Leber congenital amaurosis (LCA) is one of the main causes of childhood blindness. To date, mutations in eight genes have been described, which together account for ∼45% of LCA cases. We localized the genetic defect in a consanguineous LCA-affected family from Quebec and identified a splice defect in a gene encoding a centrosomal protein (CEP290). The defect is caused by an intronic mutation (c.2991+1655A→G) that creates a strong splice-donor site and inserts a cryptic exon in the CEP290 messenger RNA. This mutation was detected in 16 (21%) of 76 unrelated patients with LCA, either homozygously or in combination with a second deleterious mutation on the other allele. CEP290 mutations therefore represent one of the most frequent causes of LCA identified so far. Leber congenital amaurosis (LCA) is one of the main causes of childhood blindness. To date, mutations in eight genes have been described, which together account for ∼45% of LCA cases. We localized the genetic defect in a consanguineous LCA-affected family from Quebec and identified a splice defect in a gene encoding a centrosomal protein (CEP290). The defect is caused by an intronic mutation (c.2991+1655A→G) that creates a strong splice-donor site and inserts a cryptic exon in the CEP290 messenger RNA. This mutation was detected in 16 (21%) of 76 unrelated patients with LCA, either homozygously or in combination with a second deleterious mutation on the other allele. CEP290 mutations therefore represent one of the most frequent causes of LCA identified so far. Leber congenital amaurosis (LCA [MIM 204000]) is a severe retinal dystrophy, causing blindness or severe visual impairment at birth or during the first months of life. LCA is generally inherited in an autosomal recessive manner and is genetically heterogeneous. To date, mutations in eight genes (AIPL1, CRB1, CRX, GUCY2D, IMPDH1, RDH12, RPE65, and RPGRIP1) have been found to be associated with LCA.1Cremers FPM van den Hurk JAJM den Hollander AI Molecular genetics of Leber congenital amaurosis.Hum Mol Genet. 2002; 11: 1169-1176Crossref PubMed Scopus (173) Google Scholar, 2Janecke AR Thompson DA Utermann G Becker C Hübner CA Schmid E McHenry CL Nair AR Rüschendorf F Heckenlively J Wissinger B Nürnberg P Gal A Mutations in RDH12 encoding a photoreceptor cell retinol dehydrogenase cause childhood-onset severe retinal dystrophy.Nat Genet. 2004; 36: 850-854Crossref PubMed Scopus (187) Google Scholar, 3Bowne SJ Sullivan LS Mortimer SE Hedstrom L Zhu J Spellicy CJ Gire AI Hughbanks-Wheaton D Birch DG Lewis RA Heckenlively JR Daiger SP Spectrum and frequency of mutations in IMPDH1 associated with autosomal dominant retinitis pigmentosa and Leber congenital amaurosis.Invest Ophthalmol Vis Sci. 2006; 47: 34-42Crossref PubMed Scopus (121) Google Scholar Mutations in each of these genes have been identified in 2%–15% of patients with LCA, and, together, these eight genes account for ∼45% of all LCA cases.4Hanein S Perrault I Gerber S Tanguy G Barbet F Ducroq D Calvas P Dollfus H Hamel C Lopponen T Munier F Santos L Shalev S Zafeiriou D Dufier J-L Munnich A Rozet J-M Kaplan J Leber congenital amaurosis: comprehensive survey of the genetic heterogeneity, refinement of the clinical definition, and genotype-phenotype correlations as a strategy for molecular diagnosis.Hum Mutat. 2004; 23: 306-317Crossref PubMed Scopus (284) Google Scholar, 5Zernant J Kulm M Dharmaraj S den Hollander AI Perrault I Preising MN Lorenz B Kaplan J Cremers FPM Maumenee I Koenekoop RK Allikmets R Genotyping microarray (disease chip) for Leber congenital amaurosis: detection of modifier alleles.Invest Ophthalmol Vis Sci. 2005; 46: 3052-3059Crossref PubMed Scopus (138) Google Scholar, 6Yzer S Leroy BP De Baere E de Ravel TJ Zonneveld MN Voesenek K Kellner U Martinez Ciriano JP de Faber J-THN Rohrschneider K Roepman R den Hollander AI Cruysberg JR Meire F Casteels I van Moll-Ramirez NG Allikmets R van den Born LI Cremers FPM Microarray-based mutation detection and phenotypic characterization of patients with Leber congenital amaurosis.Invest Ophthalmol Vis Sci. 2006; 47: 1167-1176Crossref PubMed Scopus (78) Google Scholar, 7Dharmaraj SR Silva ER Pina AL Li YY Yang JM Carter CR Loyer MK El Hilali HK Traboulsi EK Sundin OK Zhu DK Koenekoop RK Maumenee IH Mutational analysis and clinical correlation in Leber congenital amaurosis.Ophthalmic Genet. 