Abstract Purpose Hirschsprung disease (HSCR) is a developmental disorder of the enteric nervous system (ENS) characterized by congenital aganglionosis, and where individual cases harbor coding risk variants in ENS genes. Low-penetrance, common, noncoding variants at RET, SEMA3 and NRG1 loci have been associated in HSCR as well, implicating variable gene expression mediated by cis-regulatory element (CRE) variants as the causal mechanism. However, the extent and combinatorial effects of all putative CRE variants within and across these loci on HSCR is unknown. Methods Using 583 HSCR subjects, one of the largest samples of European ancestry studied, and genotyping 56 tag variants we evaluated association of all common variants overlapping putative gut CREs and fine-mapped variants at RET, SEMA3 and NRG1. Results We demonstrate that 28 and 8 tag variants, several of which are independent, overlapping putative-enhancers at the RET and SEMA3 loci, respectively, and, 2 fine-mapped tag variants at NRG1 locus, are associated with HSCR. We demonstrate that risk increases with increasing risk allele dosage from multiple variants within and across these loci and varies >25- fold. Conclusion Gene regulatory networks in HSCR-relevant cell types quantify the total burden of risk alleles through sensing reduced gene expression of multiple genes on disease.

High blood pressure is the foremost heritable global risk factor for cardiovascular disease. We report the largest genetic association study of blood pressure traits to date (systolic, diastolic, pulse pressure) in over one million people of European ancestry. We identify 535 novel blood pressure loci that not only offer new biological insights into blood pressure regulation but also reveal shared loci influencing lifestyle exposures. Our findings offer the potential for a precision medicine strategy for future cardiovascular disease prevention.

Genetic association results are often interpreted with the assumption that study participation does not affect downstream analyses. Understanding the genetic basis of this participation bias is challenging as it requires the genotypes of unseen individuals. However, we demonstrate that it is possible to estimate comparative biases by performing GWAS contrasting one subgroup versus another. For example, we show that sex exhibits autosomal heritability in the presence of sex-differential participation bias. By performing a GWAS of sex in ~3.3 million males and females, we identify over 150 autosomal loci significantly associated with sex and highlight complex traits underpinning differences in study participation between sexes. For example, the body mass index (BMI) increasing allele at the FTO locus was observed at higher frequency in males compared to females (OR 1.02 [1.02-1.03], P=4.4x10-36). Finally, we demonstrate how these biases can potentially lead to incorrect inferences in downstream analyses and propose a conceptual framework for addressing such biases. Our findings highlight a new challenge that genetic studies may face as sample sizes continue to grow.

Idiopathic retinal detachment is a serious common condition, but genetic studies to date have been hampered by the small size of the assembled cohorts. Genetic correlations between retinal detachment and high myopia or cataract operation were high, respectively 0.46 (SE=0.08) and 0.44 (SE=0.07), in the UK Biobank dataset and in line with known epidemiological associations. Meta-analysis of genome-wide association studies using UK Biobank retinal detachment cases (N=3977) and two cohorts, each comprising ~1000 rhegmatogenous retinal detachment patients, uncovered 11 genome-wide significant association signals, near or within ZC3H11B, BMP3, COL22A1, DLG5, PLCE1, EFEMP2, TYR, FAT3, TRIM29, COL2A1 and LOXL1. Replication in the 23andMe dataset, where retinal detachment is self-reported by participants, firmly establishes association at six loci FAT3, COL22A1, TYR, BMP3, ZC3H11B and PLCE1. The former two seem to particularly impact on retinal detachment, the latter three shed light on shared aetiologies with cataract, myopia and glaucoma.

Hundreds of loci have been associated with blood pressure traits from many genome-wide association studies. We identified an enrichment of these loci in aorta and tibial artery expression quantitative trait loci in our previous work in ~100,000 Genetic Epidemiology Research on Aging (GERA) study participants. In the present study, we subsequently focused on determining putative regulatory regions for these and other tissues of relevance to blood pressure, to both fine-map these loci by pinpointing genes and variants of functional interest within them, and to identify any novel genes. We constructed maps of putative cis-regulatory elements using publicly available open chromatin data for the heart, aorta and tibial arteries, and multiple kidney cell types. Sequence variants within these regions may be evaluated quantitatively for their tissue- or cell-type-specific regulatory impact using deltaSVM functional scores, as described in our previous work. In order to identify genes of interest, we aggregate these variants in these putative cis-regulatory elements within 50Kb of the start or end of genes considered as "expressed" in these tissues or cell types using publicly available gene expression data, and use the deltaSVM scores as weights in the well-known group-wise sequence kernel association test (SKAT). We test for association with both blood pressure traits as well as expression within these tissues or cell types of interest, and identify several genes, including MTHFR, C10orf32, CSK, NOV, ULK4, SDCCAG8, SCAMP5, RPP25, HDGFRP3, VPS37B, and PPCDC. Although our study centers on blood pressure traits, we additionally examined two known genes, SCN5A and NOS1AP involved in the cardiac trait QT interval, in the Atherosclerosis Risk in Communities Study (ARIC), as a positive control, and observed an expected heart-specific effect. Thus, our method may be used to identify variants and genes for further functional testing using tissue- or cell-type-specific putative regulatory information.

The development of the gut from endodermal tissue to an organ with multiple distinct structures and functions occurs over a prolonged time during embryonic days E10.5-E14.5 in the mouse. During this process, one major event is innervation of the gut by enteric neural crest cells (ENCC) to establish the enteric nervous system (ENS). To understand the molecular processes underpinning gut and ENS development, we generated RNA-seq profiles from wildtype mouse guts at E10.5, E12.5 and E14.5 from both sexes. We also generated these profiles from homozygous Ret null embryos, a model for Hirschsprung disease (HSCR), in whom the ENS is absent. These data reveal four major features: (1) between E10.5 to E14.5 the developmental genetic programs change from expression of major transcription factors (TF) and its modifiers to genes controlling tissue (epithelium, muscle, endothelium) specialization; (2) the major effect of Ret is not only on ENCC differentiation to enteric neurons but also on the enteric mesenchyme and epithelium; (3) a muscle genetic program exerts significant effects on ENS development, and (4) sex differences in gut development profiles are minor. The genetic programs identified, and their changes across development, suggests that both cell autonomous and non-autonomous factors, and interactions between the different developing gut tissues, are important for normal ENS development and its disorders.

Elevated blood pressure is a major risk factor for cardiovascular disease and has a substantial genetic contribution. Genetic variation influencing blood pressure has the potential to identify new pharmacological targets for the treatment of hypertension. To discover additional novel blood pressure loci, we used 1000 Genomes Project-based imputation in 150,134 European ancestry individuals and sought significant evidence for independent replication in a further 228,245 individuals. We report 6 new signals of association in or near HSPB7, TNXB, LRP12, LOC283335, SEPT9 and AKT2, and provide new replication evidence for a further 2 signals in EBF2 and NFKBIA. Combining large whole-blood gene expression resources totaling 12,607 individuals, we investigated all novel and previously reported signals and identified 48 genes with evidence for involvement in BP regulation that are significant in multiple resources. Three novel kidney-specific signals were also detected. These robustly implicated genes may provide new leads for therapeutic innovation.