Mutations generate sequence diversity and provide a substrate for selection. The rate of de novo mutations is therefore of major importance to evolution. Here we conduct a study of genome-wide mutation rates by sequencing the entire genomes of 78 Icelandic parent–offspring trios at high coverage. We show that in our samples, with an average father’s age of 29.7, the average de novo mutation rate is 1.20 × 10−8 per nucleotide per generation. Most notably, the diversity in mutation rate of single nucleotide polymorphisms is dominated by the age of the father at conception of the child. The effect is an increase of about two mutations per year. An exponential model estimates paternal mutations doubling every 16.5 years. After accounting for random Poisson variation, father’s age is estimated to explain nearly all of the remaining variation in the de novo mutation counts. These observations shed light on the importance of the father’s age on the risk of diseases such as schizophrenia and autism. Whole-genome sequencing of 78 Icelandic parent–offspring trios is used to study the de novo mutation rate at the genome-wide level; the rate is shown to increase by about two mutations a year as a function of the increasing age of the father at conception, highlighting the importance of father’s age on the risk of diseases such as autism and schizophrenia. De novo mutations are important both as sources of diversity in evolution and for their immediate impact on diseases. Scientists at deCODE genetics and their colleagues have used whole-genome sequencing data from 78 Icelandic parent–offspring trios to study mutation rates in humans at the genome-wide level. They find that diversity in the mutation rate of single nucleotide polymorphisms is dominated by the age of the father at the time a child is conceived. For each year increase in the father's age at conception, the number of mutations increases by about two, and once the effects of random variation are accounted for the father's age is estimated to explain almost all of the remaining variation in the de novo mutation counts. Furthermore, the results show that demographic transitions that affect the age at which males reproduce can have a considerable effect on the rate of mutations, and consequently on the risk of diseases such as schizophrenia and autism.

The genetics of schizophrenia and other mental disorders are complex and poorly understood, and made even harder to study because reduced reproduction rates result in negative selection pressure on risk alleles. To date, some copy number variations have been linked to schizophrenia but the studies have been relatively small. Now two independent large-scale genome-wide studies of thousands of patients and controls by two international consortia confirm a previously identified locus but also reveal novel associations. In the first study, a collaboration between SGENE and partners, de novo (spontaneous) copy number variants are reported on chromosomes 1 and 15. In the second study, by the International Schizophrenia Consortium, deletions were also reported on these chromosomes, as was greater overall frequency of copy number variation in the genome. The genetics of schizophrenia and other mental disorders are complex and poorly understood, and made even harder to study due to reduced reproduction resulting in negative selection pressure on risk alleles. Two independent large-scale genome wide studies of thousands of patients and controls by two international consortia confirm a previously identified locus, but also reveal novel associations. In this study, de novo (spontaneous) copy number variants are reported on chromosomes 1 and 15. Reduced fecundity, associated with severe mental disorders1, places negative selection pressure on risk alleles and may explain, in part, why common variants have not been found that confer risk of disorders such as autism2, schizophrenia3 and mental retardation4. Thus, rare variants may account for a larger fraction of the overall genetic risk than previously assumed. In contrast to rare single nucleotide mutations, rare copy number variations (CNVs) can be detected using genome-wide single nucleotide polymorphism arrays. This has led to the identification of CNVs associated with mental retardation4,5 and autism2. In a genome-wide search for CNVs associating with schizophrenia, we used a population-based sample to identify de novo CNVs by analysing 9,878 transmissions from parents to offspring. The 66 de novo CNVs identified were tested for association in a sample of 1,433 schizophrenia cases and 33,250 controls. Three deletions at 1q21.1, 15q11.2 and 15q13.3 showing nominal association with schizophrenia in the first sample (phase I) were followed up in a second sample of 3,285 cases and 7,951 controls (phase II). All three deletions significantly associate with schizophrenia and related psychoses in the combined sample. The identification of these rare, recurrent risk variants, having occurred independently in multiple founders and being subject to negative selection, is important in itself. CNV analysis may also point the way to the identification of additional and more prevalent risk variants in genes and pathways involved in schizophrenia.

The global endemic of cardiovascular diseases calls for improved risk assessment and treatment. Here, we describe an association between myocardial infarction (MI) and a common sequence variant on chromosome 9p21. This study included a total of 4587 cases and 12,767 controls. The identified variant, adjacent to the tumor suppressor genes CDKN2A and CDKN2B , was associated with the disease with high significance. Approximately 21% of individuals in the population are homozygous for this variant, and their estimated risk of suffering myocardial infarction is 1.64 times as great as that of noncarriers. The corresponding risk is 2.02 times as great for early-onset cases. The population attributable risk is 21% for MI in general and 31% for early-onset cases.