2000; 21: 135-150Crossref PubMed Google Scholar, 8Lotery AJ Namperumalsamy P Jacobson SG Weleber RG Fishman GA Musarella MA Hoyt CS Héon E Levin A Jan J Lam B Carr RE Franklin A Radha S Andorf JL Sheffield VC Stone EM Mutation analysis of 3 genes in patients with Leber congenital amaurosis.Arch Ophthalmol. 2000; 118: 538-543Crossref PubMed Scopus (135) Google Scholar We ascertained a consanguineous French Canadian family with four sibs affected by LCA (fig. 1A), and we excluded the involvement of all known LCA genes except IMPDH1. A genomewide linkage scan was performed to localize the causative gene defect. The four affected siblings were genotyped with 11,555 SNPs spread throughout the genome (Affymetrix GeneChip Human Mapping 10K Array). Multipoint linkage analysis was performed with Allegro9Gudbjartsson DF Jonasson K Frigge ML Kong A Allegro, a new computer program for multipoint linkage analysis.Nat Genet. 2000; 25: 12-13Crossref PubMed Scopus (674) Google Scholar version 1.2c in the easyLINKAGE-Plus software package,10Hoffmann K Lindner TH easyLINKAGE-Plus: automated linkage analyses using large-scale SNP data.Bioinformatics. 2005; 21: 3565-3567Crossref PubMed Scopus (144) Google Scholar with use of the white allele frequencies. We identified four chromosomal intervals with multipoint LOD scores >2. All four regions were analyzed with polymorphic CA-repeat markers in the mother, the four affected sibs, and five unaffected sibs. Haplotype analysis excluded two of these regions. The highest multipoint LOD scores (2.9 and 3.0) were obtained at two chromosomal intervals: 12q21-q22 (rs950017–rs1385060) and 15q26 (rs1384739–rs725213). The region on chromosome 15 contained only one gene (MCTP2), which encoded a multiple C2-domain transmembrane protein. The coding exons and splice junctions were analyzed for mutations, but only known variants were detected. The region on chromosome 12 contained 15 genes, including CEP290 (or NPHP6 [MIM 610142]) (fig. 1A). Mutations in this gene have recently been associated with pleiotropic forms of Joubert syndrome.11Sayer JA Otto EA O’toole JF Nurnberg G Kennedy MA Becker C Hennies HC et al.The centrosomal protein nephrocystin-6 is mutated in Joubert syndrome and activates transcription factor ATF4.Nat Genet. 2006; 38: 674-681Crossref PubMed Scopus (452) Google Scholar, 12Valente EM Silhavy JL Brancati F Barrano G Krishnaswami SR Castori M Lancaster MA Boltshauser E Boccone L Al-Gazali L Fazzi E Signorini S Louie CM Bellacchio E International Joubert Syndrome Related Disorders Study Group Bertini E Dallapiccola B Gleeson JG Mutations in CEP290, which encodes a centrosomal protein, cause pleiotropic forms of Joubert syndrome.Nat Genet. 2006; 38: 623-625Crossref PubMed Scopus (317) Google Scholar Joubert syndrome is an autosomal recessive disorder characterized by neurological features, including psychomotor delay, hypotonia, and ataxia. A typical neuroradiological feature of Joubert syndrome is the “molar tooth sign,” indicating hypoplasia or aplasia of the cerebellar vermis. In addition to neurological features, patients with Joubert syndrome can develop nephronophthisis and retinal dystrophy. The clinical spectrum of Joubert syndrome associated with CEP290 mutations is broad. Neurological symptoms typical of Joubert syndrome are present in all patients, but renal disease is either severe or absent. All analyzed patients have congenital amaurosis or retinitis pigmentosa. Nearly all patients carry nonsense or frameshift mutations on both alleles. An in-frame deletion in the Cep290 gene was also recently associated with early-onset retinal degeneration in the rd16 mouse.13Chang B Khanna H Hawes N Jimeno D He S Lillo C Parapuram SK Cheng H Scott A Hurd RE Sayer JA Otto EA Attanasio M O’toole JF Jin G Shou C Hildebrandt F Williams DS Heckenlively JR Swaroop A In-frame deletion in a novel centrosomal/ciliary protein CEP290/NPHP6 perturbs its interaction with RPGR and results in early-onset retinal degeneration in the rd16 mouse.Hum Mol Genet. 