Identifying reliable biomarkers of aging is a major goal in geroscience.While the first generation of epigenetic biomarkers of aging were developed using chronological age as a surrogate for biological age, we hypothesized that incorporation of composite clinical measures of phenotypic age that capture differences in lifespan and healthspan may identify novel CpGs and facilitate the development of a more powerful epigenetic biomarker of

Joel Hirschhorn and colleagues report results of a large-scale genome-wide association and replication study for obesity-related traits. The newly discovered loci are enriched for genes expressed in the central nervous system, and may thus contribute to weight gain by modulating food intake. Similar results are reported in a related study by Gudmar Thorleifsson and colleagues. Common variants at only two loci, FTO and MC4R, have been reproducibly associated with body mass index (BMI) in humans. To identify additional loci, we conducted meta-analysis of 15 genome-wide association studies for BMI (n > 32,000) and followed up top signals in 14 additional cohorts (n > 59,000). We strongly confirm FTO and MC4R and identify six additional loci (P < 5 × 10−8): TMEM18, KCTD15, GNPDA2, SH2B1, MTCH2 and NEGR1 (where a 45-kb deletion polymorphism is a candidate causal variant). Several of the likely causal genes are highly expressed or known to act in the central nervous system (CNS), emphasizing, as in rare monogenic forms of obesity, the role of the CNS in predisposition to obesity.

Coronary artery disease (CAD) is the commonest cause of death. Here, we report an association analysis in 63,746 CAD cases and 130,681 controls identifying 15 loci reaching genome-wide significance, taking the number of susceptibility loci for CAD to 46, and a further 104 independent variants (r(2) < 0.2) strongly associated with CAD at a 5% false discovery rate (FDR). Together, these variants explain approximately 10.6% of CAD heritability. Of the 46 genome-wide significant lead SNPs, 12 show a significant association with a lipid trait, and 5 show a significant association with blood pressure, but none is significantly associated with diabetes. Network analysis with 233 candidate genes (loci at 10% FDR) generated 5 interaction networks comprising 85% of these putative genes involved in CAD. The four most significant pathways mapping to these networks are linked to lipid metabolism and inflammation, underscoring the causal role of these activities in the genetic etiology of CAD. Our study provides insights into the genetic basis of CAD and identifies key biological pathways.

It was unknown whether plasma protein levels can be estimated based on DNA methylation (DNAm) levels, and if so, how the resulting surrogates can be consolidated into a powerful predictor of lifespan. We present here, seven DNAm-based estimators of plasma proteins including those of plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) and growth differentiation factor 15. The resulting predictor of lifespan, DNAm GrimAge (in units of years), is a composite biomarker based on the seven DNAm surrogates and a DNAm-based estimator of smoking pack-years. Adjusting DNAm GrimAge for chronological age generated novel measure of epigenetic age acceleration, AgeAccelGrim.Using large scale validation data from thousands of individuals, we demonstrate that DNAm GrimAge stands out among existing epigenetic clocks in terms of its predictive ability for time-to-death (Cox regression P=2.0E-75), time-to-coronary heart disease (Cox P=6.2E-24), time-to-cancer (P= 1.3E-12), its strong relationship with computed tomography data for fatty liver/excess visceral fat, and age-at-menopause (P=1.6E-12). AgeAccelGrim is strongly associated with a host of age-related conditions including comorbidity count (P=3.45E-17). Similarly, age-adjusted DNAm PAI-1 levels are associated with lifespan (P=5.4E-28), comorbidity count (P= 7.3E-56) and type 2 diabetes (P=2.0E-26). These DNAm-based biomarkers show the expected relationship with lifestyle factors including healthy diet and educational attainment.Overall, these epigenetic biomarkers are expected to find many applications including human anti-aging studies.

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.

