The genetic architecture of autism spectrum disorder involves the interplay of common and rare variants and their impact on hundreds of genes. Using exome sequencing, here we show that analysis of rare coding variation in 3,871 autism cases and 9,937 ancestry-matched or parental controls implicates 22 autosomal genes at a false discovery rate (FDR) < 0.05, plus a set of 107 autosomal genes strongly enriched for those likely to affect risk (FDR < 0.30). These 107 genes, which show unusual evolutionary constraint against mutations, incur de novo loss-of-function mutations in over 5% of autistic subjects. Many of the genes implicated encode proteins for synaptic formation, transcriptional regulation and chromatin-remodelling pathways. These include voltage-gated ion channels regulating the propagation of action potentials, pacemaking and excitability–transcription coupling, as well as histone-modifying enzymes and chromatin remodellers—most prominently those that mediate post-translational lysine methylation/demethylation modifications of histones. Whole-exome sequencing in a large autism study identifies over 100 autosomal genes that are likely to affect risk for the disorder; these genes, which show unusual evolutionary constraint against mutations, carry de novo loss-of-function mutations in over 5% of autistic subjects and many function in synaptic, transcriptional and chromatin-remodelling pathways. Autism spectrum disorder (ASD) is a broad group of brain development disorders, including autism, childhood disintegrative disorder and Asperger's syndrome, characterized by impaired social interaction and communication, repetitive behaviour and restricted interests. Two groups reporting in this issue of Nature have used large-scale whole-exome sequencing to examine the contribution of inherited and germline de novo mutations to ASD risk. Silvia De Rubeis et al. analysed DNA samples from 3,871 autism cases and 9,937 ancestry-matched or parental controls and identify more than 100 autosomal genes that are likely to affect risk for the disease. De novo loss-of-function mutations were detected in more than 5% of autistic subjects. Many of the associated gene products appear to function in synaptic, transcriptional, and chromatin remodelling pathways. Ivan Iossifov et al. sequenced exomes from more than 2,500 families, each with one child with ASD. They identify 27 high-confidence gene targets and estimate that 13% of de novo missense mutations and 43% of de novo 'likely gene-disrupting' (LGD) mutations contribute to 12% and 9% of diagnoses, respectively.

Infectious, autoimmune, and neurodegenerative diseases are associated with profound psychological disturbances. Studies in animals clearly demonstrate that cytokines mediate illness-associated behavioral changes. However, the mechanisms underlying the respective psychological alterations in humans have not been established yet. Therefore, we investigated the effects of low-dose endotoxemia, a well-established and safe model of host-defense activation, on emotional, cognitive, immunological, and endocrine parameters.In a double-blind, crossover study, 20 healthy male volunteers completed psychological questionnaires and neuropsychological tests 1, 3, and 9 hours after intravenous injection of Salmonella abortus equi endotoxin (0.8 ng/kg) or saline in 2 experimental sessions. Blood samples were collected hourly, and rectal temperature and heart rate were monitored continuously.Endotoxin had no effects on physical sickness symptoms, blood pressure, or heart rate. Endotoxin caused a mild increase in rectal temperature (0.5 degrees C), and increased the circulating levels of tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha), soluble TNF receptors, interleukin (IL)-6, IL-1 receptor antagonist, and cortisol. After endotoxin administration, the subjects showed a transient significant increase in the levels of anxiety (effect size [ES] = 0.55) and depressed mood (ES = 0.66). Verbal and nonverbal memory functions were significantly decreased (ES = 0.55 to 0.64). Significant positive correlations were found between cytokine secretion and endotoxin-induced anxiety (r = 0.49 to r = 0.60), depressed mood (r = 0.40 to r = 0.75), and decreases in memory performance (r = 0.46 to r = 0.68).In humans, a mild stimulation of the primary host defense has negative effects on emotional and memory functions, which are probably caused by cytokine release. Hence, cytokines represent a novel target for neuropsychopharmacological research.

A key component of genetic architecture is the allelic spectrum influencing trait variability. For autism spectrum disorder (herein termed autism), the nature of the allelic spectrum is uncertain. Individual risk-associated genes have been identified from rare variation, especially de novo mutations. From this evidence, one might conclude that rare variation dominates the allelic spectrum in autism, yet recent studies show that common variation, individually of small effect, has substantial impact en masse. At issue is how much of an impact relative to rare variation this common variation has. Using a unique epidemiological sample from Sweden, new methods that distinguish total narrow-sense heritability from that due to common variation and synthesis of results from other studies, we reach several conclusions about autism's genetic architecture: its narrow-sense heritability is ∼52.4%, with most due to common variation, and rare de novo mutations contribute substantially to individual liability, yet their contribution to variance in liability, 2.6%, is modest compared to that for heritable variation.

Importance

 Autism spectrum disorder (ASD) aggregates in families, but the individual risk and to what extent this is caused by genetic factors or shared or nonshared environmental factors remains unresolved. 