2006; 15: 1847-1857Crossref PubMed Scopus (302) Google Scholar After extensive evaluation, no gross brain or kidney pathology could be detected in these mice. CEP290 localizes to the centrosomes of dividing cells and to the connecting cilium of photoreceptors. CEP290 associates with several microtubule-based transport proteins, including RPGR, a protein that is mutated in patients with X-linked retinitis pigmentosa and cone-rod dystrophy. The affected individuals of the French Canadian LCA-affected family were all blind or severely visually impaired at birth and showed wandering nystagmus since age ∼6 wk. Patient IV-7 was first seen by us when he was age 43 years, and we observed that he had light-perception vision, with the oculodigital sign and enophthalmos. We also noted mild microphthalmia, a hyperopic refraction, marked keratoconus, dense white cataracts, ectopia lentis, and a pigmentary retinal degeneration with nummular pigmentations. Visual function was remarkably variable in the four affected sibs, ranging from light perception in patients IV-6 and IV-7 to more functional vision (20/150 acuities) in patient IV-8 and tunnel vision (30°) with 20/80 acuities in patient IV-9. The retinal aspect of patient IV-8, who has a myopic astigmatic refraction, is shown in figure 1B–1E. Two of the four affected sibs (IV-6 and IV-7) experienced seizures, which is not typical for Joubert syndrome, and had no other neurological symptoms. All four affected sibs had normal cognitive function. Detailed CT scanning (repeated five times) in patient IV-7 revealed no molar-tooth sign, no cerebellar atrophy, and no structural signs of Joubert syndrome (fig. 1F and 1G). The proband and the affected sibs are now in their 40s and 50s and have never exhibited any clinical signs of renal disease. Patient IV-6 had normal kidneys on renal ultrasound at age 51 years (fig. 1H and 1I). Because of its function and the phenotype of rd16 mice, we considered CEP290 to be an excellent candidate gene for LCA in this French Canadian family. We sequenced all 53 coding exons and splice junctions and detected only one synonymous sequence variant (c.2055T→C [p.A685A]) in exon 21, which was not a known SNP. Since the variant is located between the splice-donor site and a predicted exonic splice enhancer (RESCUE-ESE14Fairbrother WG Yeh RF Sharp PA Burge CB Predictive identification of exonic splicing enhancers in human genes.Science. 2002; 297: 1007-1013Crossref PubMed Scopus (847) Google Scholar), we reasoned that it may have an effect on the splicing of this exon. However, RT-PCR performed on RNA isolated from an Epstein-Barr virus–immortalized lymphoblastoid cell line of patient IV-6 did not reveal aberrant splicing of exon 21. Subsequently, we analyzed the complete CEP290 mRNA by RT-PCR, using 21 overlapping primer sets. An aberrant splice product was detected with a primer set designed to amplify exons 26–29 (fig. 2A). Sequencing of the product revealed the insertion of a 128-bp cryptic exon between exons 26 and 27, which introduces a stop codon immediately downstream of exon 26 (fig. 2B). Notably, a small amount of wild-type product is still present in the affected individuals. The aberrant splice product was not detected in eight control individuals (fig. 2 A). The sequence of the cryptic exon is located in intron 26, 1.5 kb downstream of exon 26, and contains part of an Alu element. In the wild-type sequence, the exon is preceded by a strong splice-acceptor site (splice prediction score 0.93), but no splice-donor site is predicted (NNSPLICE version 0.9; BDGP Splice Site Prediction by Neural Network Web site).15Reese MG Eeckman FH Kulp D Haussler D Improved splice site detection in Genie.J Comput Biol. 1997; 4: 311-323Crossref PubMed Scopus (1377) Google Scholar We sequenced the genomic DNA surrounding the cryptic exon in patient IV-6 and detected an A→G transition 5 bp downstream of the cryptic exon (c.2991+1655A→G) (fig. 2C). The mutation creates a strong splice-donor site (splice prediction score 0.90), which presumably leads to efficient splicing of the cryptic exon into the CEP290 mRNA. The mutation segregates with the disease in the family (fig. 2D). To