Major depressive disorder (MDD) is a notably complex illness with a lifetime prevalence of 14%. 1 It is often chronic or recurrent and is thus accompanied by considerable morbidity, excess mortality, substantial costs, and heightened risk of suicide. 2-7 MDD is a major cause of disability worldwide. 8 We conducted a genome-wide association (GWA) meta-analysis in 130,664 MDD cases and 330,470 controls, and identified 44 independent loci that met criteria for statistical significance. We present extensive analyses of these results which provide new insights into the nature of MDD. The genetic findings were associated with clinical features of MDD, and implicated prefrontal and anterior cingulate cortex in the pathophysiology of MDD (regions exhibiting anatomical differences between MDD cases and controls). Genes that are targets of antidepressant medications were strongly enriched for MDD association signals (P=8.5×10 −10 ), suggesting the relevance of these findings for improved pharmacotherapy of MDD. Sets of genes involved in gene splicing and in creating isoforms were also enriched for smaller MDD GWA P-values, and these gene sets have also been implicated in schizophrenia and autism. Genetic risk for MDD was correlated with that for many adult and childhood onset psychiatric disorders. Our analyses suggested important relations of genetic risk for MDD with educational attainment, body mass, and schizophrenia: the genetic basis of lower educational attainment and higher body mass were putatively causal for MDD whereas MDD and schizophrenia reflected a partly shared biological etiology. All humans carry lesser or greater numbers of genetic risk factors for MDD, and a continuous measure of risk underlies the observed clinical phenotype. MDD is not a distinct entity that neatly demarcates normalcy from pathology but rather a useful clinical construct associated with a range of adverse outcomes and the end result of a complex process of intertwined genetic and environmental effects. These findings help refine and define the fundamental basis of MDD.

Bipolar disorder is a highly heritable psychiatric disorder that features episodes of mania and depression. We performed the largest genome-wide association study to date, including 20,352 cases and 31,358 controls of European descent, with follow-up analysis of 822 sentinel variants at loci with P<1x10-4 in an independent sample of 9,412 cases and 137,760 controls. In the combined analysis, 30 loci reached genome-wide significant evidence for association, of which 20 were novel. These significant loci contain genes encoding ion channels and neurotransmitter transporters (CACNA1C, GRIN2A, SCN2A, SLC4A1), synaptic components (RIMS1, ANK3), immune and energy metabolism components. Bipolar disorder type I (depressive and manic episodes; ~73% of our cases) is strongly genetically correlated with schizophrenia whereas bipolar disorder type II (depressive and hypomanic episodes; ~17% of our cases) is more strongly correlated with major depressive disorder. These findings address key clinical questions and provide potential new biological mechanisms for bipolar disorder.

Schizophrenia (SCZ) and bipolar disorder (BD) are highly heritable disorders that share a significant proportion of common risk variation. Understanding the genetic factors underlying the specific symptoms of these disorders will be crucial for improving diagnosis, intervention and treatment. In case-control data consisting of 53,555 cases (20,129 BD, 33,426 SCZ) and 54,065 controls, we identified 114 genome-wide significant loci (GWS) when comparing all cases to controls, of which 41 represented novel findings. Two genome-wide significant loci were identified when comparing SCZ to BD and a third was found when directly incorporating functional information. Regional joint association identified a genomic region of overlapping association in BD and SCZ with disease-independent causal variants indicating a fourth region contributing to differences between these disorders. Regional SNP-heritability analyses demonstrated that the estimated heritability of BD based on the SCZ GWS regions was significantly higher than that based on the average genomic region (91 regions, p = 1.2x10-6) while the inverse was not significant (19 regions, p=0.89). Using our BD and SCZ GWAS we calculated polygenic risk scores and identified several significant correlations with: 1) SCZ subphenotypes: negative symptoms (SCZ, p=3.6x10-6) and manic symptoms (BD, p=2x10-5), 2) BD subphenotypes: psychotic features (SCZ p=1.2x10-10, BD p=5.3x10-5) and age of onset (SCZ p=7.9x10-4). Finally, we show that psychotic features in BD has significant SNP-heritability (h2snp=0.15, SE=0.06), and a significant genetic correlation with SCZ (rg=0.34) in addition there is a significant sign test result between SCZ GWAS and a GWAS of BD cases contrasting those with and without psychotic features (p=0.0038, one-side binomial test). For the first time, we have identified specific loci pointing to a potential role of 4 genes (DARS2, ARFGEF2, DCAKD and GATAD2A) that distinguish between BD and SCZ, providing an opportunity to understand the biology contributing to clinical differences of these disorders. Our results provide the best evidence so far of genomic components distinguishing between BD and SCZ that contribute directly to specific symptom dimensions.