Objective

 To provide estimates of familial aggregation and heritability of ASD. 

Design, Setting, and Participants

 A population-based cohort including 2 049 973 Swedish children born 1982 through 2006. We identified 37 570 twin pairs, 2 642 064 full sibling pairs, 432 281 maternal and 445 531 paternal half sibling pairs, and 5 799 875 cousin pairs. Diagnoses of ASD to December 31, 2009 were ascertained. 

Main Outcomes and Measures

 The relative recurrence risk (RRR) measures familial aggregation of disease. The RRR is the relative risk of autism in a participant with a sibling or cousin who has the diagnosis (exposed) compared with the risk in a participant with no diagnosed family member (unexposed). We calculated RRR for both ASD and autistic disorder adjusting for age, birth year, sex, parental psychiatric history, and parental age. We estimated how much of the probability of developing ASD can be related to genetic (additive and dominant) and environmental (shared and nonshared) factors. 

Results

 In the sample, 14 516 children were diagnosed with ASD, of whom 5689 had autistic disorder. The RRR and rate per 100 000 person-years for ASD among monozygotic twins was estimated to be 153.0 (95% CI, 56.7-412.8; rate, 6274 for exposed vs 27 for unexposed ); for dizygotic twins, 8.2 (95% CI, 3.7-18.1; rate, 805 for exposed vs 55 for unexposed); for full siblings, 10.3 (95% CI, 9.4-11.3; rate, 829 for exposed vs 49 for unexposed); for maternal half siblings, 3.3 (95% CI, 2.6-4.2; rate, 492 for exposed vs 94 for unexposed); for paternal half siblings, 2.9 (95% CI, 2.2-3.7; rate, 371 for exposed vs 85 for unexposed); and for cousins, 2.0 (95% CI, 1.8-2.2; rate, 155 for exposed vs 49 for unexposed). The RRR pattern was similar for autistic disorder but of slightly higher magnitude. We found support for a disease etiology including only additive genetic and nonshared environmental effects. The ASD heritability was estimated to be 0.50 (95% CI, 0.45-0.56) and the autistic disorder heritability was estimated to 0.54 (95% CI, 0.44-0.64). 

Conclusions and Relevance

 Among children born in Sweden, the individual risk of ASD and autistic disorder increased with increasing genetic relatedness. Heritability of ASD and autistic disorder were estimated to be approximately 50%. These findings may inform the counseling of families with affected children.

OBJECTIVE: Impairments in adaptive life skills are a major source of disability in patients with schizophrenia. The relationship between adaptive life skills in real-world settings and performance on neuropsychological tests may be complicated by other factors that interfere with deployment of skills. Assessment of the ability to perform life skills under optimal conditions (i.e., assessment of functional capacity) has been proposed as a means to clarify these relationships. METHOD: The authors examined cross-sectional data from a study of the course of neuropsychological and adaptive life skills of older (age 50–85) schizophrenia patients (N=78). Functional capacity was examined with a performance-based measure (UCSD Performance-Based Skills Assessment), and case managers rated real-world adaptive functions (i.e., interpersonal skills, work skills, and community activities). Neuropsychological performance was assessed with a comprehensive battery, while symptoms were assessed with patient self-report and clinical ratings. RESULTS: Confirmatory path analyses were used to evaluate the effects of neuropsychological performance, functional capacity, and symptoms on the various domains of real-world functioning. Neuropsychological performance predicted functional capacity, which predicted all three domains of real-world functioning. Depression predicted interpersonal and work skills, while negative symptoms affected interpersonal skills independently of other predictors. CONCLUSIONS: Real-world adaptive life skills are predicted by neuropsychological performance, symptoms, and functional capacity. Neuropsychological performance contributes little to the prediction of real-world performance after accounting for functional capacity. In some domains, negative and depressive symptoms influenced real-world performance while not relating to functional capacity or neuropsychological performance.

Context

 Maternal and paternal ages are associated with neurodevelopmental disorders. 

Objective

 To examine the relationship between advancing paternal age at birth of offspring and their risk of autism spectrum disorder (ASD). 

Design

 Historical population-based cohort study. 

Setting

 Identification of ASD cases from the Israeli draft board medical registry. 

Participants

 We conducted a study of Jewish persons born in Israel during 6 consecutive years. Virtually all men and about three quarters of women in this cohort underwent draft board assessment at age 17 years. Paternal age at birth was obtained for most of the cohort; maternal age was obtained for a smaller subset. We used the smaller subset (n = 132 271) with data on both paternal and maternal age for the primary analysis and the larger subset (n = 318 506) with data on paternal but not maternal age for sensitivity analyses. 

Main Outcome Measures

 Information on persons coded as havingInternational Classification of Diseases, 10th RevisionASD was obtained from the registry. The registry identified 110 cases of ASD (incidence, 8.3 cases per 10 000 persons), mainly autism, in the smaller subset with complete parental age data. 