determine whether this mutation could be a common cause of LCA, we screened 76 unrelated patients with LCA for the c.2991+1655A→G mutation by allele-specific PCR.16Little S Amplification-refractory mutation system (ARMS) analysis of point mutations.in: Boyle AL Current protocols in human genetics. John Wiley & Sons, New York2000: 9.8.1-9.8.12Google Scholar The involvement of known LCA genes was previously excluded in these patients by microarray-based mutation detection6Yzer S Leroy BP De Baere E de Ravel TJ Zonneveld MN Voesenek K Kellner U Martinez Ciriano JP de Faber J-THN Rohrschneider K Roepman R den Hollander AI Cruysberg JR Meire F Casteels I van Moll-Ramirez NG Allikmets R van den Born LI Cremers FPM Microarray-based mutation detection and phenotypic characterization of patients with Leber congenital amaurosis.Invest Ophthalmol Vis Sci. 2006; 47: 1167-1176Crossref PubMed Scopus (78) Google Scholar and/or comprehensive heteroduplex analysis. Strikingly, 4 patients were homozygous for the mutation, and 12 were heterozygous for c.2991+1655A→G (table 1). The mutation was not detected in 223 French Canadian controls, and 1 of 248 Dutch control individuals was found to be heterozygous for the mutation.Table 1CEP290 Mutations in Patients with LCAAllele 1Allele 2PatientCountryMutationEffectMutationEffect12832Netherlandsc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.2991+1655A→Gp.Cys998X13168Germanyc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.2249T→Gp.Leu750X14964Germanyc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.7341dupAp.Leu2448ThrfsX715103Germanyc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.2118_2122dupTCAGCp.Thr709SerfsX815212Germanyc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.5866G→Tp.Glu1956X16317Netherlandsc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.2991+1655A→Gp.Cys998X17971Netherlandsc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.3814C→Tp.Arg1272X20152Netherlandsc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.679_680delGAp.Glu227SerfsX121365Netherlandsc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.2991+1655A→Gp.Cys998X21393Netherlandsc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.265dupAp.Thr89AsnfsX121918Netherlandsc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.180+1G→TSplice defect27228Canadac.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.2991+1655A→Gp.Cys998X27242Canadac.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.1550delTp.Leu517X27245Canadac.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.4115_4116delTAp.Ile1372LysfsX427246Canadac.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.4966G→Tp.Glu1656X27250Italyc.2991+1655A→Gp.Cys998Xc.5813_5817delCTTTAp.Thr1938AsnfsX15 Open table in a new tab These results indicate that the c.2991+1655A→G mutation is an important cause of LCA and may explain up to 21% of LCA cases. Under the assumptions of an overall incidence of LCA of 1/100,000 individuals in the white population and the involvement of CEP290 mutations in 10% of patients with LCA, the Hardy-Weinberg equation predicts a total CEP290 mutant allele frequency of 1/1,000 and a carrier frequency of 1/500 individuals. Under the assumption that the c.2991+1655A→G variant constitutes two-thirds of all mutant alleles, a carrier frequency of 1/750 individuals is predicted. If CEP290 variants underlie 30% of LCA cases, a carrier frequency of 1/433 individuals is predicted. The 12 patients who were heterozygous for c.2991+1655A→G were analyzed for additional mutations in the 53 coding exons and splice junctions of CEP290 by heteroduplex analysis and/or direct sequencing. In all patients, we detected a heterozygous mutation on the other allele (table 1). Five mutations introduce a premature stop codon, six lead to a frameshift, and one affects the invariable GT dinucleotide of the splice-donor site of exon 3. In nine families in which two CEP290 mutations were identified, family members were available for segregation analysis. In all nine families, segregation of the variants as expected for autosomal recessive inheritance was observed (fig. 3). Patients had no neurological symptoms typical of Joubert syndrome, had