Objective: The aim of this study was to search for genes/variants that modify the effect of LRRK2 mutations in terms of penetrance and age-at-onset of Parkinson's disease. Methods: We performed the first genome-wide association study of penetrance and age-at-onset of Parkinson's disease in LRRK2 mutation carriers (776 cases and 1,103 non-cases at their last evaluation). Cox proportional hazard models and linear mixed models were used to identify modifiers of penetrance and age-at-onset of LRRK2 mutations, respectively. We also investigated whether a polygenic risk score derived from a published genome-wide association study of Parkinson's disease was able to explain variability in penetrance and age-at-onset in LRRK2 mutation carriers. Results: A variant located in the intronic region of CORO1C on chromosome 12 (rs77395454; P-value=2.5E-08, beta=1.27, SE=0.23, risk allele: C) met genome-wide significance for the penetrance model. A region on chromosome 3, within a previously reported linkage peak for Parkinson's disease susceptibility, showed suggestive associations in both models (penetrance top variant: P-value=1.1E-07; age-at-onset top variant: P-value=9.3E-07). A polygenic risk score derived from publicly available Parkinson's disease summary statistics was a significant predictor of penetrance, but not of age-at-onset. Interpretation: This study suggests that variants within or near CORO1C may modify the penetrance of LRRK2 mutations. In addition, common Parkinson's disease associated variants collectively increase the penetrance of LRRK2 mutations.

Abstract Pulmonary arterial hypertension (PAH) remains an incurable and often fatal disease despite currently available therapies. Multiomics systems biology analysis can shed new light on PAH pathobiology and inform translational research efforts. Using RNA sequencing on the largest PAH lung biobank to date (96 disease and 52 control), we aim to identify gene co-expression network modules associated with PAH and potential therapeutic targets. Co-expression network analysis was performed to identify modules of co-expressed genes which were then assessed for and prioritized by importance in PAH, regulatory role, and therapeutic potential via integration with clinicopathologic data, human genome-wide association studies (GWAS) of PAH, lung Bayesian regulatory networks, single-cell RNA-sequencing data, and pharmacotranscriptomic profiles. We identified a co-expression module of 266 genes, called the pink module, which may be a response to the underlying disease process to counteract disease progression in PAH. This module was associated not only with PAH severity such as increased PVR and intimal thickness, but also with compensated PAH such as lower number of hospitalizations, WHO functional class and NT-proBNP. GWAS integration demonstrated the pink module is enriched for PAH-associated genetic variation in multiple cohorts. Regulatory network analysis revealed that BMPR2 regulates the main target of FDA-approved riociguat, GUCY1A2, in the pink module. Analysis of pathway enrichment and pink hub genes (i.e. ANTXR1 and SFRP4) suggests the pink module inhibits Wnt signaling and epithelial-mesenchymal transition. Cell type deconvolution showed the pink module correlates with higher vascular cell fractions (i.e. myofibroblasts). A pharmacotranscriptomic screen discovered ubiquitin-specific peptidases (USPs) as potential therapeutic targets to mimic the pink module signature. Our multiomics integrative study uncovered a novel gene subnetwork associated with clinicopathologic severity, genetic risk, specific vascular cell types, and new therapeutic targets in PAH. Future studies are warranted to investigate the role and therapeutic potential of the pink module and targeting USPs in PAH.

