A hybrid allele between the carboxyl ester lipase gene (CEL) and its pseudogene, CELP (called CEL-HYB), generated by nonallelic homologous recombination between CEL intron 10 and CELP intron 10', was found to increase susceptibility to chronic pancreatitis in a case-control study of patients of European ancestry. We attempted to replicate this finding in 3 independent cohorts from China, Japan, and India, but failed to detect the CEL-HYB allele in any of these populations. The CEL-HYB allele might therefore be an ethnic-specific risk factor for chronic pancreatitis. An alternative hybrid allele (CEL-HYB2) was identified in all 3 Asian populations (1.7% combined carrier frequency), but was not associated with chronic pancreatitis.

The SPINK1 gene, encoding the human pancreatic secretory trypsin inhibitor, is one of the major genes involved in predisposition to chronic pancreatitis (CP). In this study we have assessed the potential functional impact of 11 SPINK1 promoter variants by means of both luciferase reporter gene assay and electrophoretic mobility shift assay (EMSA), using human pancreatic COLO-357 cells as an expression system. The 11 promoter variants were found to be separable into three distinct categories on the basis of the reporter gene assay results viz loss-of-function, gain-of-function and functionally neutral. These findings, which were validated by EMSA, concurred with data from previous deletion studies and DNase I footprinting assays. Further, binding sites for two transcription factors, HNF1 and PTF1, were newly identified within the SPINK1 promoter by virtue of their being affected by specific variants. Combining the functional data with epidemiological data (derived by resequencing the SPINK1 promoter region in French, German and Indian CP patients and controls), then allowed us to make meaningful inferences as to each variant's likely contribution to CP. We conclude that only the three promoter variants associated with a loss-of-function (ie, −53C>T, −142T>C and −147A>G) are likely to be disease-predisposing alterations.

The haplotype harboring the SPINK1 c.101A>G (p.Asn34Ser) variant (also known as rs17107315:T>C) represents the most important heritable risk factor for idiopathic chronic pancreatitis identified to date. The causal variant contained within this risk haplotype has however remained stubbornly elusive. Herein, we set out to resolve this enigma by employing a hypothesis-driven approach. First, we searched for variants in strong linkage disequilibrium (LD) with rs17107315:T>C using HaploReg v4.1. Second, we identified two candidate SNPs by visual inspection of sequences spanning all 25 SNPs found to be in LD with rs17107315:T>C, guided by prior knowledge of pancreas-specific transcription factors and their cognate binding sites. Third, employing a novel cis-regulatory module (CRM)-guided approach to further filter the two candidate SNPs yielded a solitary candidate causal variant. Finally, combining data from phylogenetic conservation and chromatin accessibility, cotransfection transactivation experiments, and population genetic studies, we suggest that rs142703147:C>A, which disrupts a PTF1L-binding site within an evolutionarily conserved HNF1A−PTF1L CRM located ∼4 kb upstream of the SPINK1 promoter, contributes to the aforementioned chronic pancreatitis risk haplotype. Further studies are required not only to improve the characterization of this functional SNP but also to identify other functional components that might contribute to this high-risk haplotype.

ABSTRACT Common SNPs are predicted to collectively explain 40-50% of phenotypic variation in human height, but identifying the specific variants and associated regions requires huge sample sizes. Here we show, using GWAS data from 5.4 million individuals of diverse ancestries, that 12,111 independent SNPs that are significantly associated with height account for nearly all of the common SNP-based heritability. These SNPs are clustered within 7,209 non-overlapping genomic segments with a median size of ~90 kb, covering ~21% of the genome. The density of independent associations varies across the genome and the regions of elevated density are enriched for biologically relevant genes. In out-of-sample estimation and prediction, the 12,111 SNPs account for 40% of phenotypic variance in European ancestry populations but only ~10%-20% in other ancestries. Effect sizes, associated regions, and gene prioritization are similar across ancestries, indicating that reduced prediction accuracy is likely explained by linkage disequilibrium and allele frequency differences within associated regions. Finally, we show that the relevant biological pathways are detectable with smaller sample sizes than needed to implicate causal genes and variants. Overall, this study, the largest GWAS to date, provides an unprecedented saturated map of specific genomic regions containing the vast majority of common height-associated variants.

Abstract A major challenge of genome-wide association studies (GWAS) is to translate phenotypic associations into biological insights. Here, we integrate a large GWAS on blood lipids involving 1.6 million individuals from five ancestries with a wide array of functional genomic datasets to discover regulatory mechanisms underlying lipid associations. We first prioritize lipid-associated genes with expression quantitative trait locus (eQTL) colocalizations, and then add chromatin interaction data to narrow the search for functional genes. Polygenic enrichment analysis across 697 annotations from a host of tissues and cell types confirms the central role of the liver in lipid levels, and highlights the selective enrichment of adipose-specific chromatin marks in high-density lipoprotein cholesterol and triglycerides. Overlapping transcription factor (TF) binding sites with lipid-associated loci identifies TFs relevant in lipid biology. In addition, we present an integrative framework to prioritize causal variants at GWAS loci, producing a comprehensive list of candidate causal genes and variants with multiple layers of functional evidence. Two prioritized genes, CREBRF and RRBP1 , show convergent evidence across functional datasets supporting their roles in lipid biology.