normal cognitive function, and showed no clinical signs of renal disease. Patient 21393 had abnormal proprioception but was otherwise healthy. Clinical details of four representative patients are given below. Patient 27245 is a male baby who was first seen by us when he was age 10 mo. His head circumference was found to be large by a pediatrician, and he underwent magnetic resonance imaging and ultrasound of the brain, which were found to be normal by a pediatric neuroradiologist. Ultrasound studies of both kidneys also had normal findings. On ophthalmic evaluation, we found that the child had no fixation and did not follow a near target. He exhibited the oculodigital sign, and refractions revealed a marked hyperopia. Retinal examination showed narrow vessels, mottled retinal pigment epithelium, and multiple white intraretinal dots. Electroretinogram (ERG) testing revealed nondetectable rod and cone responses. Patient 27242 also had a completely normal brain CT. On eye examination at age 7 mo, no visual behavior was seen, and there was no fixation and no following of a target. She exhibited the oculodigital sign, nystagmus, and high hyperopia. The retinal appearance was essentially normal, with mild vascular attenuation. The ERG signals were nondetectable. At age 18 mo, patient 27246 did not exhibit visual behavior and had wandering nystagmus, the oculodigital sign, high hyperopia, and nondetectable ERG signals. The retinal appearance was essentially normal. Patient 27250 was also blind at birth, with light-perception vision, and we documented posterior pole cataracts, keratoconus, and nondetectable ERG signals. The CEP290 c.2991+1655A→G mutation was detected in 16 (21%) of 76 unrelated patients with LCA and thus represents one of the most frequent causes of LCA identified so far. Patients carrying this mutation originate from various geographic regions, including Canada, Germany, The Netherlands, and Italy. The mutation leads to aberrant splicing, but a small amount of correctly spliced product is still present, which suggests that this may be sufficient for normal cerebellar and renal function but not for correct function of the photoreceptors. Complete loss of function of both CEP290 alleles leads to Joubert syndrome, whereas patients with LCA have a small amount of residual CEP290 activity. This dosage-dependent mechanism is similar to earlier findings for the ABCA4 gene, implicated in Stargardt disease, cone-rod dystrophy, and retinitis pigmentosa, and for the USH2A gene, which has been associated with nonsyndromic retinitis pigmentosa and Usher syndrome.17Cremers FPM van de Pol TJR van Driel M den Hollander AI van Haren FJJ Knoers NVAM Tijmes N Bergen AAB Rohrschneider K Blankenagel A Pinckers AJLG Deutman AF Hoyng CB Autosomal recessive retinitis pigmentosa and cone-rod dystrophy caused by splice site mutations in the Stargardt’s disease gene ABCR.Hum Mol Genet. 1998; 7: 355-362Crossref PubMed Scopus (460) Google Scholar, 18Rivolta C Sweklo EA Berson EL Dryja TP Missense mutation in the USH2A gene: association with recessive retinitis pigmentosa without hearing loss.Am J Hum Genet. 2000; 66: 1975-1978Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (211) Google Scholar We thank Dr. A. de Brouwer and Dr. R. Roepman, for their helpful discussions, and C. Beumer and S. van der Velde-Visser, for excellent technical assistance. We thank all the LCA families involved and C. Robert and R. Pigeon for coordinating the visits. We are indebted to Dr. L. Carpineta, a pediatric neuroradiologist, for critically evaluating the brain CT scans and the renal ultrasounds of the proband and the affected sibling. We thank photographer C. Riopel, for the retinal photos, and Drs. I. van den Burgt and H. Kroes, for consulting on the patients. This work was supported by the Netherlands Organisation for Scientific Research (grant 916.56.160 [to A.I.d.H.]), the British Retinitis Pigmentosa Society (grant GR543 [to A.I.d.H. and F.P.M.C.]), Stichting Wetenschappelijk Onderzoek Oogziekenhuis (to L.I.v.d.B., A.I.d.H., and F.P.M.C.), the Foundation Fighting Blindness Canada (to R.K.K. and F.P.M.C.), and the Fonds de la Recherche en Santé Québec (to R.K.K.).