Results

 There was a significant monotonic association between advancing paternal age and risk of ASD. Offspring of men 40 years or older were 5.75 times (95% confidence interval, 2.65-12.46;P<.001) more likely to have ASD compared with offspring of men younger than 30 years, after controlling for year of birth, socioeconomic status, and maternal age. Advancing maternal age showed no association with ASD after adjusting for paternal age. Sensitivity analyses indicated that these findings were not the result of bias due to missing data on maternal age. 

Conclusions

 Advanced paternal age was associated with increased risk of ASD. Possible biological mechanisms include de novo mutations associated with advancing age or alterations in genetic imprinting.

Subtle behavioral and intellectual abnormalities are often present in apparently healthy adolescents who later develop schizophrenia. The authors investigated whether these abnormalities can predict vulnerability for schizophrenia before the first psychotic manifestation.The study consisted of linking the Israeli Draft Board Registry with the National Psychiatric Hospitalization Case Registry. The draft board tests measure intelligence, social functioning, organizational ability, interest in physical activity, and individual autonomy. Patients (N = 509) were compared to nonpatients, i.e., adolescents not appearing in the National Psychiatric Registry (N = 9,215), matched to patients by age, gender, and school attended at time of testing.Healthy male adolescents who were later hospitalized for schizophrenia had significantly lower test scores on all measures than adolescents not reported to the National Psychiatric Registry. The strongest predictors for schizophrenia were deficits in social functioning, organizational ability, and intellectual functioning. When patients were compared to matched nonpatients, the prediction model had a 75% sensitivity, a 100% specificity, a positive predictive value of 72%, and an overall rate of correct classification of 87.5%. Applied to the Israeli Draft Board Registry, the model yielded a sensitivity of 74.7%, a validated specificity of 99.7%, and a positive predictive value of 42.7%.This study demonstrated that simple assessment tools can predict predisposition to schizophrenia in healthy male adolescents. The model's predictive ability does not change as a function of the time elapsed between testing and first hospitalization. This suggests that the model identifies apparently healthy individuals who will manifest the disease later who are not prodromal to psychosis. Easily applied tools allowing early identification of schizophrenia or vulnerability to it may enable early intervention.

Background Significant neuropsychological (NP) and functional deficits are found in most schizophrenia patients. Previous studies have left questions as to whether global NP impairment or discrete domains affect functional outcomes, and none have addressed distinctions within and between ability and performance domains. This study examined the different predictive relationships between NP domains, functional competence, social competence, symptoms, and real-world behavior in domains of work skills, interpersonal relationships, and community activities. Methods Two hundred twenty-two schizophrenic outpatients were tested with an NP battery and performance-based measures of functional and social competence and rated for positive, negative, and depressive symptoms. Case managers generated ratings of three functional disability domains. Results Four cognitive factors were derived from factor analysis. Path analyses revealed both direct and mediated effects of NP on real-world outcomes. All NP domains predicted functional competence, but only processing speed and attention/working memory predicted social competence. Both competence measures mediated the effects of NP on community activities and work skills, but only social competence predicted interpersonal behaviors. The attention/working memory domain was directly related to work skills, executive functions had a direct effect on interpersonal behaviors, and processing speed had direct effects on all three real-world behaviors. Symptoms were directly related to outcomes, with fewer relationships with competence. Conclusions Differential predictors of functional competence and performance were found from discrete NP domains. Separating competence and performance provides a more precise perspective on correlates of disability. Changes in specific NP or functional skills might improve specific outcomes, rather than promoting global functional improvement. Significant neuropsychological (NP) and functional deficits are found in most schizophrenia patients. Previous studies have left questions as to whether global NP impairment or discrete domains affect functional outcomes, and none have addressed distinctions within and between ability and performance domains. This study examined the different predictive relationships between NP domains, functional competence, social competence, symptoms, and real-world behavior in domains of work skills, interpersonal relationships, and community activities. Two hundred twenty-two schizophrenic outpatients were tested with an NP battery and performance-based measures of functional and social competence and rated for positive, negative, and depressive symptoms. Case managers generated ratings of three functional disability domains. Four cognitive factors were derived from factor analysis. Path analyses revealed both direct and mediated effects of NP on real-world outcomes. All NP domains predicted functional competence, but only processing speed and attention/working memory predicted social competence. Both competence measures mediated the effects of NP on community activities and work skills, but only social competence predicted interpersonal behaviors. The attention/working memory domain was directly related to work skills, executive functions had a direct effect on interpersonal behaviors, and processing speed had direct effects on all three real-world behaviors. Symptoms were directly related to outcomes, with fewer relationships with competence. Differential predictors of functional competence and performance were found from discrete NP domains. Separating competence and performance provides a more precise perspective on correlates of disability. Changes in specific NP or functional skills might improve specific outcomes, rather than promoting global functional improvement.

This study reanalyzes Swedish cohort data to assess the stability under alternative assumptions and models of a previous estimate of the heritability of autism spectrum disorder.