Large-scale reference data sets of human genetic variation are critical for the medical and functional interpretation of DNA sequence changes. Here we describe the aggregation and analysis of high-quality exome (protein-coding region) DNA sequence data for 60,706 individuals of diverse ancestries generated as part of the Exome Aggregation Consortium (ExAC). This catalogue of human genetic diversity contains an average of one variant every eight bases of the exome, and provides direct evidence for the presence of widespread mutational recurrence. We have used this catalogue to calculate objective metrics of pathogenicity for sequence variants, and to identify genes subject to strong selection against various classes of mutation; identifying 3,230 genes with near-complete depletion of predicted protein-truncating variants, with 72% of these genes having no currently established human disease phenotype. Finally, we demonstrate that these data can be used for the efficient filtering of candidate disease-causing variants, and for the discovery of human ‘knockout’ variants in protein-coding genes. Exome sequencing data from 60,706 people of diverse geographic ancestry is presented, providing insight into genetic variation across populations, and illuminating the relationship between DNA variants and human disease. As part of the Exome Aggregation Consortium (ExAC) project, Daniel MacArthur and colleagues report on the generation and analysis of high-quality exome sequencing data from 60,706 individuals of diverse ancestry. This provides the most comprehensive catalogue of human protein-coding genetic variation to date, yielding unprecedented resolution for the analysis of very rare variants across multiple human populations. The catalogue is freely accessible and provides a critical reference panel for the clinical interpretation of genetic variants and the discovery of disease-related genes.

Coronary heart disease (CHD) is a major cause of death in Western countries. We used genome-wide association scanning to identify a 58-kilobase interval on chromosome 9p21 that was consistently associated with CHD in six independent samples (more than 23,000 participants) from four Caucasian populations. This interval, which is located near the CDKN2A and CDKN2B genes, contains no annotated genes and is not associated with established CHD risk factors such as plasma lipoproteins, hypertension, or diabetes. Homozygotes for the risk allele make up 20 to 25% of Caucasians and have a approximately 30 to 40% increased risk of CHD.

Heritable variation in complex traits is generally considered to be conferred by common DNA sequence polymorphisms. We tested whether rare DNA sequence variants collectively contribute to variation in plasma levels of highdensity lipoprotein cholesterol (HDL-C). We sequenced three candidate genes ( ABCA1, APOA1 , and LCAT ) that cause Mendelian forms of low HDL-C levels in individuals from a population-based study. Nonsynonymous sequence variants were significantly more common (16% versus 2%) in individuals with low HDL-C (<fifth percentile) than in those with high HDL-C (>95th percentile). Similar findings were obtained in an independent population, and biochemical studies indicated that most sequence variants in the low HDL-C group were functionally important. Thus, rare alleles with major phenotypic effects contribute significantly to low plasma HDL-C levels in the general population.

Approximately 7% of American adults have severe hypercholesterolemia (untreated low-density lipoprotein [LDL] cholesterol ≥190 mg/dl), which may be due to familial hypercholesterolemia (FH). Lifelong LDL cholesterol elevations in FH mutation carriers may confer coronary artery disease (CAD) risk beyond that captured by a single LDL cholesterol measurement. This study assessed the prevalence of an FH mutation among those with severe hypercholesterolemia and determined whether CAD risk varies according to mutation status beyond the observed LDL cholesterol level. Three genes causative for FH (LDLR, APOB, and PCSK9) were sequenced in 26,025 participants from 7 case-control studies (5,540 CAD case subjects, 8,577 CAD-free control subjects) and 5 prospective cohort studies (11,908 participants). FH mutations included loss-of-function variants in LDLR, missense mutations in LDLR predicted to be damaging, and variants linked to FH in ClinVar, a clinical genetics database. Among 20,485 CAD-free control and prospective cohort participants, 1,386 (6.7%) had LDL cholesterol ≥190 mg/dl; of these, only 24 (1.7%) carried an FH mutation. Within any stratum of observed LDL cholesterol, risk of CAD was higher among FH mutation carriers than noncarriers. Compared with a reference group with LDL cholesterol <130 mg/dl and no mutation, participants with LDL cholesterol ≥190 mg/dl and no FH mutation had a 6-fold higher risk for CAD (odds ratio: 6.0; 95% confidence interval: 5.2 to 6.9), whereas those with both LDL cholesterol ≥190 mg/dl and an FH mutation demonstrated a 22-fold increased risk (odds ratio: 22.3; 95% confidence interval: 10.7 to 53.2). In an analysis of participants with serial lipid measurements over many years, FH mutation carriers had higher cumulative exposure to LDL cholesterol than noncarriers. Among participants with LDL cholesterol ≥190 mg/dl, gene sequencing identified an FH mutation in <2%. However, for any observed LDL cholesterol, FH mutation carriers had substantially increased risk for CAD.

