Current genome-wide association studies do not yet capture sufficient diversity in populations and scope of phenotypes. To expand an atlas of genetic associations in non-European populations, we conducted 220 deep-phenotype genome-wide association studies (diseases, biomarkers and medication usage) in BioBank Japan (n = 179,000), by incorporating past medical history and text-mining of electronic medical records. Meta-analyses with the UK Biobank and FinnGen (ntotal = 628,000) identified ~5,000 new loci, which improved the resolution of the genomic map of human traits. This atlas elucidated the landscape of pleiotropy as represented by the major histocompatibility complex locus, where we conducted HLA fine-mapping. Finally, we performed statistical decomposition of matrices of phenome-wide summary statistics, and identified latent genetic components, which pinpointed responsible variants and biological mechanisms underlying current disease classifications across populations. The decomposed components enabled genetically informed subtyping of similar diseases (for example, allergic diseases). Our study suggests a potential avenue for hypothesis-free re-investigation of human diseases through genetics. Genome-wide analyses in BioBank Japan, UK Biobank and FinnGen identify ~5,000 new loci associated with 220 human traits. Statistical decomposition of matrices of phenome-wide summary statistics further highlights variants underpinning diseases across populations.

Clinical measurements can be viewed as useful intermediate phenotypes to promote understanding of complex human diseases. To acquire comprehensive insights into the underlying genetics, here we conducted a genome-wide association study (GWAS) of 58 quantitative traits in 162,255 Japanese individuals. Overall, we identified 1,407 trait-associated loci (P < 5.0 × 10-8), 679 of which were novel. By incorporating 32 additional GWAS results for complex diseases and traits in Japanese individuals, we further highlighted pleiotropy, genetic correlations, and cell-type specificity across quantitative traits and diseases, which substantially expands the current understanding of the associated genetics and biology. This study identified both shared polygenic effects and cell-type specificity, represented by the genetic links among clinical measurements, complex diseases, and relevant cell types. Our findings demonstrate that even without prior biological knowledge of cross-phenotype relationships, genetics corresponding to clinical measurements successfully recapture those measurements' relevance to diseases, and thus can contribute to the elucidation of unknown etiology and pathogenesis.

Schizophrenia is a debilitating psychiatric disorder with approximately 1% lifetime risk globally. Large-scale schizophrenia genetic studies have reported primarily on European ancestry samples, potentially missing important biological insights. Here, we report the largest study to date of East Asian participants (22,778 schizophrenia cases and 35,362 controls), identifying 21 genome-wide-significant associations in 19 genetic loci. Common genetic variants that confer risk for schizophrenia have highly similar effects between East Asian and European ancestries (genetic correlation = 0.98 ± 0.03), indicating that the genetic basis of schizophrenia and its biology are broadly shared across populations. A fixed-effect meta-analysis including individuals from East Asian and European ancestries identified 208 significant associations in 176 genetic loci (53 novel). Trans-ancestry fine-mapping reduced the sets of candidate causal variants in 44 loci. Polygenic risk scores had reduced performance when transferred across ancestries, highlighting the importance of including sufficient samples of major ancestral groups to ensure their generalizability across populations.

An anticonvulsant, carbamazepine (CBZ), is known to show incidences of cutaneous adverse drug reactions (cADRs) including Stevens–Johnson syndrome (SJS), toxic epidermal necrolysis (TEN) and drug-induced hypersensitivity syndrome (DIHS). To identify a gene(s) susceptible to CBZ-induced cADRs, we conducted a genome-wide association study (GWAS) in 53 subjects with the CBZ-induced cADRs, including SJS, TEN and DIHS, and 882 subjects of a general population in Japan. Among the single nucleotide polymorphisms (SNPs) analyzed in the GWAS, 12 SNPs showed significant association with CBZ-induced cADRs, and rs1633021 showed the smallest P-value for association with CBZ-induced cADRs (P = 1.18 × 10−13). These SNPs were located within a 430 kb linkage disequilibrium block on chromosome 6p21.33, including the HLA-A locus. Thus, we genotyped the individual HLA-A alleles in 61 cases and 376 patients who showed no cADRs by administration of CBZ (CBZ-tolerant controls) and found that HLA-A*3101 was present in 60.7% (37/61) of the patients with CBZ-induced cADRs, but in only 12.5% (47/376) of the CBZ-tolerant controls (odds ratio = 10.8, 95% confidence interval 5.9–19.6, P = 3.64 × 10−15), implying that this allele has the 60.7% sensitivity and 87.5% specificity when we apply HLA-A*3101 as a risk predictor for CBZ-induced cADRs. Although DIHS is clinically distinguished from SJS and TEN, our data presented here have indicated that they share a common genetic factor as well as a common pathophysiological mechanism. Our findings should provide useful information for making a decision of individualized medication of anticonvulsants.