Importance

 Observational studies have shown associations of birth weight with type 2 diabetes (T2D) and glycemic traits, but it remains unclear whether these associations represent causal associations. 

Objective

 To test the association of birth weight with T2D and glycemic traits using a mendelian randomization analysis. 

Design, Setting, and Participants

 This mendelian randomization study used a genetic risk score for birth weight that was constructed with 7 genome-wide significant single-nucleotide polymorphisms. The associations of this score with birth weight and T2D were tested in a mendelian randomization analysis using study-level data. The association of birth weight with T2D was tested using both study-level data (7 single-nucleotide polymorphisms were used as an instrumental variable) and summary-level data from the consortia (43 single-nucleotide polymorphisms were used as an instrumental variable). Data from 180 056 participants from 49 studies were included. 

Main Outcomes and Measures

 Type 2 diabetes and glycemic traits. 

Results

 This mendelian randomization analysis included 49 studies with 41 155 patients with T2D and 80 008 control participants from study-level data and 34 840 patients with T2D and 114 981 control participants from summary-level data. Study-level data showed that a 1-SD decrease in birth weight due to the genetic risk score was associated with higher risk of T2D among all participants (odds ratio [OR], 2.10; 95% CI, 1.69-2.61;P = 4.03 × 10⁻⁵), among European participants (OR, 1.96; 95% CI, 1.42-2.71;P = .04), and among East Asian participants (OR, 1.39; 95% CI, 1.18-1.62;P = .04). Similar results were observed from summary-level analyses. In addition, each 1-SD lower birth weight was associated with 0.189 SD higher fasting glucose concentration (β = 0.189; SE = 0.060;P = .002), but not with fasting insulin, 2-hour glucose, or hemoglobin A_1cconcentration. 

Conclusions and Relevance

 In this study, a genetic predisposition to lower birth weight was associated with increased risk of T2D and higher fasting glucose concentration, suggesting genetic effects on retarded fetal growth and increased diabetes risk that either are independent of each other or operate through alterations of integrated biological mechanisms.

Author summary Schizophrenia is a severe psychiatric disorder with a lifetime risk of about 1% world-wide. Most large schizophrenia genetic studies have studied people of primarily European ancestry, potentially missing important biological insights. Here we present a study of East Asian participants (22,778 schizophrenia cases and 35,362 controls), identifying 21 genome-wide significant schizophrenia associations in 19 genetic loci. Over the genome, the common genetic variants that confer risk for schizophrenia have highly similar effects in those of East Asian and European ancestry (r g =0.98), indicating for the first time that the genetic basis of schizophrenia and its biology are broadly shared across these world populations. A fixed-effect meta-analysis including individuals from East Asian and European ancestries revealed 208 genome-wide significant schizophrenia associations in 176 genetic loci (53 novel). Trans-ancestry fine-mapping more precisely isolated schizophrenia causal alleles in 70% of these loci. Despite consistent genetic effects across populations, polygenic risk models trained in one population have reduced performance in the other, highlighting the importance of including all major ancestral groups with sufficient sample size to ensure the findings have maximum relevance for all populations.

Epidemiology studies suggested that low birthweight was associated with a higher risk of hypertension in later life. However, little is known about the causality of such associations. In our study, we evaluated the causal association of low birthweight with adulthood hypertension following a standard analytic protocol using the study-level data of 183,433 participants from 60 studies (CHARGE-BIG consortium), as well as that with blood pressure using publicly available summary-level genome-wide association data from EGG consortium of 153,781 participants, ICBP consortium and UK Biobank cohort together of 757,601 participants. We used seven SNPs as the instrumental variable in the study-level analysis and 47 SNPs in the summary-level analysis. In the study-level analyses, decreased birthweight was associated with a higher risk of hypertension in adults (the odds ratio per 1 standard deviation (SD) lower birthweight, 1.22; 95% CI 1.16 to 1.28), while no association was found between genetically instrumented birthweight and hypertension risk (instrumental odds ratio for causal effect per 1 SD lower birthweight, 0.97; 95% CI 0.68 to 1.41). Such results were consistent with that from the summary-level analyses, where the genetically determined low birthweight was not associated with blood pressure measurements either. One SD lower genetically determined birthweight was not associated with systolic blood pressure (β = - 0.76, 95% CI - 2.45 to 1.08 mmHg), 0.06 mmHg lower diastolic blood pressure (β = - 0.06, 95% CI - 0.93 to 0.87 mmHg), or pulse pressure (β = - 0.65, 95% CI - 1.38 to 0.69 mmHg, all p > 0.05). Our findings suggest that the inverse association of birthweight with hypertension risk from observational studies was not supported by large Mendelian randomization analyses.