Height is a highly heritable, classic polygenic trait with approximately 700 common associated variants identified through genome-wide association studies so far. Here, we report 83 height-associated coding variants with lower minor-allele frequencies (in the range of 0.1–4.8%) and effects of up to 2 centimetres per allele (such as those in IHH, STC2, AR and CRISPLD2), greater than ten times the average effect of common variants. In functional follow-up studies, rare height-increasing alleles of STC2 (giving an increase of 1–2 centimetres per allele) compromised proteolytic inhibition of PAPP-A and increased cleavage of IGFBP-4 in vitro, resulting in higher bioavailability of insulin-like growth factors. These 83 height-associated variants overlap genes that are mutated in monogenic growth disorders and highlight new biological candidates (such as ADAMTS3, IL11RA and NOX4) and pathways (such as proteoglycan and glycosaminoglycan synthesis) involved in growth. Our results demonstrate that sufficiently large sample sizes can uncover rare and low-frequency variants of moderate-to-large effect associated with polygenic human phenotypes, and that these variants implicate relevant genes and pathways. Data from over 700,000 individuals reveal the identity of 83 sequence variants that affect human height, implicating new candidate genes and pathways as being involved in growth. As a highly heritable polygenic trait, human height has provided a model for the genetic analysis of complex traits. So far about 700 common genetic variants have been linked to height through genome-wide association studies, but the role of low-frequency and rare variants has not been systematically explored. Guillaume Lettre, Joel Hirschhorn and colleagues in the GIANT Consortium now report their analysis of coding regions in the genomes of 711,418 individuals. They identify 120 loci newly associated with height, including 32 rare and 51 low-frequency coding variants. They highlight 83 candidate genes with low-frequency height-associated variants and implicate biological pathways with known roles in growth disorders as well as new candidates. Their analyses provide insights into the genomic architecture of human height.

Genome-wide association studies (GWAS) have identified >250 loci for body mass index (BMI), implicating pathways related to neuronal biology. Most GWAS loci represent clusters of common, noncoding variants from which pinpointing causal genes remains challenging. Here we combined data from 718,734 individuals to discover rare and low-frequency (minor allele frequency (MAF) < 5%) coding variants associated with BMI. We identified 14 coding variants in 13 genes, of which 8 variants were in genes (ZBTB7B, ACHE, RAPGEF3, RAB21, ZFHX3, ENTPD6, ZFR2 and ZNF169) newly implicated in human obesity, 2 variants were in genes (MC4R and KSR2) previously observed to be mutated in extreme obesity and 2 variants were in GIPR. The effect sizes of rare variants are ~10 times larger than those of common variants, with the largest effect observed in carriers of an MC4R mutation introducing a stop codon (p.Tyr35Ter, MAF = 0.01%), who weighed ~7 kg more than non-carriers. Pathway analyses based on the variants associated with BMI confirm enrichment of neuronal genes and provide new evidence for adipocyte and energy expenditure biology, widening the potential of genetically supported therapeutic targets in obesity. Exome-wide analysis identifies rare and low-frequency coding variants associated with body mass index. Gene-based meta-analysis and functional studies implicate 13 genes, eight of which are novel, and neuronal pathways as factors in human obesity.

Molecular diagnostics for patients with retinitis pigmentosa (RP) has been hampered by extreme genetic and clinical heterogeneity, with 52 causative genes known to date. Here, we developed a comprehensive next-generation sequencing (NGS) approach for the clinical molecular diagnostics of RP. All known inherited retinal disease genes (n = 111) were captured and simultaneously analyzed using NGS in 100 RP patients without a molecular diagnosis. A systematic data analysis pipeline was developed and validated to prioritize and predict the pathogenicity of all genetic variants identified in each patient, which enabled us to reduce the number of potential pathogenic variants from approximately 1,200 to zero to nine per patient. Subsequent segregation analysis and in silico predictions of pathogenicity resulted in a molecular diagnosis in 36 RP patients, comprising 27 recessive, six dominant, and three X-linked cases. Intriguingly, De novo mutations were present in at least three out of 28 isolated cases with causative mutations. This study demonstrates the enormous potential and clinical utility of NGS in molecular diagnosis of genetically heterogeneous diseases such as RP. De novo dominant mutations appear to play a significant role in patients with isolated RP, having major implications for genetic counselling. Hum Mutat 33:963–972, 2012. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.

