Abstract Parkinson’s disease (PD) is a genetically complex disorder. Multiple genes have been shown to contribute to the risk of PD, and currently 90 independent risk variants have been identified by genome-wide association studies. Thus far, a number of genes (including SNCA , LRRK2 , and GBA ) have been shown to contain variability across a spectrum of frequency and effect, from rare, highly penetrant variants to common risk alleles with small effect sizes. Variants in GBA , encoding the enzyme glucocerebrosidase, are associated with Lewy body diseases such as PD and Lewy body dementia (LBD). These variants, which reduce or abolish enzymatic activity, confer a spectrum of disease risk, from 1.4- to >10-fold. An outstanding question in the field is what other genetic factors that influence GBA -associated risk for disease, and whether these overlap with known PD risk variants. Using multiple, large case-control datasets, totalling 217,165 individuals (22,757 PD cases, 13,431 PD proxy cases, 622 LBD cases and 180,355 controls), we identified 1,772 PD cases, 711 proxy cases and 7,624 controls with a GBA variant (p.E326K, p.T369M or p.N370S). We performed a genome-wide association study and analysed the most recent PD-associated genetic risk score to detect genetic influences on GBA risk and age at onset. We attempted to replicate our findings in two independent datasets, including the personal genetics company 23andMe, Inc. and whole-genome sequencing data. Our analysis showed that the overall PD genetic risk score modifies risk for disease and decreases age at onset in carriers of GBA variants. Notably, this effect was consistent across all tested GBA risk variants. Dissecting this signal demonstrated that variants in close proximity to SNCA and CTSB (encoding cathepsin B) are the most significant contributors. Risk variants in the CTSB locus were identified to decrease mRNA expression of CTSB . Additional analyses suggest a possible genetic interaction between GBA and CTSB and GBA p.N370S neurons were shown to have decreased Cathepsin B expression compared to controls. These data provide a genetic basis for modification of GBA -associated PD risk and age at onset and demonstrate that variability at genes implicated in lysosomal function exerts the largest effect on GBA associated risk for disease. Further, these results have important implications for selection of GBA carriers for therapeutic interventions.

Increasing evidence supports an extensive and complex genetic contribution to Parkinson's disease (PD). Previous genome-wide association studies (GWAS) have shed light on the genetic basis of risk for this disease. However, the genetic determinants of PD age of onset are largely unknown. Here we performed an age of onset GWAS based on 28,568 PD cases. We estimated that the heritability of PD age of onset due to common genetic variation was ~0.11, lower than the overall heritability of risk for PD (~0.27) likely in part because of the subjective nature of this measure. We found two genome-wide significant association signals, one at SNCA and the other a protein-coding variant in TMEM175, both of which are known PD risk loci and a Bonferroni corrected significant effect at other known PD risk loci, INPP5F/BAG3, FAM47E/SCARB2, and MCCC1. In addition, we identified that GBA coding variant carriers had an earlier age of onset compared to non-carriers. Notably, SNCA, TMEM175, SCARB2, BAG3 and GBA have all been shown to either directly influence alpha-synuclein aggregation or are implicated in alpha-synuclein aggregation pathways. Remarkably, other well-established PD risk loci such as GCH1, MAPT and RAB7L1/NUCKS1 (PARK16) did not show a significant effect on age of onset of PD. While for some loci, this may be a measure of power, this is clearly not the case for the MAPT locus; thus genetic variability at this locus influences whether but not when an individual develops disease. We believe this is an important mechanistic and therapeutic distinction. Furthermore, these data support a model in which alpha-synuclein and lysosomal mechanisms impact not only PD risk but also age of disease onset and highlights that therapies that target alpha-synuclein aggregation are more likely to be disease-modifying than therapies targeting other pathways.

Background: The Iberian peninsula stands out as having variable levels of population admixture and isolation, making Spain an interesting setting for studying the genetic architecture of neurodegenerative diseases. Objectives: To perform the largest Parkinson disease (PD) genome-wide association study (GWAS) restricted to a single country. Methods: We performed a GWAS for both risk of PD and age at onset (AAO) in 7,849 Spanish individuals. Further analyses included population-specific risk haplotype assessments, polygenic risk scoring through machine learning, Mendelian randomization of expression and methylation data to gain insight into disease-associated loci, heritability estimates, genetic correlations and burden analyses. Results: We identified a novel population-specific GWAS signal at PARK2 associated with AAO. We replicated four genome-wide independent signals associated with PD risk, including SNCA, LRRK2, KANSL1/MAPT and HLA-DQB1. A significant trend for smaller risk haplotypes at known loci was found compared to similar studies of non-Spanish origin. Seventeen PD-related genes showed functional consequence via two-sample Mendelian randomization in expression and methylation datasets. Long runs of homozygosity at 28 known genes/loci were found to be enriched in cases versus controls. Conclusions: Our data demonstrate the utility of the Spanish risk haplotype substructure for future fine-mapping efforts, showing how leveraging unique and diverse population histories can benefit genetic studies of complex diseases. The present study points to PARK2 as a major hallmark of PD etiology in Spain.