Abstract Implicated in the development of hematological malignancies (HM) and cardiovascular mortality, clonal hematopoiesis (CH) in apparently healthy individuals has been investigated by detecting either single-nucleotide variants and indels (SNVs/indels) or copy number alterations (CNAs), but not both. Here by combining targeted sequencing of 23 CH-related genes and array-based CNA detection of blood-derived DNA, we have delineated the landscape of CH-related SNVs/indels and CNAs in a general population of 11,234 individuals, including 672 with subsequent HM development. Both CH-related lesions significantly co-occurred, which combined, affected blood count, hypertension, and the mortality from HM and cardiovascular diseases depending on the total number of both lesions, highlighting the importance of detecting both lesions in the evaluation of CH.

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.

ABSTRACT The genome of human herpesvirus 6 (HHV-6) is integrated within the nuclear genome of about 1% of humans, but how this came about is not clear. HHV-6 integrates into telomeres, and this has recently been associated with polymorphisms affecting MOV10L1 . MOV10L1 is located on the subtelomere of chromosome 22q (chr22q) and is required to make PIWI-interacting RNAs (piRNAs). piRNAs block integration of transposons in the germline, so piRNA-mediated repression of HHV-6 integration has been suspected. Whether integrated HHV-6 can reactive into an infectious virus is also uncertain. In vitro , recombination of the viral genome along its terminal direct repeats (DRs) leads to excision from the telomere and viral reactivation, but the expected single DR “scar” has not been described in vivo . We analyzed whole-genome sequencing (WGS) data from 13,040 subjects, including 7,485 from Japan. We found an association between integrated HHV-6 and polymorphisms on chr22q in Japanese subjects. However, association with the reported MOV10L1 polymorphism was driven by physical linkage to a single ancient endogenous HHV-6A variant integrated into the telomere of chr22q in East Asians. We resolved the junction of the human chromosome with this viral genome using long read sequencing. Unexpectedly, an HHV-6B variant has also endogenized in chr22q; two endogenous HHV-6 variants at this locus thus account for 72% of all integrated HHV-6 in Japan. We also report human genomes carrying only one portion of the HHV-6B genome, a single DR, supporting in vivo excision and viral reactivation. Using WGS data from North American families, we show that the incidence of HHV-6 integration into the germline is lower than its prevalence, and that integrated HHV-6 is not associated with the reported variant in MOV10L1 . Together these results explain the recently reported association between integrated HHV-6 and MOV10L1/ piRNAs, suggest exaptation of HHV-6 in its coevolution with human chr22q, and clarify the evolution and risk of reactivation of the only intact non-retroviral genome known to be present in human germlines. SIGNIFICANCE STATEMENT Human herpesvirus 6 (HHV-6) infects most people during childhood, usually only causing fever and rash. Reactivation of HHV-6 has been linked to a number of neurological diseases including encephalitis, Alzheimer’s disease and multiple sclerosis. However, about 1% of people are born with the HHV-6 genome present within their genome, included in the end “cap” of one of their 46 chromosomes. Little is known about how and when HHV-6 genomes entered human genomes, whether or not they still do, and whether or not this poses risk for virus reactivation. We looked for HHV-6 in genome sequences from over 13,000 people. Most HHV-6 variants present in human genomes have been co-evolving with human chromosomes for many generations, and new integration events are rare. Surprisingly, in almost three fourths of Japanese people with HHV-6 in their genome, HHV-6 integrated in the same end of the same chromosome – 22q. Persistence of the HHV-6 genome within the short “cap” that preserves the end of chromosome 22q suggests that the integrated viral sequence may have taken on a useful function for this chromosome. We also found that some human genomes harbor only one part of the HHV-6 genome. This part is the same part that remains after experimental viral reactivation, during which most of the virus is cut out of the genome. This warrants assessment of the risk that integration of HHV-6 into inherited human genomes is not irreversible, and possibly leads to production of infectious virus.

Human genetics seeks a way to improve human health on a global scale. Expectations are running high for polygenic risk scores (PRSs) to be translated into clinical practice to predict an inborn susceptibility to health risks. While risk stratification based on PRS is one way to promote population health, a strategy to utilize genetics to prioritize modifiable risk factors and biomarkers driving heath outcome is also warranted. To this end, here we utilized PRSs to comprehensively investigate the association of the genetic susceptibility to complex traits with human lifespan in collaboration with three worldwide biobanks (ntotal = 675,898). First, we conducted genome-wide association studies for 45 quantitative clinical phenotypes, constructed the individual PRSs, and associated them with the age at death of 179,066 participants in BioBank Japan. The PRSs revealed that the genetic susceptibility of high systolic blood pressure (sBP) was strongly associated with a shorter lifespan (hazard ratio [HR] = 1.03, P = 1.4×10-7). Next, we sought to replicate these associations in individuals of European ancestry in UK Biobank (n = 361,194) and the FinnGen cohort (n = 135,638). Among the investigated traits, the individuals with higher blood pressure-related PRSs were trans-ethnically associated with a shorter lifespan (HR = 1.03, Pmeta = 3.9×10-13 for sBP) and parental lifespan (HR = 1.06, PUKBB = 2.0×10-86 for sBP). Further, our trans-biobank study identified additional complex traits associated with lifespan (e.g., obesity, height, serum lipids, and platelet counts). Of them, obesity-related traits showed strikingly heterogeneous effects on lifespan between Japanese and European populations (Pheterogeneity = 9.5×10-8 for body mass index). Through trans-ethnic biobank collaboration, we elucidated the novel value of the PRS study in genetics-driven prioritization of risk factors and biomarkers which can be medically intervened to improve population health.