The high-density lipoprotein (HDL) cholesterol concentration is inversely related to the risk of coronary artery disease. The cholesteryl ester transfer protein (CETP) has a central role in the metabolism of this lipoprotein and may therefore alter the susceptibility to atherosclerosis.

Hugh Watkins and colleagues meta-analyze data from the UK Biobank along with recent genome-wide association studies for coronary artery disease. They identify 13 new loci that were genome-wide significant and 243 loci at a 5% false discovery rate. Genome-wide association studies (GWAS) in coronary artery disease (CAD) had identified 66 loci at 'genome-wide significance' (P < 5 × 10−8) at the time of this analysis, but a much larger number of putative loci at a false discovery rate (FDR) of 5% (refs. 1,2,3,4). Here we leverage an interim release of UK Biobank (UKBB) data to evaluate the validity of the FDR approach. We tested a CAD phenotype inclusive of angina (SOFT; ncases = 10,801) as well as a stricter definition without angina (HARD; ncases = 6,482) and selected cases with the former phenotype to conduct a meta-analysis using the two most recent CAD GWAS2,3. This approach identified 13 new loci at genome-wide significance, 12 of which were on our previous list of loci meeting the 5% FDR threshold2, thus providing strong support that the remaining loci identified by FDR represent genuine signals. The 304 independent variants associated at 5% FDR in this study explain 21.2% of CAD heritability and identify 243 loci that implicate pathways in blood vessel morphogenesis as well as lipid metabolism, nitric oxide signaling and inflammation.

Myocardial infarction (MI), a leading cause of death around the world, displays a complex pattern of inheritance. When MI occurs early in life, genetic inheritance is a major component to risk. Previously, rare mutations in low-density lipoprotein (LDL) genes have been shown to contribute to MI risk in individual families, whereas common variants at more than 45 loci have been associated with MI risk in the population. Here we evaluate how rare mutations contribute to early-onset MI risk in the population. We sequenced the protein-coding regions of 9,793 genomes from patients with MI at an early age (≤50 years in males and ≤60 years in females) along with MI-free controls. We identified two genes in which rare coding-sequence mutations were more frequent in MI cases versus controls at exome-wide significance. At low-density lipoprotein receptor (LDLR), carriers of rare non-synonymous mutations were at 4.2-fold increased risk for MI; carriers of null alleles at LDLR were at even higher risk (13-fold difference). Approximately 2% of early MI cases harbour a rare, damaging mutation in LDLR; this estimate is similar to one made more than 40 years ago using an analysis of total cholesterol. Among controls, about 1 in 217 carried an LDLR coding-sequence mutation and had plasma LDL cholesterol > 190 mg dl(-1). At apolipoprotein A-V (APOA5), carriers of rare non-synonymous mutations were at 2.2-fold increased risk for MI. When compared with non-carriers, LDLR mutation carriers had higher plasma LDL cholesterol, whereas APOA5 mutation carriers had higher plasma triglycerides. Recent evidence has connected MI risk with coding-sequence mutations at two genes functionally related to APOA5, namely lipoprotein lipase and apolipoprotein C-III (refs 18, 19). Combined, these observations suggest that, as well as LDL cholesterol, disordered metabolism of triglyceride-rich lipoproteins contributes to MI risk.

