Using the ImmunoChip custom genotyping array, we analyzed 14,498 subjects with multiple sclerosis and 24,091 healthy controls for 161,311 autosomal variants and identified 135 potentially associated regions (P < 1.0 × 10(-4)). In a replication phase, we combined these data with previous genome-wide association study (GWAS) data from an independent 14,802 subjects with multiple sclerosis and 26,703 healthy controls. In these 80,094 individuals of European ancestry, we identified 48 new susceptibility variants (P < 5.0 × 10(-8)), 3 of which we found after conditioning on previously identified variants. Thus, there are now 110 established multiple sclerosis risk variants at 103 discrete loci outside of the major histocompatibility complex. With high-resolution Bayesian fine mapping, we identified five regions where one variant accounted for more than 50% of the posterior probability of association. This study enhances the catalog of multiple sclerosis risk variants and illustrates the value of fine mapping in the resolution of GWAS signals.

Genetic roots of multiple sclerosis The genetics underlying who develops multiple sclerosis (MS) have been difficult to work out. Examining more than 47,000 cases and 68,000 controls with multiple genome-wide association studies, the International Multiple Sclerosis Genetics Consortium identified more than 200 risk loci in MS (see the Perspective by Briggs). Focusing on the best candidate genes, including a model of the major histocompatibility complex region, the authors identified statistically independent effects at the genome level. Gene expression studies detected that every major immune cell type is enriched for MS susceptibility genes and that MS risk variants are enriched in brain-resident immune cells, especially microglia. Up to 48% of the genetic contribution of MS can be explained through this analysis. Science , this issue p. eaav7188 ; see also p. 1383

Haplotype-specific alternative splicing of the endoplasmic reticulum (ER) aminopeptidase type 2 (ERAP2) gene results in either full-length (FL, haplotype A) or alternatively spliced (AS, haplotype B) mRNA. As ERAP2 trims peptides loaded on major histocompatibility complex (MHC) class I and CD8 T lymphocytes protect against viral infections, we analysed its role in resistance to HIV-1 infection.ERAP2 polymorphisms were genotyped using a TaqMan probe, and human leukocyte antigen (HLA) typing of class-I HLAB locus was performed by single specific primers-polymerase chain reaction method. To verify whether ERAP2 genotype influences susceptibility to HIV-1 infection in vitro we performed HIV-1 infection assay. We evaluated antigen presentation pathway with PCR array and the viral antigen p24 with ELISA.Genotype analysis in 104 HIV-1-exposed seronegative individuals (HESNs) exposed to HIV through IDU-HESN and 130 controls from Spain indicated that hapA protects from HIV infection. Meta-analysis with an Italian cohort of sexually exposed HESN yielded a P value of 7.6 × 10. HLAB typing indicated that the HLA-B*57 allele is significantly more common than expected among HESN homozygous for haplotype A (homoA). Data obtained in a cohort of 139 healthy Italian controls showed that following in-vitro HIV-1 infection the expression of ERAP2-FL and a number of genes involved in antigen presentation as well as of MHC class I on the surface of CD45 cells was significantly increased in homoA cells; notably, homoA peripheral blood mononuclear cells, but not isolated CD4 cells, were less susceptible to HIV-1 infection.ERAP2 hapA is correlated with resistance to HIV-1 infection, possibly secondarily to its effect on antigen processing and presentation.

Activation of the purinergic receptor P2X7 (P2X7R) is believed to be deleterious in autoimmune diseases and it was hypothesized to play a role in the pathogenesis of MS. P2X7R is an ATP-gated non-selective cationic channel; its activation can be driven by high concentrations of ATP and leads to the generation of large, cytolytic conductance pores. P2X7R activation can also result in apoptosis as a consequence of the activation of the caspase cascade via P2X7R-dependent stimulation of the NLRP3 inflammasome. We measured P2X7R in oligodendrocyte derived extracellular vesicles (ODEVs) in MS patients and in healthy subjects. Sixty-eight MS patients (50 relapsing-remitting, RR-MS, 18 primary progressive, PP-MS) and 57 healthy controls (HC) were enrolled. ODEVs were enriched from serum by a double step immunoaffinity method using an anti OMGp (oligodendrocyte myelin glycoprotein) antibody. P2X7R concentration was measured in ODEVs lysates by ELISA. One-way Anova test showed that P2X7R in ODEVs is significantly higher in PP-MS (mean: 1742.89 pg/mL) compared both to RR-MS (mean: 1277.33 pg/mL) (p < 0.001) and HC (mean: 879.79 pg/mL) (p < 0.001). Comparison between RR-MS and HC was also statistically significant (p < 0.001). Pearson's correlations showed that P2RX7 in ODEVs was positively correlated with EDSS (p = 0.002, r = 0.38, 0.15-0.57 95% CI) and MSSS (p = 0.004, r = 0.34, 0.12-0.54 95% CI) scores, considering MS patients together (PP-MS + RR-MS) and with disease duration in PP-MS group (p = 0.02, r = 0.53, 0.09-0.80 95% CI). Results suggest that ODEVs-associated P2X7R levels could be a biomarker for MS.

Multiple sclerosis is a common, complex neurological disease, where almost 20% of risk heritability can be attributed to common genetic variants, including >230 identified by genome-wide association studies (Patsopoulos et al., 2017). Multiple strands of evidence suggest that the majority of the remaining heritability is also due to the additive effects of individual variants, rather than epistatic interactions between these variants, or mutations exclusive to individual families. Here, we show in 68,379 cases and controls that as much as 5% of this heritability is explained by low-frequency variation in gene coding sequence. We identify four novel genes driving MS risk independently of common variant signals, which highlight a key role for regulatory T cell homeostasis and regulation, IFNγ biology and NFκB signaling in MS pathogenesis. As low-frequency variants do not show substantial linkage disequilibrium with other variants, and as coding variants are more interpretable and experimentally tractable than non-coding variation, our discoveries constitute a rich resource for dissecting the pathobiology of MS.

We assembled and analyzed genetic data of 47,351 multiple sclerosis (MS) subjects and 68,284 control subjects and establish a reference map of the genetic architecture of MS that includes 200 autosomal susceptibility variants outside the major histocompatibility complex (MHC), one chromosome X variant, and 32 independent associations within the extended MHC. We used an ensemble of methods to prioritize up to 551 potentially associated MS susceptibility genes, that implicate multiple innate and adaptive pathways distributed across the cellular components of the immune system. Using expression profiles from purified human microglia, we do find enrichment for MS genes in these brain-resident immune cells. Thus, while MS is most likely initially triggered by perturbation of peripheral immune responses the functional responses of microglia and other brain cells are also altered and may have a role in targeting an autoimmune process to the central nervous system.