The contribution of hereditary factors to the causation of sporadic cancer is unclear. Studies of twins make it possible to estimate the overall contribution of inherited genes to the development of malignant diseases.

Abstract Population isolates such as those in Finland benefit genetic research because deleterious alleles are often concentrated on a small number of low-frequency variants (0.1% ≤ minor allele frequency < 5%). These variants survived the founding bottleneck rather than being distributed over a large number of ultrarare variants. Although this effect is well established in Mendelian genetics, its value in common disease genetics is less explored 1,2 . FinnGen aims to study the genome and national health register data of 500,000 Finnish individuals. Given the relatively high median age of participants (63 years) and the substantial fraction of hospital-based recruitment, FinnGen is enriched for disease end points. Here we analyse data from 224,737 participants from FinnGen and study 15 diseases that have previously been investigated in large genome-wide association studies (GWASs). We also include meta-analyses of biobank data from Estonia and the United Kingdom. We identified 30 new associations, primarily low-frequency variants, enriched in the Finnish population. A GWAS of 1,932 diseases also identified 2,733 genome-wide significant associations (893 phenome-wide significant (PWS), P < 2.6 × 10 –11 ) at 2,496 (771 PWS) independent loci with 807 (247 PWS) end points. Among these, fine-mapping implicated 148 (73 PWS) coding variants associated with 83 (42 PWS) end points. Moreover, 91 (47 PWS) had an allele frequency of <5% in non-Finnish European individuals, of which 62 (32 PWS) were enriched by more than twofold in Finland. These findings demonstrate the power of bottlenecked populations to find entry points into the biology of common diseases through low-frequency, high impact variants.

A genome-wide association study in 293,723 individuals identifies 74 genetic variants associated with educational attainment, which, although only explaining a small proportion of the variation in educational attainment, highlights candidate genes and pathways for further study. The level of educational attainment as measured by years of schooling completed, while strongly influenced by social and environmental factors, has also been shown to have a smaller genetic contribution. Philipp Koellinger, Peter Visscher and colleagues from the Social Science Genetic Association Consortium (SSGAC) now report a genome-wide association study in 293,723 individuals identifying 74 genetic variants associated with level of educational attainment. Although the genetic associations explain only a small proportion of the variation in educational attainment, they highlight candidate genes and pathways for further study. Educational attainment is strongly influenced by social and other environmental factors, but genetic factors are estimated to account for at least 20% of the variation across individuals1. Here we report the results of a genome-wide association study (GWAS) for educational attainment that extends our earlier discovery sample1,2 of 101,069 individuals to 293,723 individuals, and a replication study in an independent sample of 111,349 individuals from the UK Biobank. We identify 74 genome-wide significant loci associated with the number of years of schooling completed. Single-nucleotide polymorphisms associated with educational attainment are disproportionately found in genomic regions regulating gene expression in the fetal brain. Candidate genes are preferentially expressed in neural tissue, especially during the prenatal period, and enriched for biological pathways involved in neural development. Our findings demonstrate that, even for a behavioural phenotype that is mostly environmentally determined, a well-powered GWAS identifies replicable associated genetic variants that suggest biologically relevant pathways. Because educational attainment is measured in large numbers of individuals, it will continue to be useful as a proxy phenotype in efforts to characterize the genetic influences of related phenotypes, including cognition and neuropsychiatric diseases.

Objective Twin concordance data for rheumatoid arthritis (RA) on their own provide only limited insight into the relative genetic and environmental contribution to the disease. We applied quantitative genetic methods to assess the heritability of RA and to examine for evidence of differences in the genetic contribution according to sex, age, and clinical disease characteristics. Methods Data were analyzed from 2 previously published nationwide studies of twins with RA conducted in Finland and the United Kingdom. Heritability was assessed by variance components analysis. Differences in the genetic contribution by sex, age, age at disease onset, and clinical characteristics were examined by stratification. The power of the twin study design to detect these differences was examined through simulation. Results The heritability of RA was 65% (95% confidence interval [95% CI] 50–77) in the Finnish data and 53% (95% CI 40–65) in the UK data. There was no significant difference in the strength of the genetic contribution according to sex, age, age at onset, or disease severity subgroup. Both study designs had power to detect a contribution of at least 40% from the common family environment, and a difference in the genetic contribution of at least 50% between subgroups. Conclusion Genetic factors have a substantial contribution to RA in the population, accounting for ∼60% of the variation in liability to disease. Although tempered by power considerations, there is no evidence in these twin data that the overall genetic contribution to RA differs by sex, age, age at disease onset, and disease severity.