Abstract We analysed DNA methylation data from 30 datasets comprising 3,474 individuals, 19 tissues and 8 ethnicities at CpGs covered by the Illumina450K array. We identified 4,143 hypervariable CpGs (“hvCpGs”) with methylation in the top 5% most variable sites across multiple tissues and ethnicities. hvCpG methylation was influenced but not determined by genetic variation, and was not linked to probe reliability, epigenetic drift, age, sex or cell heterogeneity effects. hvCpG methylation tended to covary across tissues derived from different germ-layers and hvCpGs were enriched for associations with periconceptional environment, proximity to ERV1 and ERVK retrovirus elements and parent-of-origin-specific methylation. They also showed distinctive methylation signatures in monozygotic twins. Together, these properties position hvCpGs as strong candidates for studying how stochastic and/or environmentally influenced DNA methylation states which are established in the early embryo and maintained stably thereafter can influence life-long health and disease.

In humans, DNA methylation marks inherited from sperm and egg are largely erased immediately following conception, prior to construction of the embryonic methylome. Exploiting a natural experiment of cyclical seasonal variation including changes in diet and nutritional status in rural Gambia, we replicated 125 loci with a common season-of- conception methylation signature in two independent child cohorts, providing evidence of environmental effects on DNA methylation in the early embryo that persist at least until mid-childhood. Bioinformatic analysis revealed that these loci were highly enriched for metastable epialleles, parent-of-origin specific methylation and regions hypomethylated in sperm, and for H3K9me3 and H3K27me3 histone marks in multiple tissues. They tended to co-locate with endogenous retroviral (ERV1, ERVK) elements. Identified loci were influenced but not determined by measured genetic variation, notably through gene- environment interactions. To the extent that early methylation changes impact gene expression, environmental sensitivity during early embryo genomic remethylation could thus constitute a sense-record-adapt mechanism linking early environment to later phenotype.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Vitamin B12 (B12) is one of the key co-factors in One-Carbon Metabolism pathway, and its dysregulation is associated with various clinical conditions including congenital malformations, neural tube defects, and low birthweight, etc. However, the underlying molecular mechanism is scarcely studied. This study investigated the role of B12 in early embryonic development by generating a knockout of transcobalamin 2 (tcn2), a B12 transporter in zebrafish. We generated tcn2-/- zebrafish by creating premature stop codons in exon 7 and confirmed by qRT-PCR and immunoblotting. Phenotypic changes were captured, growth and survival assays were conducted at different developmental stages. B12 supplementation assay was conducted by rearing tcn2-/- embryos in embryo-medium containing 10 μM cyanocobalamin. RNA-sequencing data was generated in triplicates in embryos at 1-cell and 24 hpf stages, with and without B12 supplementation. Genes with log2FC ≥ 0.6 and adjusted p-value ≤ 0.01 were considered differentially expressed genes (DEGs) and proceeded for functional annotation and enrichment analysis. The F1 tcn2-/- embryos grew normally. However, the F2 tcn2-/- embryos remained unhatched, showed delayed somitogenesis, curved or deformed tails, abnormal yolk extension, pericardial and yolk sac edema etc., and ~70% were dead by 4 dpf. The abnormalities were partially ameliorated by B12 supplementation throughout developmental stages. Transcriptome analysis identified DEGs enriched in pathways including spliceosome, ribosome biogenesis, branched-chain amino acid degradation, lysosome, iron homeostasis, metabolic and immune response pathways, etc. We observed dysregulated expression of many genes with epigenetic functions including sfswap, ctcf, mettl3, alkbh5, and hdac, etc., in the 1-cell tcn2-/- embryos. Notably, B12 supplementation restored expression of many DEGs indicating a potential role of B12 in transcriptional regulation during embryonic development. Our study delineates the importance of B12 during embryonic development and provides interesting insights into the molecular mechanisms underlying the observed phenotypic changes.

Detection of pathogenic sequences or variants in DNA and RNA through a point-of-care diagnostic approach is valuable for rapid clinical prognosis. In recent times, CRISPR based detection of nucleic acids have provided an economical and quicker alternative to sequencing-based platforms which are often difficult to implement in the field. Here, we present FnCas9 Editor Linked Uniform Detection Assay (FELUDA) that employs a highly accurate enzymatic readout for detecting nucleotide sequences, identifying nucleobase identity and inferring zygosity with precision. We demonstrate that FELUDA output can be adapted to multiple signal detection platforms and can be quickly designed and deployed for versatile applications including rapid diagnosis during infectious disease outbreaks like COVID-19.### Competing Interest StatementD.C., S.M., M.A., R.P., A.S.A, D.S., N.S. and S.S. are authors in provisional patent applications that have been filed in relation to this work.