizophrenia and bipolar disorder. SNP heritability analyses indicated that additive genetic effects of genotyped variants explained 5.9% (95% CI = 5.8% – 6.0%) of the underlying liability of being left-handed, while the narrow sense heritability was estimated at 12% (95% CI = 7.2% – 17.7%). Further, we show that genetic correlation between left-handedness and ambidexterity is low (r g = 0.26; 95% CI = 0.08 – 0.43) implying that these traits are largely influenced by different genetic mechanisms. In conclusion, our findings suggest that handedness, like many other complex traits is highly polygenic, and that the genetic variants that predispose to left-handedness may underlie part of the association with some psychiatric disorders that has been observed in multiple observational studies.

Major depressive disorder (MDD) is a notably complex illness with a lifetime prevalence of 14%. 1 It is often chronic or recurrent and is thus accompanied by considerable morbidity, excess mortality, substantial costs, and heightened risk of suicide. 2-7 MDD is a major cause of disability worldwide. 8 We conducted a genome-wide association (GWA) meta-analysis in 130,664 MDD cases and 330,470 controls, and identified 44 independent loci that met criteria for statistical significance. We present extensive analyses of these results which provide new insights into the nature of MDD. The genetic findings were associated with clinical features of MDD, and implicated prefrontal and anterior cingulate cortex in the pathophysiology of MDD (regions exhibiting anatomical differences between MDD cases and controls). Genes that are targets of antidepressant medications were strongly enriched for MDD association signals (P=8.5x10-10), suggesting the relevance of these findings for improved pharmacotherapy of MDD. Sets of genes involved in gene splicing and in creating isoforms were also enriched for smaller MDD GWA P-values, and these gene sets have also been implicated in schizophrenia and autism. Genetic risk for MDD was correlated with that for many adult and childhood onset psychiatric disorders. Our analyses suggested important relations of genetic risk for MDD with educational attainment, body mass, and schizophrenia: the genetic basis of lower educational attainment and higher body mass were putatively causal for MDD whereas MDD and schizophrenia reflected a partly shared biological etiology. All humans carry lesser or greater numbers of genetic risk factors for MDD, and a continuous measure of risk underlies the observed clinical phenotype. MDD is not a distinct entity that neatly demarcates normalcy from pathology but rather a useful clinical construct associated with a range of adverse outcomes and the end result of a complex process of intertwined genetic and environmental effects. These findings help refine and define the fundamental basis of MDD.

Migraine is a debilitating neurological disorder affecting around 1 in 7 people worldwide, but its molecular mechanisms remain poorly understood. Some debate exists over whether migraine is a disease of vascular dysfunction, or a result of neuronal dysfunction with secondary vascular changes. Genome-wide association (GWA) studies have thus far identified 13 independent loci associated with migraine. To identify new susceptibility loci, we performed the largest genetic study of migraine to date, comprising 59,674 cases and 316,078 controls from 22 GWA studies. We identified 45 independent single nucleotide polymorphisms (SNPs) significantly associated with migraine risk (P < 5 x 10-8) that map to 38 distinct genomic loci, including 28 loci not previously reported and the first locus identified on chromosome X. Furthermore, a subset analysis for migraine without aura (MO) identified seven of the same loci as from the full sample, whereas no loci reached genome-wide significance in the migraine with aura (MA) subset. In subsequent computational analyzes, the identified loci showed enrichment for genes expressed in vascular and smooth muscle tissues, consistent with a predominant theory of migraine that highlights vascular etiologies.

Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) is a highly heritable childhood behavioral disorder affecting 5% of school-age children and 2.5% of adults. Common genetic variants contribute substantially to ADHD susceptibility, but no individual variants have been robustly associated with ADHD. We report a genome-wide association meta-analysis of 20,183 ADHD cases and 35,191 controls that identifies variants surpassing genome-wide significance in 12 independent loci, revealing new and important information on the underlying biology of ADHD. Associations are enriched in evolutionarily constrained genomic regions and loss-of-function intolerant genes, as well as around brain-expressed regulatory marks. These findings, based on clinical interviews and/or medical records are supported by additional analyses of a self-reported ADHD sample and a study of quantitative measures of ADHD symptoms in the population. Meta-analyzing these data with our primary scan yielded a total of 16 genome-wide significant loci. The results support the hypothesis that clinical diagnosis of ADHD is an extreme expression of one or more continuous heritable traits.

