Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a common endocrine disorder of women, characterized by hyperandrogenism and chronic anovulation. It is a leading cause of female infertility and is associated with polycystic ovaries, hirsutism, obesity, and insulin resistance. We tested a carefully chosen collection of 37 candidate genes for linkage and association with PCOS or hyperandrogenemia in data from 150 families. The strongest evidence for linkage was with the follistatin gene, for which affected sisters showed increased identity by descent (72%; χ 2 = 12.97; nominal P = 3.2 × 10 −4 ). After correction for multiple testing (33 tests), the follistatin findings were still highly significant ( P c = 0.01). Although the linkage results for CYP11A were also nominally significant ( P = 0.02), they were no longer significant after correction. In 11 candidate gene regions, at least one allele showed nominally significant evidence for population association with PCOS in the transmission/disequilibrium test (χ 2 ≥ 3.84; nominal P < 0.05). The strongest effect in the transmission/disequilibrium test was observed in the INSR region ( D19S884 ; allele 5; χ 2 = 8.53) but was not significant after correction. Our study shows how a systematic screen of candidate genes can provide strong evidence for genetic linkage in complex diseases and can identify those genes that should have high (or low) priority for further study.

To identify specific genes affecting vulnerability or resistance, we performed a whole-autosomal genome scan for genetic linkage to alcohol dependence in a Southwestern American Indian tribe. Genotypes at 517 autosomal microsatellite loci and clinical evaluations were available for 152 subjects belonging to extended pedigrees and forming 172 sib-pairs. Highly suggestive evidence for linkage emerged for two genomic regions using two- and multipoint sib-pair regression methods; both regions harbored neurogenetic candidate genes. The best evidence is seen with D11S1984 (nominal P = 0.00007, lod ≊ 3.1) on chromosome 11p, in close proximity to the DRD4 dopamine receptor and tyrosine hydroxylase (TH) genes. Good evidence is seen with D4S3242 (nominal P = 0.0002, lod ≊ 2.8) on chromosome 4p, near the β1 GABA receptor gene. Interestingly, three loci in the alcohol dehydrogenase gene cluster on chromosome 4q showed evidence for linkage with two-point analyses, but not multipoint analysis. Am. J. Med. Genet. (Neuropsychiatr. Genet.) 81:216–221, 1998. Published 1998 Wiley-Liss, Inc.1 This article is a US Government work and, as such, is in the public domain in the United States of America.

Abstract Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a common, highly heritable complex disorder of unknown aetiology characterized by hyperandrogenism, chronic anovulation and defects in glucose homeostasis. Increased luteinizing hormone relative to follicle-stimulating hormone secretion, insulin resistance and developmental exposure to androgens are hypothesized to play a causal role in PCOS. Here we map common genetic susceptibility loci in European ancestry women for the National Institutes of Health PCOS phenotype, which confers the highest risk for metabolic morbidities, as well as reproductive hormone levels. Three loci reach genome-wide significance in the case–control meta-analysis, two novel loci mapping to chr 8p23.1 and chr 11p14.1, and a chr 9q22.32 locus previously found in Chinese PCOS. The same chr 11p14.1 SNP, rs11031006, in the region of the follicle-stimulating hormone B polypeptide ( FSHB ) gene strongly associates with PCOS diagnosis and luteinizing hormone levels. These findings implicate neuroendocrine changes in disease pathogenesis.

Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a common, complex genetic disorder affecting up to 15% of reproductive age women worldwide, depending on the diagnostic criteria applied. These diagnostic criteria are based on expert opinion and have been the subject of considerable controversy. The phenotypic variation observed in PCOS is suggestive of an underlying genetic heterogeneity, but a recent meta-analysis of European ancestry PCOS cases found that the genetic architecture of PCOS defined by different diagnostic criteria was generally similar, suggesting that the criteria do not identify biologically distinct disease subtypes. We performed this study to test the hypothesis that there are biologically relevant subtypes of PCOS. Unsupervised hierarchical cluster analysis was performed on quantitative anthropometric, reproductive, and metabolic traits in a genotyped discovery cohort of 893 PCOS cases and an ungenotyped validation cohort of 263 PCOS cases. We identified two PCOS subtypes: a "reproductive" group (21-23%) characterized by higher luteinizing hormone (LH) and sex hormone binding globulin (SHBG) levels with relatively low body mass index (BMI) and insulin levels; and a "metabolic" group (37-39%), characterized by higher BMI, glucose, and insulin levels with lower SHBG and LH levels. We performed a GWAS on the genotyped cohort, limiting the cases to either the reproductive or metabolic subtypes. We identified alleles in four novel loci that were associated with the reproductive subtype at genome-wide significance ( PRDM2/KAZN1 , P=2.2 × 10-10; IQCA1 , P=2.8 × 10-9; BMPR1B/UNC5C , P=9.7 × 10-9; CDH10 , P=1.2 × 10-8) and one locus that was significantly associated with the metabolic subtype ( KCNH7/FIGN , P=1.0 × 10-8). We have previously reported that rare variants in DENND1A , a gene regulating androgen biosynthesis, were associated with PCOS quantitative traits in a family-based whole genome sequencing analysis. We classified the reproductive and metabolic subtypes in this family-based PCOS cohort and found that the subtypes tended to cluster in families and that carriers of rare DENND1A variants were significantly more likely to have the reproductive subtype of PCOS. Limitations of our study were that only PCOS cases of European ancestry diagnosed by NIH criteria were included, the sample sizes for the subtype GWAS were small, and the GWAS findings were not replicated. In conclusion, we have found stable reproductive and metabolic subtypes of PCOS. Further, these subtypes were associated with novel susceptibility loci. Our results suggest that these subtypes are biologically relevant since they have distinct genetic architectures. This study demonstrates how precise phenotypic delineation can be more powerful than increases in sample size for genetic association studies.

Abstract Background The extensive use of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) has led to environmental contamination and bioaccumulation. Previous research linked PFAS exposure to female reproductive disorders, but the mechanism remains elusive. Further, most studies focused on legacy long-chain PFOA and PFOS, yet the reproductive impacts of other long-chain PFAS and short-chain alternatives are rarely explored. Objectives We investigated the effects and mechanisms of long- and short-chain PFAS on the ovary and associated ovarian functions. Methods A 3D in vitro ovarian follicle culture system and an in vivo mouse model, together with approaches of reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction, enzyme-linked immunosorbent assay, RNA-sequencing, pharmacological treatment, in situ zymography, histology, in situ hybridization, analytical chemistry, and benchmark dose modeling (BMD), were used to test environmentally relevant exposure levels of six long- and short-chain PFAS on follicle maturation, hormone secretion, and ovulation. Results In vitro exposure revealed that long-but not short-chain PFAS interfered with gonadotropin-dependent follicle maturation, ovulation, and hormone secretion. Mechanistically, long-chain perfluorononanoic acid (PFNA) acted as a peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR γ ) agonist in granulosa cells to disrupt follicle-stimulating hormone (FSH)-dependent follicle maturation, luteinizing hormone (LH)-stimulated ovulation, and associated gene regulatory pathways. In vivo mouse exposure confirmed the ovarian accumulation of PFNA and the mechanism of PPAR γ -mediated ovarian toxicities of PFNA observed in vitro . The BMD analysis of in vitro and in vivo results suggested human relevant exposure levels of long-chain PFAS in our study pose an extra risk of ovarian defects, with follicular rupture as the most sensitive endpoint. Discussion Using in vitro follicle culture and in vivo mouse models, we discovered that long-chain PFAS interfere with gonadotropin-dependent follicle maturation, hormone secretion, and ovulation, posing a non-negligible risk to women’s reproductive health including anovulation, irregular menstrual cycles, and sub- or infertility.

Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a disorder characterized by hyperandrogenism, ovulatory dysfunction and polycystic ovarian morphology. Affected women frequently have metabolic disturbances including insulin resistance and dysregulation of glucose homeostasis. PCOS is diagnosed with two different sets of diagnostic criteria, resulting in a phenotypic spectrum of PCOS cases. The genetic similarities between cases diagnosed with different criteria have been largely unknown. Previous studies in Chinese and European subjects have identified 16 loci associated with risk of PCOS. We report a meta-analysis from 10,074 PCOS cases and 103,164 controls of European ancestry and characterisation of PCOS related traits. We identified 3 novel loci (near PLGRKT, ZBTB16 and MAPRE1), and provide replication of 11 previously reported loci. Identified variants were associated with hyperandrogenism, gonadotropin regulation and testosterone levels in affected women. Genetic correlations with obesity, fasting insulin, type 2 diabetes, lipid levels and coronary artery disease indicate shared genetic architecture between metabolic traits and PCOS. Mendelian randomization analyses suggested variants associated with body mass index, fasting insulin, menopause timing, depression and male-pattern balding play a causal role in PCOS. Only one locus differed in its association by diagnostic criteria, otherwise the genetic architecture was similar between PCOS diagnosed by self-report and PCOS diagnosed by NIH or Rotterdam criteria across common variants at 13 loci.

Polycystic ovary syndrome (PCOS) is among the most common endocrine disorders of premenopausal women, affecting 5-15% of this population depending on the diagnostic criteria applied. It is characterized by hyperandrogenism, ovulatory dysfunction and polycystic ovarian morphology. PCOS is a leading risk factor for type 2 diabetes in young women. PCOS is highly heritable, but only a small proportion of this heritability can be accounted for by the common genetic susceptibility variants identified to date. To test the hypothesis that rare genetic variants contribute to PCOS pathogenesis, we performed whole-genome sequencing on DNA from 62 families with one or more daughters with PCOS. We tested for associations of rare variants with PCOS and its concomitant hormonal traits using a quantitative trait meta-analysis. We found rare variants in DENND1A (P=5.31×10-5, Padj=0.019) that were significantly associated with reproductive and metabolic traits in PCOS families. Common variants in DENND1A have previously been associated with PCOS diagnosis in genome-wide association studies. Subsequent studies indicated that DENND1A is an important regulator of human ovarian androgen biosynthesis. Our findings provide additional evidence that DENND1A plays a central role in PCOS and suggest that rare noncoding variants contribute to disease pathogenesis.

Purpose: As many as 75% of patients with Polycystic ovary syndrome (PCOS) are estimated to be unidentified in clinical practice. Utilizing polygenic risk prediction, we aim to identify the phenome-wide comorbidity patterns characteristic of PCOS to improve accurate diagnosis and preventive treatment. Methods and Findings: Leveraging the electronic health records (EHRs) of 124,852 individuals, we developed a PCOS risk prediction algorithm by combining polygenic risk scores (PRS) with PCOS component phenotypes into a polygenic and phenotypic risk score (PPRS). We evaluated its predictive capability across different ancestries and perform a PRS-based phenome-wide association study (PheWAS) to assess the phenomic expression of the heightened risk of PCOS. The integrated polygenic prediction improved the average performance (pseudo-R2) for PCOS detection by 0.228 (61.5-fold), 0.224 (58.8-fold), 0.211 (57.0-fold) over the null model across European, African, and multi-ancestry participants respectively. The subsequent PRS-powered PheWAS identified a high level of shared biology between PCOS and a range of metabolic and endocrine outcomes, especially with obesity and diabetes: 'morbid obesity', 'type 2 diabetes', 'hypercholesterolemia', 'disorders of lipid metabolism', 'hypertension' and 'sleep apnea' reaching phenome-wide significance. Conclusions: Our study has expanded the methodological utility of PRS in patient stratification and risk prediction, especially in a multifactorial condition like PCOS, across different genetic origins. By utilizing the individual genome-phenome data available from the EHR, our approach also demonstrates that polygenic prediction by PRS can provide valuable opportunities to discover the pleiotropic phenomic network associated with PCOS pathogenesis.