Depression has well-established influences from genetic and environmental risk factors. This has led to the diathesis-stress theory, which assumes a multiplicative gene-by-environment interaction (GxE) effect on risk. Recently, Colodro-Conde et al. empirically tested this theory, using the polygenic risk score for major depressive disorder (PRS, genes) and stressful life events (SLE, environment) effects on depressive symptoms, identifying significant GxE effects with an additive contribution to liability. We have tested the diathesis-stress theory on an independent sample of 4 919 individuals. We identified nominally significant positive GxE effects in the full cohort (R2 = 0.08%, p = 0.049) and in women (R2 = 0.19%, p = 0.017), but not in men (R2 = 0.15%, p = 0.07). GxE effects were nominally significant, but only in women, when SLE were split into those in which the respondent plays an active or passive role (R2 = 0.15%, p = 0.038; R2 = 0.16%, p = 0.033, respectively). High PRS increased the risk of depression in participants reporting high numbers of SLE (p = 2.86 x 10-4). However, in those participants who reported no recent SLE, a higher PRS appeared to increase the risk of depressive symptoms in men (β = 0.082, p = 0.016) but had a protective effect in women (β = -0.061, p = 0.037). This difference was nominally significant (p = 0.017). Our study reinforces the evidence of additional risk in the aetiology of depression due to GxE effects. However, larger sample sizes are required to robustly validate these findings.

Abstract Background Both genetic and environmental contributions to risk of depression have been identified, but estimates of their effects are limited. Commonalities between major depressive disorder (MDD) and self-declared depression (SDD) are also unclear. Dissecting the genetic and environmental contributions to these traits and their correlation would inform the design and interpretation of genetic studies. Methods Using data from a large Scottish family-based cohort (GS:SFHS, N=21,387), we estimated the genetic and environmental contributions to MDD and SDD. Genetic effects associated with common genome-wide genetic variants (SNP heritability) and additional pedigree-associated genetic variation and Non-genetic effects associated with common environments were estimated using linear mixed modeling (LMM). Findings Both MDD and SDD had significant contributions from effects of common genetic variants, the additional genetic effect of the pedigree and the common environmental effect shared by couples. The correlation between SDD and MDD was high (r=1⋅00, se=0⋅21) for common-variant-associated genetic effects and moderate for both the additional genetic effect of the pedigree (r=0⋅58, se=0⋅08) and the couple-shared environmental effect (r=0⋅53, se=0⋅22). Interpretation Both genetics and couple-shared environmental effects were the major factors influencing liability to depression. SDD may provide a scalable alternative to MDD in studies seeking to identify common risk variants. Rarer variants and environmental effects may however differ substantially according to different definitions of depression. Funding Study supported by Wellcome Trust Strategic Award 104036/Z/14/Z. GS:SFHS funded by the Scottish Government Health Department, Chief Scientist Office, number CZD/16/6.

Stress is associated with poorer physical and mental health. To improve our understanding of this link, we performed genome-wide association studies (GWAS) of depressive symptoms and genome-wide by environment interaction studies (GWEIS) of depressive symptoms and stressful life events (SLE) in two UK population cohorts (Generation Scotland and UK Biobank). No SNP was individually significant in either GWAS, but gene-based tests identified six genes associated with depressive symptoms in UK Biobank (DCC, ACSS3, DRD2, STAG1, FOXP2 and KYNU; p < 2.77x10-6). Two SNPs with genome-wide significant GxE effects were identified by GWEIS in Generation Scotland: rs12789145 (53kb downstream PIWIL4; p = 4.95x10-9; total SLE) and rs17070072 (intronic to ZCCHC2; p = 1.46x10-8; dependent SLE). A third locus upstream CYLC2 (rs12000047 and rs12005200, p < 2.00x10-8; dependent SLE) when the joint effect of the SNP main and GxE effects was considered. GWEIS gene-based tests identified: MTNR1B with GxE effect with dependent SLE in Generation Scotland; and PHF2 with the joint effect in UK Biobank (p < 2.77x10-6). Polygenic risk scores (PRS) analyses incorporating GxE effects improved the prediction of depressive symptom scores, when using weights derived from either the UK Biobank GWAS of depressive symptoms (p = 0.01) or the PGC GWAS of major depressive disorder (p = 5.91x10-3). Using an independent sample, PRS derived using GWEIS GxE effects provided evidence of shared aetiologies between depressive symptoms and schizotypal personality, heart disease and COPD. Further such studies are required and may result in improved treatments for depression and other stress-related conditions.