Gene-environment interactions of FKBP5 and early trauma predict adult stress-related psychiatric disorders. In this study, the authors reveal the molecular mechanism of how transcriptionally active variants interact with early trauma leading to long-term allele-specific changes in DNA methylation in glucocorticoid response elements of FKBP5. Although the fact that genetic predisposition and environmental exposures interact to shape development and function of the human brain and, ultimately, the risk of psychiatric disorders has drawn wide interest, the corresponding molecular mechanisms have not yet been elucidated. We found that a functional polymorphism altering chromatin interaction between the transcription start site and long-range enhancers in the FK506 binding protein 5 (FKBP5) gene, an important regulator of the stress hormone system, increased the risk of developing stress-related psychiatric disorders in adulthood by allele-specific, childhood trauma–dependent DNA demethylation in functional glucocorticoid response elements of FKBP5. This demethylation was linked to increased stress-dependent gene transcription followed by a long-term dysregulation of the stress hormone system and a global effect on the function of immune cells and brain areas associated with stress regulation. This identification of molecular mechanisms of genotype-directed long-term environmental reactivity will be useful for designing more effective treatment strategies for stress-related disorders.

Childhood maltreatment is likely to influence fundamental biological processes and engrave long-lasting epigenetic marks, leading to adverse health outcomes in adulthood. We aimed to elucidate the impact of different early environment on disease-related genome-wide gene expression and DNA methylation in peripheral blood cells in patients with posttraumatic stress disorder (PTSD). Compared with the same trauma-exposed controls ( n = 108), gene-expression profiles of PTSD patients with similar clinical symptoms and matched adult trauma exposure but different childhood adverse events ( n = 32 and 29) were almost completely nonoverlapping (98%). These differences on the level of individual transcripts were paralleled by the enrichment of several distinct biological networks between the groups. Moreover, these gene-expression changes were accompanied and likely mediated by changes in DNA methylation in the same loci to a much larger proportion in the childhood abuse (69%) vs. the non-child abuse-only group (34%). This study is unique in providing genome-wide evidence of distinct biological modifications in PTSD in the presence or absence of exposure to childhood abuse. The findings that nonoverlapping biological pathways seem to be affected in the two PTSD groups and that changes in DNA methylation appear to have a much greater impact in the childhood-abuse group might reflect differences in the pathophysiology of PTSD, in dependence of exposure to childhood maltreatment. These results contribute to a better understanding of the extent of influence of differences in trauma exposure on pathophysiological processes in stress-related psychiatric disorders and may have implications for personalized medicine.

Chronic psychological stress is associated with accelerated aging and increased risk for aging-related diseases, but the underlying molecular mechanisms are unclear. We examined the effect of lifetime stressors on a DNA methylation-based age predictor, epigenetic clock. After controlling for blood cell-type composition and lifestyle parameters, cumulative lifetime stress, but not childhood maltreatment or current stress alone, predicted accelerated epigenetic aging in an urban, African American cohort (n = 392). This effect was primarily driven by personal life stressors, was more pronounced with advancing age, and was blunted in individuals with higher childhood abuse exposure. Hypothesizing that these epigenetic effects could be mediated by glucocorticoid signaling, we found that a high number (n = 85) of epigenetic clock CpG sites were located within glucocorticoid response elements. We further examined the functional effects of glucocorticoids on epigenetic clock CpGs in an independent sample with genome-wide DNA methylation (n = 124) and gene expression data (n = 297) before and after exposure to the glucocorticoid receptor agonist dexamethasone. Dexamethasone induced dynamic changes in methylation in 31.2 % (110/353) of these CpGs and transcription in 81.7 % (139/170) of genes neighboring epigenetic clock CpGs. Disease enrichment analysis of these dexamethasone-regulated genes showed enriched association for aging-related diseases, including coronary artery disease, arteriosclerosis, and leukemias. Cumulative lifetime stress may accelerate epigenetic aging, an effect that could be driven by glucocorticoid-induced epigenetic changes. These findings contribute to our understanding of mechanisms linking chronic stress with accelerated aging and heightened disease risk.

Abstract Background Gene expression profiling from peripheral blood is a valuable tool for biomarker discovery in clinical studies. Different whole blood RNA collection and processing methods are highly variable and might confound comparisons of results across studies. The main aim of the study was to compare genome-wide gene expression profiles obtained from the two widely used commercially available whole blood RNA collection systems - PAXgene™ and Tempus™ tubes. Comparisons of present call rates, variances, correlations and influence of globin reduction across the two collection systems was performed using in vivo glucocorticoid stimulation in 24 peripheral blood samples from three individuals. Results RNA quality, yield and numbers of detected transcripts from the two RNA collection systems was comparable, with no significant differences between the tube types. Globin reduction resulted in a significant increase in present call rates ( p = 8.17 × 10 -5 and p = 1.95 × 10 -3 in PAXgene™ and Tempus™ tubes respectively) and significant decrease in gene expression variance in both RNA collection tubes ( p = 0.0025 and p = 0.041 in PAXgene™ and Tempus™ tubes respectively). Comparisons of glucocorticoid receptor-stimulated gene expression profiles between the two collection tube systems revealed an overlap of only 17 to 54%, depending on the stringency level of the statistical thresholds. This overlap increased by 1-8% when the RNA samples were processed to remove the globin mRNA. Conclusion RNA obtained from PAXgene™ and Tempus™ tubes was comparable in terms of quality and yield, however, detectable gene expression changes after glucocorticoid receptor stimulation were distinct, with an overlap of only up to 46% between the two collection systems. This overlap increased to 54% when the samples were depleted of globin mRNA and drastically reduced to 17-18% when only gene expression differences with a fold change greater than 2.0 were assessed. These results indicate that gene expression profiles obtained from PAXgene™ and Tempus™ differ drastically and should not be analyzed together. These data suggest that researchers must exert caution while interpreting expression profiles obtained through different RNA collection tubes.