We performed the largest genome-wide association study of PD to date, involving the analysis of 7.8M SNPs in 37.7K cases, 18.6K UK Biobank proxy-cases, and 1.4M controls. We identified 90 independent genome-wide significant signals across 78 loci, including 38 independent risk signals in 37 novel loci. These variants explained 26-36% of the heritable risk of PD. Tests of causality within a Mendelian randomization framework identified putatively causal genes for 70 risk signals. Tissue expression enrichment analysis suggested that signatures of PD loci were heavily brain-enriched, consistent with specific neuronal cell types being implicated from single cell expression data. We found significant genetic correlations with brain volumes, smoking status, and educational attainment. In sum, these data provide the most comprehensive understanding of the genetic architecture of PD to date by revealing many additional PD risk loci, providing a biological context for these risk factors, and demonstrating that a considerable genetic component of this disease remains unidentified.

Abstract Background Open science and collaboration are necessary to facilitate the advancement of Parkinson’s disease (PD) research. Hackathons are collaborative events that bring together people with different skill sets and backgrounds to generate resources and creative solutions to problems. These events can be used as training and networking opportunities. Objective To coordinate a virtual hackathon to develop novel PD research tools. Methods 49 early career scientists from 12 countries collaborated in a virtual 3-day hackathon event in May 2021, during which they built tools and pipelines with a focus on PD. Resources were created with the goal of helping scientists accelerate their own research by having access to the necessary code and tools. Results Each team was allocated one of nine different projects, each with a different goal. These included developing post-genome-wide association studies (GWAS) analysis pipelines, downstream analysis of genetic variation pipelines, and various visualization tools. Conclusion Hackathons are a valuable approach to inspire creative thinking, supplement training in data science, and foster collaborative scientific relationships, which are foundational practices for early career researchers. The resources generated can be used to accelerate research on the genetics of PD.

The genetic basis of variation in the rate of disease progression of primary tauopathies has not been determined. In two independent progressive supranuclear palsy cohorts, we show that common variation at the LRRK2 locus determines survival from motor symptom onset to death, possibly through regulation of gene expression. This links together genetic risk in alpha-synuclein and tau disorders, and suggests that modulation of proteostasis and neuro-inflammation by LRRK2 inhibitors may have a therapeutic role across disorders.

Abstract OBJECTIVE To discover genetic determinants of Parkinson disease (PD) motor subtypes, including Tremor Dominant (TD) and Postural Instability/Gait Difficulty (PIGD) forms. METHODS In 3,212 PD cases of European ancestry, we performed a genome-wide association study (GWAS) examining two complementary outcome traits derived from the Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS), including dichotomous motor subtype (TD vs. PIGD) or a continuous tremor / PIGD score ratio. Logistic or linear regression models were adjusted for sex, age of onset, disease duration, and 5 ancestry principal components, followed by meta-analysis. RESULTS Among 71 established PD risk variants, we detected multiple suggestive associations with PD motor subtype, including GPNMB ( rs199347 , p subtype = 0.01, p ratio = 0.03), SH3GL2 ( rs10756907 , p subtype = 0.02, p ratio = 0.01), HIP1R ( rs10847864 , p subtype = 0.02), RIT2 ( rs12456492 , p subtype = 0.02), and FBRSL1 ( rs11610045 , p subtype = 0.02). A PD genetic risk score integrating all 71 PD risk variants was also associated with subtype ratio (p = 0.026, ß = −0.04, 95% CI = −0.07, 0). Based on top results of our GWAS, we identify a novel suggestive association at the STK32B locus (rs2301857, p ratio = 6.6×10 −7 ), which harbors an independent risk allele for essential tremor. CONCLUSIONS Multiple PD risk alleles may also modify clinical manifestations to influence PD motor subtype. The discovery of a novel variant at STK32B suggests a possible overlap between genetic risk for essential tremor and tremor-dominant PD.