Brainstorming diseases Consistent classification of neuropsychiatric diseases is problematic because it can lead to misunderstanding of etiology. The Brainstorm Consortium examined multiple genome-wide association studies drawn from more than 200,000 patients for 25 brain-associated disorders and 17 phenotypes. Broadly, it appears that psychiatric and neurologic disorders share relatively little common genetic risk. However, different and independent pathways can result in similar clinical manifestations (e.g., psychosis, which occurs in both schizophrenia and Alzheimer's disease). Schizophrenia correlated with many psychiatric disorders, whereas the immunopathological affliction Crohn's disease did not, and posttraumatic stress syndrome was also largely independent of underlying traits. Essentially, the earlier the onset of a disorder, the more inheritable it appeared to be. Science , this issue p. eaap8757

Daniel Levy and colleagues report a meta-analysis of genome-wide association studies for blood pressure traits as part of the CHARGE consortium, reporting eight loci with replicated association to systolic and/or diastolic blood pressure, with one of these loci also associated to hypertension. Blood pressure is a major cardiovascular disease risk factor. To date, few variants associated with interindividual blood pressure variation have been identified and replicated. Here we report results of a genome-wide association study of systolic (SBP) and diastolic (DBP) blood pressure and hypertension in the CHARGE Consortium (n = 29,136), identifying 13 SNPs for SBP, 20 for DBP and 10 for hypertension at P < 4 × 10−7. The top ten loci for SBP and DBP were incorporated into a risk score; mean BP and prevalence of hypertension increased in relation to the number of risk alleles carried. When ten CHARGE SNPs for each trait were included in a joint meta-analysis with the Global BPgen Consortium (n = 34,433), four CHARGE loci attained genome-wide significance (P < 5 × 10−8) for SBP (ATP2B1, CYP17A1, PLEKHA7, SH2B3), six for DBP (ATP2B1, CACNB2, CSK-ULK3, SH2B3, TBX3-TBX5, ULK4) and one for hypertension (ATP2B1). Identifying genes associated with blood pressure advances our understanding of blood pressure regulation and highlights potential drug targets for the prevention or treatment of hypertension.

Approximately 7% of American adults have severe hypercholesterolemia (untreated low-density lipoprotein [LDL] cholesterol ≥190 mg/dl), which may be due to familial hypercholesterolemia (FH). Lifelong LDL cholesterol elevations in FH mutation carriers may confer coronary artery disease (CAD) risk beyond that captured by a single LDL cholesterol measurement. This study assessed the prevalence of an FH mutation among those with severe hypercholesterolemia and determined whether CAD risk varies according to mutation status beyond the observed LDL cholesterol level. Three genes causative for FH (LDLR, APOB, and PCSK9) were sequenced in 26,025 participants from 7 case-control studies (5,540 CAD case subjects, 8,577 CAD-free control subjects) and 5 prospective cohort studies (11,908 participants). FH mutations included loss-of-function variants in LDLR, missense mutations in LDLR predicted to be damaging, and variants linked to FH in ClinVar, a clinical genetics database. Among 20,485 CAD-free control and prospective cohort participants, 1,386 (6.7%) had LDL cholesterol ≥190 mg/dl; of these, only 24 (1.7%) carried an FH mutation. Within any stratum of observed LDL cholesterol, risk of CAD was higher among FH mutation carriers than noncarriers. Compared with a reference group with LDL cholesterol <130 mg/dl and no mutation, participants with LDL cholesterol ≥190 mg/dl and no FH mutation had a 6-fold higher risk for CAD (odds ratio: 6.0; 95% confidence interval: 5.2 to 6.9), whereas those with both LDL cholesterol ≥190 mg/dl and an FH mutation demonstrated a 22-fold increased risk (odds ratio: 22.3; 95% confidence interval: 10.7 to 53.2). In an analysis of participants with serial lipid measurements over many years, FH mutation carriers had higher cumulative exposure to LDL cholesterol than noncarriers. Among participants with LDL cholesterol ≥190 mg/dl, gene sequencing identified an FH mutation in <2%. However, for any observed LDL cholesterol, FH mutation carriers had substantially increased risk for CAD.