We performed 23 genome-wide association studies for common infections, including chickenpox, shingles, cold sores, mononucleosis, mumps, hepatitis B, plantar warts, positive tuberculosis test results, strep throat, scarlet fever, pneumonia, bacterial meningitis, yeast infections, urinary tract infections, tonsillectomy, childhood ear infections, myringotomy, measles, hepatitis A, rheumatic fever, common colds, rubella and chronic sinus infection, in more than 200,000 individuals of European ancestry. For the first time, genome-wide significant associations (P < 5 x 10-8) were identified for many common infections. The associations were mapped to genes with key roles in acquired and innate immunity (HLA, IFNA21, FUT2, ST3GAL4, ABO, IFNL4, LCE3E, DSG1, LTBR, MTMR3, TNFRSF13B, TNFSF13B, NFKB1, CD40) and in regulation of embryonic developmental process (TBX1, FGF, FOXA1 and FOXN1). Several missense mutations were also identified (in LCE5A, DSG1, FUT2, TBX1, CDHR3, PLG, TNFRSF13B, FOXA1, SH2B3, ST5 and FOXN1). Missense mutations in FUT2 and TBX1 were implicated in multiple infections. We applied fine-mapping analysis to dissect associations in the human leukocyte antigen region, which suggested important roles of specific amino acid polymorphisms in the antigen-binding clefts. Our findings provide an important step toward dissecting the host genetic architecture of response to common infections.

Roughly one in three individuals is highly susceptible to motion sickness and yet the underlying causes of this condition are not well understood. Despite high heritability, no associated genetic factors have been discovered to date. Here, we conducted the first genome-wide association study on motion sickness in 80,494 individuals from the 23andMe database who were surveyed about car sickness. Thirty-five single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were associated with motion sickness at a genome-wide-significant level (p< 5e-8). Many of these SNPs are near genes involved in balance, and eye, ear, and cranial development (e.g., PVRL3, TSHZ1, MUTED, HOXB3, HOXD3). Other SNPs may affect motion sickness through nearby genes with roles in the nervous system, glucose homeostasis, or hypoxia. We show that several of these SNPs display sex-specific effects, with as much as three times stronger effects in women. We searched for comorbid phenotypes with motion sickness, confirming associations with known comorbidities including migraines, postoperative nausea and vomiting (PONV), vertigo, and morning sickness, and observing new associations with altitude sickness and many gastrointestinal conditions. We also show that two of these related phenotypes (PONV and migraines) share underlying genetic factors with motion sickness. These results point to the importance of the nervous system in motion sickness and suggest a role for glucose levels in motion-induced nausea and vomiting, a finding that may provide insight into other nausea-related phenotypes such as PONV. They also highlight personal characteristics (e.g., being a poor sleeper) that correlate with motion sickness, findings that could help identify risk factors or treatments.

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) shows substantial heritability and is 2-7 times more common in males than females. We examined two putative genetic mechanisms underlying this sex bias: sex-specific heterogeneity and higher burden of risk in female cases. We analyzed genome-wide common variants from the Psychiatric Genomics Consortium and iPSYCH Project (20,183 cases, 35,191 controls) and Swedish population-registry data (N=77,905 cases, N=1,874,637 population controls). We find strong genetic correlation for ADHD across sex and no mean difference in polygenic burden across sex. In contrast, siblings of female probands are at an increased risk of ADHD, compared to siblings of male probands. The results also suggest that females with ADHD are at especially high risk of comorbid developmental conditions. Overall, this study supports a greater familial burden of risk in females with ADHD and some clinical and etiological heterogeneity. However, autosomal common variants largely do not explain the sex bias in ADHD prevalence.