Epigenetic biomarkers of aging (the "epigenetic clock") have the potential to address puzzling findings surrounding mortality rates and incidence of cardio-metabolic disease such as: (1) women consistently exhibiting lower mortality than men despite having higher levels of morbidity; (2) racial/ethnic groups having different mortality rates even after adjusting for socioeconomic differences; (3) the black/white mortality cross-over effect in late adulthood; and (4) Hispanics in the United States having a longer life expectancy than Caucasians despite having a higher burden of traditional cardio-metabolic risk factors.We analyzed blood, saliva, and brain samples from seven different racial/ethnic groups. We assessed the intrinsic epigenetic age acceleration of blood (independent of blood cell counts) and the extrinsic epigenetic aging rates of blood (dependent on blood cell counts and tracks the age of the immune system). In blood, Hispanics and Tsimane Amerindians have lower intrinsic but higher extrinsic epigenetic aging rates than Caucasians. African-Americans have lower extrinsic epigenetic aging rates than Caucasians and Hispanics but no differences were found for the intrinsic measure. Men have higher epigenetic aging rates than women in blood, saliva, and brain tissue.Epigenetic aging rates are significantly associated with sex, race/ethnicity, and to a lesser extent with CHD risk factors, but not with incident CHD outcomes. These results may help elucidate lower than expected mortality rates observed in Hispanics, older African-Americans, and women.

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.

Aging | doi:10.18632/aging.101168. Austin Quach, Morgan E. Levine, Toshiko Tanaka, Ake T. Lu, Brian H. Chen, Luigi Ferrucci, Beate Ritz, Stefania Bandinelli, Marian L. Neuhouser, Jeannette M. Beasley, Linda Snetselaar, Robert B. Wallace, Philip S. Tsao, Devin Absher, Themistocles L. Assimes, James D. Stewart, Yun Li, Lifang Hou, Andrea A. Baccarelli, Eric A. Whitsel, Steve Horvath

The Million Veteran Program (MVP) was established in 2011 as a national research initiative to determine how genetic variation influences the health of US military veterans. Here we genotyped 312,571 MVP participants using a custom biobank array and linked the genetic data to laboratory and clinical phenotypes extracted from electronic health records covering a median of 10.0 years of follow-up. Among 297,626 veterans with at least one blood lipid measurement, including 57,332 black and 24,743 Hispanic participants, we tested up to around 32 million variants for association with lipid levels and identified 118 novel genome-wide significant loci after meta-analysis with data from the Global Lipids Genetics Consortium (total n > 600,000). Through a focus on mutations predicted to result in a loss of gene function and a phenome-wide association study, we propose novel indications for pharmaceutical inhibitors targeting PCSK9 (abdominal aortic aneurysm), ANGPTL4 (type 2 diabetes) and PDE3B (triglycerides and coronary disease). Analysis of genetic data and blood lipid measurements from over 300,000 participants in the Million Veteran Program identifies new associations for blood lipid traits.

Summary

Background

 We tested whether genetic factors distinctly contribute to either development of coronary atherosclerosis or, specifically, to myocardial infarction in existing coronary atherosclerosis. 

Methods

 We did two genome-wide association studies (GWAS) with coronary angiographic phenotyping in participants of European ancestry. To identify loci that predispose to angiographic coronary artery disease (CAD), we compared individuals who had this disorder (n=12 393) with those who did not (controls, n=7383). To identify loci that predispose to myocardial infarction, we compared patients who had angiographic CAD and myocardial infarction (n=5783) with those who had angiographic CAD but no myocardial infarction (n=3644). 

Findings

 In the comparison of patients with angiographic CAD versus controls, we identified a novel locus, ADAMTS7 (p=4·98×10⁻¹³). In the comparison of patients with angiographic CAD who had myocardial infarction versus those with angiographic CAD but no myocardial infarction, we identified a novel association at the ABO locus (p=7·62×10⁻⁹). The ABO association was attributable to the glycotransferase-deficient enzyme that encodes the ABO blood group O phenotype previously proposed to protect against myocardial infarction. 

Interpretation

 Our findings indicate that specific genetic predispositions promote the development of coronary atherosclerosis whereas others lead to myocardial infarction in the presence of coronary atherosclerosis. The relation to specific CAD phenotypes might modify how novel loci are applied in personalised risk assessment and used in the development of novel therapies for CAD. 

Funding

 The PennCath and MedStar studies were supported by the Cardiovascular Institute of the University of Pennsylvania, by the MedStar Health Research Institute at Washington Hospital Center and by a research grant from GlaxoSmithKline. The funding and support for the other cohorts contributing to the paper are described in the webappendix.