Genetic influences on psychiatric disorders transcend diagnostic boundaries, suggesting substantial pleiotropy of contributing loci. However, the nature and mechanisms of these pleiotropic effects remain unclear. We performed analyses of 232,964 cases and 494,162 controls from genome-wide studies of anorexia nervosa, attention-deficit/hyperactivity disorder, autism spectrum disorder, bipolar disorder, major depression, obsessive-compulsive disorder, schizophrenia, and Tourette syndrome. Genetic correlation analyses revealed a meaningful structure within the eight disorders, identifying three groups of inter-related disorders. Meta-analysis across these eight disorders detected 109 loci associated with at least two psychiatric disorders, including 23 loci with pleiotropic effects on four or more disorders and 11 loci with antagonistic effects on multiple disorders. The pleiotropic loci are located within genes that show heightened expression in the brain throughout the lifespan, beginning prenatally in the second trimester, and play prominent roles in neurodevelopmental processes. These findings have important implications for psychiatric nosology, drug development, and risk prediction.

Nilesh Samani and colleagues report a meta-analysis of genome-wide association studies for mean leukocyte telomere length in 37,684 individuals, with replication of selected variants in an additional 10,739 individuals. They identify seven loci associated with mean telomere length, including two that have been associated with several cancers, and also find that alleles associated with shorter telomere length were associated with a higher risk of coronary artery disease. Interindividual variation in mean leukocyte telomere length (LTL) is associated with cancer and several age-associated diseases. We report here a genome-wide meta-analysis of 37,684 individuals with replication of selected variants in an additional 10,739 individuals. We identified seven loci, including five new loci, associated with mean LTL (P < 5 × 10−8). Five of the loci contain candidate genes (TERC, TERT, NAF1, OBFC1 and RTEL1) that are known to be involved in telomere biology. Lead SNPs at two loci (TERC and TERT) associate with several cancers and other diseases, including idiopathic pulmonary fibrosis. Moreover, a genetic risk score analysis combining lead variants at all 7 loci in 22,233 coronary artery disease cases and 64,762 controls showed an association of the alleles associated with shorter LTL with increased risk of coronary artery disease (21% (95% confidence interval, 5–35%) per standard deviation in LTL, P = 0.014). Our findings support a causal role of telomere-length variation in some age-related diseases.

Recent genome-wide association (GWA) studies of lipids have been conducted in samples ascertained for other phenotypes, particularly diabetes. Here we report the first GWA analysis of loci affecting total cholesterol (TC), low-density lipoprotein (LDL) cholesterol, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol and triglycerides sampled randomly from 16 population-based cohorts and genotyped using mainly the Illumina HumanHap300-Duo platform. Our study included a total of 17,797-22,562 persons, aged 18-104 years and from geographic regions spanning from the Nordic countries to Southern Europe. We established 22 loci associated with serum lipid levels at a genome-wide significance level (P < 5 x 10(-8)), including 16 loci that were identified by previous GWA studies. The six newly identified loci in our cohort samples are ABCG5 (TC, P = 1.5 x 10(-11); LDL, P = 2.6 x 10(-10)), TMEM57 (TC, P = 5.4 x 10(-10)), CTCF-PRMT8 region (HDL, P = 8.3 x 10(-16)), DNAH11 (LDL, P = 6.1 x 10(-9)), FADS3-FADS2 (TC, P = 1.5 x 10(-10); LDL, P = 4.4 x 10(-13)) and MADD-FOLH1 region (HDL, P = 6 x 10(-11)). For three loci, effect sizes differed significantly by sex. Genetic risk scores based on lipid loci explain up to 4.8% of variation in lipids and were also associated with increased intima media thickness (P = 0.001) and coronary heart disease incidence (P = 0.04). The genetic risk score improves the screening of high-risk groups of dyslipidemia over classical risk factors.