Although postmenopausal women are advised to consider their values when deliberating about potential benefits and risks of hormone therapy (HRT), feasible, effective methods of decision support in primary care have yet to be established. Using an explicit decision support framework, we developed a self-administered HRT decision aid and evaluated it in a before/after study of 94 women from six family practices. An audiotape guided women through an illustrated booklet including: detailed information about HRT benefits and risks tailored to a woman's clinical risk, and a values clarification exercise to promote informed decision making consistent with personal values. After using the decision aid participants: had better general knowledge and more realistic personal expectations of HRT benefits and risks; and, felt more certain, informed, clear about values, and supported in decision making. Women's values elicited in the clarification exercise were 84% accurate in discriminating between decisions. Women with polarized preferences at baseline did not change their minds, but were better informed. Changes in preferences occurred in the uncertain group, with equal numbers accepting or declining HRT. Most participants found the decision aid comprehensible, acceptable in length and pace, and balanced. Decision aids are useful in preparing women for decision making about this complex, personal issue.

Coronary heart disease (CHD), the commonest cause of death worldwide, is highly heritable, but the DNA sequence variations associated with elevated cardiovascular risk are largely unknown. The investigators planned a genome-wide associational study based on 100,000 single nucleotide polymorphisms and involving 3 sequential case-control comparisons made at a nominal significance threshold of P < 0.025. The study population included more than 23,000 participants from 4 Caucasian populations. Cases had severe, premature CHD starting before age 60 years and leading to coronary artery revascularization. Controls were healthy Caucasian men over age 65 and women over age 70 who lacked symptoms and a history of CHD. Individuals with diabetes or hypercholesterolemia were excluded. A 58-kilobase interval on chromosome 9p21 was consistently associated with CHD. The interval is near the CDKN2A and CDKN2B genes. It contains no annotated genes and is not associated with established CHD risk factors such as diabetes, plasma lipoproteins, or hypertension. Between 20% and 25% of Caucasians are homozygous for the risk allele, and they have an approximately 30%–40% increased risk of CHD. Mechanisms for the association between the risk allele and CHD remain incompletely understood. The allele might promote the development of atherosclerotic plaque, augment thrombogenesis, or increase the tendency of plaques to rupture. The association persisted after controlling for numerous possible confounding factors including age, gender, plasma lipid levels, blood pressure, diabetes, and plasma levels of C-reactive protein. The researchers believe that the effect of the risk allele on chromosome 9 on CHD is not mediated by established risk factors for cardiovascular disease. The present findings support the use of the whole-genome association approach for studying conditions as complex as CHD.

Abstract

 The 2021 guidelines primary panel selected clinically relevant questions and produced updated recommendations, on the basis of important new findings that have emerged since the 2016 guidelines. In patients with clinical atherosclerosis, abdominal aortic aneurysm, most patients with diabetes or chronic kidney disease, and those with low-density lipoprotein cholesterol ≥ 5 mmol/L, statin therapy continues to be recommended. We have introduced the concept of lipid/lipoprotein treatment thresholds for intensifying lipid-lowering therapy with nonstatin agents, and have identified the secondary prevention patients who have been shown to derive the largest benefit from intensification of therapy with these agents. For all other patients, we emphasize risk assessment linked to lipid/lipoprotein evaluation to optimize clinical decision-making. Lipoprotein(a) measurement is now recommended once in a patient's lifetime, as part of initial lipid screening to assess cardiovascular risk. For any patient with triglycerides ˃ 1.5 mmol/L, either non-high-density lipoprotein cholesterol or apolipoprotein B are the preferred lipid parameter for screening, rather than low-density lipoprotein cholesterol. We provide updated recommendations regarding the role of coronary artery calcium scoring as a clinical decision tool to aid the decision to initiate statin therapy. There are new recommendations on the preventative care of women with hypertensive disorders of pregnancy. Health behaviour modification, including regular exercise and a heart-healthy diet, remain the cornerstone of cardiovascular disease prevention. These guidelines are intended to provide a platform for meaningful conversation and shared-decision making between patient and care provider, so that individual decisions can be made for risk screening, assessment, and treatment.