Atrial fibrillation is a prevalent arrhythmia associated with a five-fold increased risk of ischemic stroke, and specifically the cardioembolic stroke subtype. Genome-wide association studies of these traits have yielded overlapping risk loci, but genome-wide investigation of genetic susceptibility shared between stroke and atrial fibrillation is lacking. Comparing the genetic architectures of the two diseases could inform whether cardioembolic strokes are driven by inherited atrial fibrillation susceptibility, and may help elucidate ischemic stroke mechanisms. Here, we analyze genome-wide genotyping data and estimate SNP-based heritability in atrial fibrillation and cardioembolic stroke to be nearly identical (20.0% and 19.5%, respectively). Further, we find that the traits are genetically correlated (r=0.77 for SNPs with p < 4.4 x 10-4 in a previous atrial fibrillation meta-analysis). Clinical studies are warranted to assess whether genetic susceptibility to atrial fibrillation can be leveraged to improve the diagnosis and care of ischemic stroke patients.

Nephrolithiasis is a common urological trait disorder with acute pain. Although previous studies have identified various genetic variations associated with nephrolithiasis, the host genetic factors remain largely unidentified. To identify novel nephrolithiasis loci in the Japanese population, we performed large-scale GWAS (Genome wide association study) using 11,130 cases and 187,639 controls, followed by a replication analysis using 2,289 cases and 3,817 controls. The analysis identified 14 significant loci, including 9 novel loci on 2p23.2-3, 6p21.2, 6p12.3, 6q23.2, 16p12.3, 16q12.2, 17q23.2, 19p13.12, and 20q13.2. Interestingly, 10 of the 14 regions showed a significant association with any of 16 quantitative traits, including metabolic, kidney-related, and electrolyte traits, suggesting a common genetic background among nephrolithiasis patients and these quantitative traits. Four novel loci are related to the metabolic pathway, while the remaining 10 loci are associated with the crystallization pathway. Our findings demonstrate the crucial roles of genetic variations in the development of nephrolithiasis.

Endometriosis is a common complex inflammatory condition characterised by the presence of endometrium-like tissue outside the uterus, mainly in the pelvic area. It is associated with chronic pelvic pain and infertility, and its pathogenesis remains poorly understood. The disease is typically classified according to the revised American Fertility Society (rAFS) 4-stage surgical assessment system, although stage does not correlate well with symptomatology or prognosis. Previously identified genetic variants mainly are associated with stage III/IV disease, highlighting the need for further phenotype-stratified analysis that requires larger datasets. We conducted a meta-analysis of 15 genome-wide association studies (GWAS) and a replication analysis, including 58,115 cases and 733,480 controls in total, and sub-phenotype analyses of stage I/II, stage III/IV and infertility-associated endometriosis cases. This revealed 27 genetic loci associated with endometriosis at the genome-wide p-value threshold (P<5x10-8), 13 of which are novel and an additional 8 novel genes identified from gene-based association analyses. Of the 27 loci, 21 (78%) had greater effect sizes in stage III/IV disease compared to stage I/II, 1 (4%) had greater effect size in stage I/II compared to stage III/IV and 17 (63%) had greater effect sizes when restricted to infertility-associated endometriosis cases compared to overall endometriosis. These results suggest that specific variants may confer risk for different sub-types of endometriosis through distinct pathways. Analyses of genetic variants underlying different pain symptoms reported in the UK Biobank showed that 7/9 had positive significant (p<1.28x10-3) positive genetic correlations with endometriosis, suggesting a genetic basis for sensitivity to pain in general. Additional conditions with significant positive genetic correlations with endometriosis included uterine fibroids, excessive and irregular menstrual bleeding, osteoarthritis, diabetes as well as menstrual cycle length and age at menarche. These results provide a basis for fine-mapping of the causal variants at these 27 loci, and for functional follow-up to understand their contribution to endometriosis and its potential subtypes.