We screened variants on an exome-focused genotyping array in >300,000 participants (replication in >280,000 participants) and identified 444 independent variants in 250 loci significantly associated with total cholesterol (TC), high-density-lipoprotein cholesterol (HDL-C), low-density-lipoprotein cholesterol (LDL-C), and/or triglycerides (TG). At two loci (JAK2 and A1CF), experimental analysis in mice showed lipid changes consistent with the human data. We also found that: (i) beta-thalassemia trait carriers displayed lower TC and were protected from coronary artery disease (CAD); (ii) excluding the CETP locus, there was not a predictable relationship between plasma HDL-C and risk for age-related macular degeneration; (iii) only some mechanisms of lowering LDL-C appeared to increase risk for type 2 diabetes (T2D); and (iv) TG-lowering alleles involved in hepatic production of TG-rich lipoproteins (TM6SF2 and PNPLA3) tracked with higher liver fat, higher risk for T2D, and lower risk for CAD, whereas TG-lowering alleles involved in peripheral lipolysis (LPL and ANGPTL4) had no effect on liver fat but decreased risks for both T2D and CAD.

Age is the dominant risk factor for most chronic human diseases, but the mechanisms through which ageing confers this risk are largely unknown1. The age-related acquisition of somatic mutations that lead to clonal expansion in regenerating haematopoietic stem cell populations has recently been associated with both haematological cancer2–4 and coronary heart disease5—this phenomenon is termed clonal haematopoiesis of indeterminate potential (CHIP)6. Simultaneous analyses of germline and somatic whole-genome sequences provide the opportunity to identify root causes of CHIP. Here we analyse high-coverage whole-genome sequences from 97,691 participants of diverse ancestries in the National Heart, Lung, and Blood Institute Trans-omics for Precision Medicine (TOPMed) programme, and identify 4,229 individuals with CHIP. We identify associations with blood cell, lipid and inflammatory traits that are specific to different CHIP driver genes. Association of a genome-wide set of germline genetic variants enabled the identification of three genetic loci associated with CHIP status, including one locus at TET2 that was specific to individuals of African ancestry. In silico-informed in vitro evaluation of the TET2 germline locus enabled the identification of a causal variant that disrupts a TET2 distal enhancer, resulting in increased self-renewal of haematopoietic stem cells. Overall, we observe that germline genetic variation shapes haematopoietic stem cell function, leading to CHIP through mechanisms that are specific to clonal haematopoiesis as well as shared mechanisms that lead to somatic mutations across tissues. Analysis of 97,691 high-coverage human blood DNA-derived whole-genome sequences enabled simultaneous identification of germline and somatic mutations that predispose individuals to clonal expansion of haematopoietic stem cells, indicating that both inherited and acquired mutations are linked to age-related cancers and coronary heart disease.

Arne Pfeufer and colleagues report a genome-wide association study of the electrocardiographic measurement of PR interval in seven population-based cohorts in the CHARGE consortium. They identify nine loci associated with PR interval and highlight candidate genes with a role in ion channels and cardiac development. The electrocardiographic PR interval (or PQ interval) reflects atrial and atrioventricular nodal conduction, disturbances of which increase risk of atrial fibrillation. We report a meta-analysis of genome-wide association studies for PR interval from seven population-based European studies in the CHARGE Consortium: AGES, ARIC, CHS, FHS, KORA, Rotterdam Study, and SardiNIA (N = 28,517). We identified nine loci associated with PR interval at P < 5 × 10−8. At the 3p22.2 locus, we observed two independent associations in voltage-gated sodium channel genes, SCN10A and SCN5A. Six of the loci were near cardiac developmental genes, including CAV1-CAV2, NKX2-5 (CSX1), SOX5, WNT11, MEIS1, and TBX5-TBX3, providing pathophysiologically interesting candidate genes. Five of the loci, SCN5A, SCN10A, NKX2-5, CAV1-CAV2, and SOX5, were also associated with atrial fibrillation (N = 5,741 cases, P < 0.0056). This suggests a role for common variation in ion channel and developmental genes in atrial and atrioventricular conduction as well as in susceptibility to atrial fibrillation.