Characterized primarily by a low body-mass index, anorexia nervosa is a complex and serious illness1, affecting 0.9–4% of women and 0.3% of men2–4, with twin-based heritability estimates of 50–60%5. Mortality rates are higher than those in other psychiatric disorders6, and outcomes are unacceptably poor7. Here we combine data from the Anorexia Nervosa Genetics Initiative (ANGI)8,9 and the Eating Disorders Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium (PGC-ED) and conduct a genome-wide association study of 16,992 cases of anorexia nervosa and 55,525 controls, identifying eight significant loci. The genetic architecture of anorexia nervosa mirrors its clinical presentation, showing significant genetic correlations with psychiatric disorders, physical activity, and metabolic (including glycemic), lipid and anthropometric traits, independent of the effects of common variants associated with body-mass index. These results further encourage a reconceptualization of anorexia nervosa as a metabo-psychiatric disorder. Elucidating the metabolic component is a critical direction for future research, and paying attention to both psychiatric and metabolic components may be key to improving outcomes. Genome-wide analyses identify eight independent loci associated with anorexia nervosa. Genetic correlations implicate both psychiatric and metabolic components in the etiology of this disorder, even after adjusting for the effects of common variants associated with body mass index.

Importance

 Estimates of familial cancer risk from population-based studies are essential components of cancer risk prediction. 

Objective

 To estimate familial risk and heritability of cancer types in a large twin cohort. 

Design, Setting, and Participants

 Prospective study of 80 309 monozygotic and 123 382 same-sex dizygotic twin individuals (N = 203 691) within the population-based registers of Denmark, Finland, Norway, and Sweden. Twins were followed up a median of 32 years between 1943 and 2010. There were 50 990 individuals who died of any cause, and 3804 who emigrated and were lost to follow-up. 

Exposures

 Shared environmental and heritable risk factors among pairs of twins. 

Main Outcomes and Measures

 The main outcome was incident cancer. Time-to-event analyses were used to estimate familial risk (risk of cancer in an individual given a twin’s development of cancer) and heritability (proportion of variance in cancer risk due to interindividual genetic differences) with follow-up via cancer registries. Statistical models adjusted for age and follow-up time, and accounted for censoring and competing risk of death. 

Results

 A total of 27 156 incident cancers were diagnosed in 23 980 individuals, translating to a cumulative incidence of 32%. Cancer was diagnosed in both twins among 1383 monozygotic (2766 individuals) and 1933 dizygotic (2866 individuals) pairs. Of these, 38% of monozygotic and 26% of dizygotic pairs were diagnosed with the same cancer type. There was an excess cancer risk in twins whose co-twin was diagnosed with cancer, with estimated cumulative risks that were an absolute 5% (95% CI, 4%-6%) higher in dizygotic (37%; 95% CI, 36%-38%) and an absolute 14% (95% CI, 12%-16%) higher in monozygotic twins (46%; 95% CI, 44%-48%) whose twin also developed cancer compared with the cumulative risk in the overall cohort (32%). For most cancer types, there were significant familial risks and the cumulative risks were higher in monozygotic than dizygotic twins. Heritability of cancer overall was 33% (95% CI, 30%-37%). Significant heritability was observed for the cancer types of skin melanoma (58%; 95% CI, 43%-73%), prostate (57%; 95% CI, 51%-63%), nonmelanoma skin (43%; 95% CI, 26%-59%), ovary (39%; 95% CI, 23%-55%), kidney (38%; 95% CI, 21%-55%), breast (31%; 95% CI, 11%-51%), and corpus uteri (27%; 95% CI, 11%-43%). 

Conclusions and Relevance

 In this long-term follow-up study among Nordic twins, there was significant excess familial risk for cancer overall and for specific types of cancer, including prostate, melanoma, breast, ovary, and uterus. This information about hereditary risks of cancers may be helpful in patient education and cancer risk counseling.