BackgroundDuring the current worldwide pandemic, coronavirus disease 2019 (Covid-19) was first diagnosed in Iceland at the end of February. However, data are limited on how SARS-CoV-2, the virus that causes Covid-19, enters and spreads in a population.MethodsWe targeted testing to persons living in Iceland who were at high risk for infection (mainly those who were symptomatic, had recently traveled to high-risk countries, or had contact with infected persons). We also carried out population screening using two strategies: issuing an open invitation to 10,797 persons and sending random invitations to 2283 persons. We sequenced SARS-CoV-2 from 643 samples.ResultsAs of April 4, a total of 1221 of 9199 persons (13.3%) who were recruited for targeted testing had positive results for infection with SARS-CoV-2. Of those tested in the general population, 87 (0.8%) in the open-invitation screening and 13 (0.6%) in the random-population screening tested positive for the virus. In total, 6% of the population was screened. Most persons in the targeted-testing group who received positive tests early in the study had recently traveled internationally, in contrast to those who tested positive later in the study. Children under 10 years of age were less likely to receive a positive result than were persons 10 years of age or older, with percentages of 6.7% and 13.7%, respectively, for targeted testing; in the population screening, no child under 10 years of age had a positive result, as compared with 0.8% of those 10 years of age or older. Fewer females than males received positive results both in targeted testing (11.0% vs. 16.7%) and in population screening (0.6% vs. 0.9%). The haplotypes of the sequenced SARS-CoV-2 viruses were diverse and changed over time. The percentage of infected participants that was determined through population screening remained stable for the 20-day duration of screening.ConclusionsIn a population-based study in Iceland, children under 10 years of age and females had a lower incidence of SARS-CoV-2 infection than adolescents or adults and males. The proportion of infected persons identified through population screening did not change substantially during the screening period, which was consistent with a beneficial effect of containment efforts. (Funded by deCODE Genetics–Amgen.)

Little is known about the nature and durability of the humoral immune response to infection with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2).We measured antibodies in serum samples from 30,576 persons in Iceland, using six assays (including two pan-immunoglobulin [pan-Ig] assays), and we determined that the appropriate measure of seropositivity was a positive result with both pan-Ig assays. We tested 2102 samples collected from 1237 persons up to 4 months after diagnosis by a quantitative polymerase-chain-reaction (qPCR) assay. We measured antibodies in 4222 quarantined persons who had been exposed to SARS-CoV-2 and in 23,452 persons not known to have been exposed.Of the 1797 persons who had recovered from SARS-CoV-2 infection, 1107 of the 1215 who were tested (91.1%) were seropositive; antiviral antibody titers assayed by two pan-Ig assays increased during 2 months after diagnosis by qPCR and remained on a plateau for the remainder of the study. Of quarantined persons, 2.3% were seropositive; of those with unknown exposure, 0.3% were positive. We estimate that 0.9% of Icelanders were infected with SARS-CoV-2 and that the infection was fatal in 0.3%. We also estimate that 56% of all SARS-CoV-2 infections in Iceland had been diagnosed with qPCR, 14% had occurred in quarantined persons who had not been tested with qPCR (or who had not received a positive result, if tested), and 30% had occurred in persons outside quarantine and not tested with qPCR.Our results indicate that antiviral antibodies against SARS-CoV-2 did not decline within 4 months after diagnosis. We estimate that the risk of death from infection was 0.3% and that 44% of persons infected with SARS-CoV-2 in Iceland were not diagnosed by qPCR.

Effects of susceptibility variants may depend on from which parent they are inherited. Although many associations between sequence variants and human traits have been discovered through genome-wide associations, the impact of parental origin has largely been ignored. Here we show that for 38,167 Icelanders genotyped using single nucleotide polymorphism (SNP) chips, the parental origin of most alleles can be determined. For this we used a combination of genealogy and long-range phasing. We then focused on SNPs that associate with diseases and are within 500 kilobases of known imprinted genes. Seven independent SNP associations were examined. Five—one with breast cancer, one with basal-cell carcinoma and three with type 2 diabetes—have parental-origin-specific associations. These variants are located in two genomic regions, 11p15 and 7q32, each harbouring a cluster of imprinted genes. Furthermore, we observed a novel association between the SNP rs2334499 at 11p15 and type 2 diabetes. Here the allele that confers risk when paternally inherited is protective when maternally transmitted. We identified a differentially methylated CTCF-binding site at 11p15 and demonstrated correlation of rs2334499 with decreased methylation of that site. Many associations between gene sequence variants and human traits have been discovered in genome-wide association studies (GWAS), but most of these studies treat maternal and paternal alleles as interchangeable, so little is known about how the parental origin of sequence variants influences phenotypes. A new GWAS technique that combines genealogy and long-range phasing can determine the parental origin of most alleles, as shown in a survey of genotypes from over 38,000 Icelandic individuals. Five single-nucleotide variations previously shown to be associated with complex diseases — one with breast cancer, one with base-cell carcinoma and three with type 2 diabetes — are found to be dependent on parental origin. A new variant that is protective when maternally transmitted is second only to that of the gene TCF7L2 variant in contributing to diabetes risk when transmitted paternally. The effect of sequence variants on phenotypes may depend on parental origin. Here, a method is developed that takes parental origin — the impact of which, to date, has largely been ignored — into account in genome-wide association studies. For 38,167 Icelanders genotyped, the parental origin of most alleles is determined; furthermore, a number of variants are found that show associations specific to parental origin, including three with type 2 diabetes.