Christopher Newton-Cheh and colleagues from the QTGEN consortium report genetic associations to the QT interval duration, a measure of cardiac repolarization which is a risk factor for sudden cardiac death, in three genome-wide association studies from the Framingham Heart Study, the Rotterdam Study and the Cardiovascular Health Study. QT interval duration, reflecting myocardial repolarization on the electrocardiogram, is a heritable risk factor for sudden cardiac death and drug-induced arrhythmias. We conducted a meta-analysis of three genome-wide association studies in 13,685 individuals of European ancestry from the Framingham Heart Study, the Rotterdam Study and the Cardiovascular Health Study, as part of the QTGEN consortium. We observed associations at P < 5 × 10−8 with variants in NOS1AP, KCNQ1, KCNE1, KCNH2 and SCN5A, known to be involved in myocardial repolarization and mendelian long-QT syndromes. Associations were found at five newly identified loci, including 16q21 near NDRG4 and GINS3, 6q22 near PLN, 1p36 near RNF207, 16p13 near LITAF and 17q12 near LIG3 and RFFL. Collectively, the 14 independent variants at these 10 loci explain 5.4–6.5% of the variation in QT interval. These results, together with an accompanying paper, offer insights into myocardial repolarization and suggest candidate genes that could predispose to sudden cardiac death and drug-induced arrhythmias.

We conducted meta-analyses of genome-wide association studies for atrial fibrillation (AF) in participants from five community-based cohorts. Meta-analyses of 896 prevalent (15,768 referents) and 2,517 incident (21,337 referents) AF cases identified a new locus for AF (ZFHX3, rs2106261, risk ratio RR = 1.19; P = 2.3 x 10(-7)). We replicated this association in an independent cohort from the German AF Network (odds ratio = 1.44; P = 1.6 x 10(-11); combined RR = 1.25; combined P = 1.8 x 10(-15)).

A genome-wide survival analysis of 14,406 Alzheimer's disease (AD) cases and 25,849 controls identified eight previously reported AD risk loci and 14 novel loci associated with age at onset. Linkage disequilibrium score regression of 220 cell types implicated the regulation of myeloid gene expression in AD risk. The minor allele of rs1057233 (G), within the previously reported CELF1 AD risk locus, showed association with delayed AD onset and lower expression of SPI1 in monocytes and macrophages. SPI1 encodes PU.1, a transcription factor critical for myeloid cell development and function. AD heritability was enriched within the PU.1 cistrome, implicating a myeloid PU.1 target gene network in AD. Finally, experimentally altered PU.1 levels affected the expression of mouse orthologs of many AD risk genes and the phagocytic activity of mouse microglial cells. Our results suggest that lower SPI1 expression reduces AD risk by regulating myeloid gene expression and cell function.

Measurements of erythrocytes within the blood are important clinical traits and can indicate various hematological disorders. We report here genome-wide association studies (GWAS) for six erythrocyte traits, including hemoglobin concentration (Hb), hematocrit (Hct), mean corpuscular volume (MCV), mean corpuscular hemoglobin (MCH), mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC) and red blood cell count (RBC). We performed an initial GWAS in cohorts of the CHARGE Consortium totaling 24,167 individuals of European ancestry and replication in additional independent cohorts of the HaemGen Consortium totaling 9,456 individuals. We identified 23 loci significantly associated with these traits in a meta-analysis of the discovery and replication cohorts (combined P values ranging from 5 x 10(-8) to 7 x 10(-86)). Our findings include loci previously associated with these traits (HBS1L-MYB, HFE, TMPRSS6, TFR2, SPTA1) as well as new associations (EPO, TFRC, SH2B3 and 15 other loci). This study has identified new determinants of erythrocyte traits, offering insight into common variants underlying variation in erythrocyte measures.