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.

Genome-wide association analyses using high-throughput metabolomics platforms have led to novel insights into the biology of human metabolism1-7. This detailed knowledge of the genetic determinants of systemic metabolism has been pivotal for uncovering how genetic pathways influence biological mechanisms and complex diseases8-11. Here we present a genome-wide association study for 233 circulating metabolic traits quantified by nuclear magnetic resonance spectroscopy in up to 136,016 participants from 33 cohorts. We identify more than 400 independent loci and assign probable causal genes at two-thirds of these using manual curation of plausible biological candidates. We highlight the importance of sample and participant characteristics that can have significant effects on genetic associations. We use detailed metabolic profiling of lipoprotein- and lipid-associated variants to better characterize how known lipid loci and novel loci affect lipoprotein metabolism at a granular level. We demonstrate the translational utility of comprehensively phenotyped molecular data, characterizing the metabolic associations of intrahepatic cholestasis of pregnancy. Finally, we observe substantial genetic pleiotropy for multiple metabolic pathways and illustrate the importance of careful instrument selection in Mendelian randomization analysis, revealing a putative causal relationship between acetone and hypertension. Our publicly available results provide a foundational resource for the community to examine the role of metabolism across diverse diseases.

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.

Age-related macular degeneration (AMD) is the leading cause of vision impairment in elderly people. AMD is a multifactorial disease which is characterised by complex interactions between metabolic and environmental factors as well as multiple genetic susceptibility factors. The exact mechanism of the most prominent environmental factors, age and smoking, in combination with genetic susceptibility factors is little studied. Here, we set out to study the influence of age, smoking induced oxidative stress and the role of succinate receptor 1 (SUCNR1) in AMD development in mice. Sucnr1 wild-type (WT), heterozygous (HT) and knock-out (KO) mice were exposed to smoking related oxidative stress by the addition of hydroquinone (HQ), the most abundant oxidant in cigarette smoke, to the drinking water of the mice. Using immunohistochemical staining, accumulation of oxidized LDL (oxLDL) in the mouse retina was assessed at 40 and 48 weeks of age. At 40 weeks of age, a significant increase in oxLDL in the Sucnr1 KO mice treated with HQ was observed when compared to the WT and HT mice treated with HQ (p<0.01). However, at 48 weeks, no significant difference was observed between any of the groups. A second experiment analyzing the mice at 40 weeks of age was unable to confirm the observed results of the first experiment. We identified oxLDL accumulations in Sucnr1 KO retinas exposed to HQ, but were unable to repeat this finding. Therefore, under the present conditions, the Sucnr1 KO mouse model is not a suitable model to study AMD development.

Uveitis is a visually-debilitating disorder that affects up to 30% of children with juvenile idiopathic arthritis (JIA). To identify genetic susceptibility loci for uveitis in JIA, we conducted a genome-wide association study comparing 192 JIA-associated uveitis cases with 330 JIA individuals without uveitis. Two cohorts of JIA patients underwent genotyping and quality control. We used an HLA-specific imputation panel to impute HLA-specific amino acids and HLA types, and identified the amino acid serine at position 11 (serine-11) in HLA-DRB1 as associated to increased risk of uveitis (OR = 2.60, p = 5.43 x 10-10). The signal at serine-11 was female-specific (interaction of sex and serine-11, p = 0.0096). Serine-11 resides in the YST-motif (positions 10-12) in the peptide binding groove of HLA-DRB1. Quantitative binding affinity predictions revealed peptide-binding preferences that distinguish HLA-DRB1 allotypes with the YST-motif. Our findings highlight a genetically distinct, sexually-dimorphic feature of JIA-associated uveitis.