Abstract Variants in seven genes (LRRK2, GBA1, PRKN, SNCA, PINK1, PARK7 and VPS35) have been formally adjudicated as causal contributors to Parkinson’s disease; however, individuals with Parkinson’s disease are often unaware of their genetic status since clinical testing is infrequently offered. As a result, genetic information is not incorporated into clinical care, and variant-targeted precision medicine trials struggle to enrol people with Parkinson’s disease. Understanding the yield of genetic testing using an established gene panel in a large, geographically diverse North American population would help patients, clinicians, clinical researchers, laboratories and insurers better understand the importance of genetics in approaching Parkinson’s disease. PD GENEration is an ongoing multi-centre, observational study (NCT04057794, NCT04994015) offering genetic testing with results disclosure and genetic counselling to those in the US (including Puerto Rico), Canada and the Dominican Republic, through local clinical sites or remotely through self-enrolment. DNA samples are analysed by next-generation sequencing including deletion/duplication analysis (Fulgent Genetics) with targeted testing of seven major Parkinson’s disease-related genes. Variants classified as pathogenic/likely pathogenic/risk variants are disclosed to all tested participants by either neurologists or genetic counsellors. Demographic and clinical features are collected at baseline visits. Between September 2019 and June 2023, the study enrolled 10 510 participants across >85 centres, with 8301 having received results. Participants were: 59% male; 86% White, 2% Asian, 4% Black/African American, 9% Hispanic/Latino; mean age 67.4 ± 10.8 years. Reportable genetic variants were observed in 13% of all participants, including 18% of participants with one or more ‘high risk factors’ for a genetic aetiology: early onset (<50 years), high-risk ancestry (Ashkenazi Jewish/Basque/North African Berber), an affected first-degree relative; and, importantly, in 9.1% of people with none of these risk factors. Reportable variants in GBA1 were identified in 7.7% of all participants; 2.4% in LRRK2; 2.1% in PRKN; 0.1% in SNCA; and 0.2% in PINK1, PARK7 or VPS35 combined. Variants in more than one of the seven genes were identified in 0.4% of participants. Approximately 13% of study participants had a reportable genetic variant, with a 9% yield in people with no high-risk factors. This supports the promotion of universal access to genetic testing for Parkinson’s disease, as well as therapeutic trials for GBA1 and LRRK2-related Parkinson’s disease.

Vascular inflammation critically regulates endothelial cell (EC) pathophenotypes, particularly in pulmonary arterial hypertension (PAH). Dysregulation of lysosomal activity and cholesterol metabolism have known inflammatory roles in disease, but their relevance to PAH is unclear. In human pulmonary arterial ECs and in PAH, we found that inflammatory cytokine induction of the nuclear receptor coactivator 7 (NCOA7) both preserved lysosomal acidification and served as a homeostatic brake to constrain EC immunoactivation. Conversely, NCOA7 deficiency promoted lysosomal dysfunction and proinflammatory oxysterol/bile acid generation that, in turn, contributed to EC pathophenotypes. In vivo, mice deficient for Ncoa7 or exposed to the inflammatory bile acid 7α-hydroxy-3-oxo-4-cholestenoic acid (7HOCA) displayed worsened PAH. Emphasizing this mechanism in human PAH, an unbiased, metabolome-wide association study (N=2,756) identified a plasma signature of the same NCOA7-dependent oxysterols/bile acids associated with PAH mortality (P<1.1x10-6). Supporting a genetic predisposition to NCOA7 deficiency, in genome-edited, stem cell-derived ECs, the common variant intronic SNP rs11154337 in NCOA7 regulated NCOA7 expression, lysosomal activity, oxysterol/bile acid production, and EC immunoactivation. Correspondingly, SNP rs11154337 was associated with PAH severity via six-minute walk distance and mortality in discovery (N=93, P=0.0250; HR=0.44, 95% CI [0.21-0.90]) and validation (N=630, P=2x10-4; HR=0.49, 95% CI [0.34-0.71]) cohorts. Finally, utilizing computational modeling of small molecule binding to NCOA7, we predicted and synthesized a novel activator of NCOA7 that prevented EC immunoactivation and reversed indices of rodent PAH. In summary, we have established a genetic and metabolic paradigm and a novel therapeutic agent that links lysosomal biology as well as oxysterol and bile acid processes to EC inflammation and PAH pathobiology. This paradigm carries broad implications for diagnostic and therapeutic development in PAH and in other conditions dependent upon acquired and innate immune regulation of vascular disease.