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.

Perioperative mental health of older Black surgical patients is associated with poor surgical outcomes; however, evidence-based perioperative interventions are lacking. Our two study objectives included: first, examine factors affecting perioperative care experiences of older Black surgical patients with mental health problems, and second, ascertain design and implementation requirements for a culturally-adapted perioperative mental health intervention.

Objective: Over 90% of suicide attempters have a psychiatric diagnosis, however twin and family studies suggest that the genetic etiology of suicide attempt (SA) is partially distinct from that of the psychiatric disorders themselves. Here, we present the largest genome-wide association study (GWAS) on suicide attempt using major depressive disorder (MDD), bipolar disorder (BIP) and schizophrenia (SCZ) cohorts from the Psychiatric Genomics Consortium. Method: Samples comprise 1622 suicide attempters and 8786 non-attempters with MDD, 3264 attempters and 5500 non-attempters with BIP and 1683 attempters and 2946 non-attempters with SCZ. SA GWAS were performed comparing attempters to non-attempters in each disorder followed by meta-analysis across disorders. Polygenic risk scoring investigated the genetic relationship between SA and the psychiatric disorders. Results: Three genome-wide significant loci for SA were found: one associated with SA in MDD, one in BIP, and one in the meta-analysis of SA in mood disorders. These associations were not replicated in independent mood disorder cohorts from the UK Biobank and iPSYCH. Polygenic risk scores for major depression were significantly associated with SA in MDD (P=0.0002), BIP (P=0.0006) and SCZ (P=0.0006). Conclusions: This study provides new information on genetic associations and the genetic etiology of SA across psychiatric disorders. The finding that polygenic risk scores for major depression predict suicide attempt across disorders provide a possible starting point for predictive modelling and preventative strategies. Further collaborative efforts to increase sample size hold potential to robustly identify genetic associations and gain biological insights into the etiology of suicide attempt.

Transcriptome-wide screens of peripheral blood during the onset and development of posttraumatic stress disorder (PTSD) indicate widespread immune dysregulation. However, little is known as to whether biological sex and the type of traumatic event influence shared or distinct biological pathways in PTSD. We performed a combined analysis of five independent PTSD blood transcriptome studies covering seven types of trauma in 229 PTSD and 311 comparison individuals to synthesize the extant data. Analyses by trauma type revealed a clear pattern of PTSD gene expression signatures distinguishing interpersonal (IP)-related traumas from combat-related traumas. Co-expression network analyses integrated all data and identified distinct gene expression perturbations across sex and modes of trauma in PTSD, including one wound-healing module down-regulated in men exposed to combat traumas, one IL12-mediated signaling module up-regulated in men exposed to IP-related traumas, and two modules associated with lipid metabolism and MAPK-activity up-regulated in women exposed to IP-related traumas. Remarkably, a high degree of sharing of transcriptional dysregulation across sex and modes of trauma in PTSD was also observed converging on common signaling cascades, including cytokine, innate immune and type I interferon pathways. Collectively, these findings provide a broad view of immune dysregulation in PTSD and demonstrate inflammatory pathways of molecular convergence and specificity, which may inform mechanisms and diagnostic biomarkers for the disorder.

Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a common and debilitating disorder. The risk of PTSD following trauma is heritable, but robust common variants have yet to be identified by genome-wide association studies (GWAS). We have collected a multi-ethnic cohort including over 30,000 PTSD cases and 170,000 controls. We first demonstrate significant genetic correlations across 60 PTSD cohorts to evaluate the comparability of these phenotypically heterogeneous studies. In this largest GWAS meta-analysis of PTSD to date we identify a total of 6 genome-wide significant loci, 4 in European and 2 in African-ancestry analyses. Follow-up analyses incorporated local ancestry and sex-specific effects, and functional studies. Along with other novel genes, a non-coding RNA (ncRNA) and a Parkinson's Disease gene, PARK2, were associated with PTSD. Consistent with previous reports, SNP-based heritability estimates for PTSD range between 10-20%. Despite a significant shared liability between PTSD and major depressive disorder, we show evidence that some of our loci may be specific to PTSD. These results demonstrate the role of genetic variation contributing to the biology of differential risk for PTSD and the necessity of expanding GWAS beyond European ancestry.