Background: Fibrosis-4 (FIB4) is a recommended noninvasive test to assess hepatic fibrosis among patients with metabolic dysfunction–associated steatotic liver disease (MASLD). Here, we used FIB4 trajectory over time (ie, “slope” of FIB4) as a surrogate marker of liver fibrosis progression and examined if FIB4 slope is associated with clinical and genetic factors among individuals with clinically defined MASLD within the Million Veteran Program Cohort. Methods: In this retrospective cohort study, FIB4 slopes were estimated through linear regression for participants with clinically defined MASLD and FIB4 <2.67 at baseline. FIB4 slope was correlated with demographic parameters and clinical outcomes using logistic regression and Cox proportional hazard models. FIB4 slope as a quantitative phenotype was used in a genome-wide association analysis in ancestry-specific analysis and multiancestry meta-analysis using METAL. Results: FIB4 slopes, generated from 98,361 subjects with MASLD (16,045 African, 74,320 European, and 7996 Hispanic), showed significant associations with sex, ancestry, and cardiometabolic risk factors ( p < 0.05). FIB4 slopes also correlated strongly with hepatic outcomes and were independently associated with time to cirrhosis. Five genetic loci showed genome-wide significant associations ( p < 5 × 10 −8 ) with FIB4 slope among European ancestry subjects, including 2 known (PNPLA3 and TM6SF2) and 3 novel loci ( TERT 5.1 × 10 −11 ; LINC01088 , 3.9 × 10 −8 ; and MRC1 , 2.9 × 10 −9 ). Conclusions: Linear trajectories of FIB4 correlated significantly with time to progression to cirrhosis, with liver-related outcomes among individuals with MASLD and with known and novel genetic loci. FIB4 slope may be useful as a surrogate measure of fibrosis progression.

Fetal Alcohol Spectrum Disorders (FASD) describe a continuum of ethanol-induced developmental defects including commonly observed craniofacial malformations. While ethanol-sensitive genetic mutations are a major contributor to facial malformations, the impacted cellular mechanisms underlying these facial anomalies remain unknown. The Bone Morphogenetic Protein (Bmp) signaling pathway is a key regulator of epithelial morphogenesis driving facial development, providing a possible ethanol-sensitive mechanism to malformations to the facial skeleton.Using zebrafish, we tested several mutants for Bmp pathway components for ethanol-induced facial malformations. Mutant embryos were exposed to ethanol in the media from 10-18 hours post-fertilization (hpf). Exposed zebrafish were fixed at 36 hpf to analyze anterior pharyngeal endoderm size and shape by immunofluorescence or at 5 days post-fertilization (dpf) to quantitatively examine shape of the facial skeleton stained with Alcian Blue/Alizarin Red staining. Integrating human genetic data, we screened for Bmp-ethanol associations in jaw volume of ethanol-exposed children.We found that mutations in the Bmp pathway sensitize zebrafish embryos to ethanol-induced malformations to anterior pharyngeal endoderm shape, leading to altered expression of fgf8a in the oral ectoderm. These changes correlate with shape changes in the viscerocranium, suggesting that ethanol-induced malformations of the anterior pharyngeal endoderm lead to facial malformations. Variants in the Bmp receptor gene, BMPR1B were associated with ethanol-related differences in jaw volume in humans.For the first time, we show that ethanol exposure disrupts proper morphogenesis of, and tissue interactions between, the facial epithelia. These shape changes in the anterior pharyngeal endoderm-oral ectoderm-signaling axis during early zebrafish development mirror the overall shape changes observed in the viscerocranium and were predictive for Bmp-ethanol associations in jaw development in human. Collectively, our work provides a mechanistic paradigm linking the impact of ethanol to the epithelial cell behaviors that underlie facial defects in FASD.

BACKGROUND: Integrative multiomics can elucidate pulmonary arterial hypertension (PAH) pathobiology, but procuring human PAH lung samples is rare. METHODS: We leveraged transcriptomic profiling and deep phenotyping of the largest multicenter PAH lung biobank to date (96 disease and 52 control) by integration with clinicopathologic data, genome-wide association studies, Bayesian regulatory networks, single-cell transcriptomics, and pharmacotranscriptomics. RESULTS: We identified 2 potentially protective gene network modules associated with vascular cells, and we validated ASPN , coding for asporin, as a key hub gene that is upregulated as a compensatory response to counteract PAH. We found that asporin is upregulated in lungs and plasma of multiple independent PAH cohorts and correlates with reduced PAH severity. We show that asporin inhibits proliferation and transforming growth factor–β/phosphorylated SMAD2/3 signaling in pulmonary artery smooth muscle cells from PAH lungs. We demonstrate in Sugen-hypoxia rats that ASPN knockdown exacerbated PAH and recombinant asporin attenuated PAH. CONCLUSIONS: Our integrative systems biology approach to dissect the PAH lung transcriptome uncovered asporin as a novel protective target with therapeutic potential in PAH.