Abstract Glycaemic traits are used to diagnose and monitor type 2 diabetes, and cardiometabolic health. To date, most genetic studies of glycaemic traits have focused on individuals of European ancestry. Here, we aggregated genome-wide association studies in up to 281,416 individuals without diabetes (30% non-European ancestry) with fasting glucose, 2h-glucose post-challenge, glycated haemoglobin, and fasting insulin data. Trans-ancestry and single-ancestry meta-analyses identified 242 loci (99 novel; P <5×10 -8 ), 80% with no significant evidence of between-ancestry heterogeneity. Analyses restricted to European ancestry individuals with equivalent sample size would have led to 24 fewer new loci. Compared to single-ancestry, equivalent sized trans-ancestry fine-mapping reduced the number of estimated variants in 99% credible sets by a median of 37.5%. Genomic feature, gene-expression and gene-set analyses revealed distinct biological signatures for each trait, highlighting different underlying biological pathways. Our results increase understanding of diabetes pathophysiology by use of trans-ancestry studies for improved power and resolution.

Abstract A major challenge of genome-wide association studies (GWAS) is to translate phenotypic associations into biological insights. Here, we integrate a large GWAS on blood lipids involving 1.6 million individuals from five ancestries with a wide array of functional genomic datasets to discover regulatory mechanisms underlying lipid associations. We first prioritize lipid-associated genes with expression quantitative trait locus (eQTL) colocalizations, and then add chromatin interaction data to narrow the search for functional genes. Polygenic enrichment analysis across 697 annotations from a host of tissues and cell types confirms the central role of the liver in lipid levels, and highlights the selective enrichment of adipose-specific chromatin marks in high-density lipoprotein cholesterol and triglycerides. Overlapping transcription factor (TF) binding sites with lipid-associated loci identifies TFs relevant in lipid biology. In addition, we present an integrative framework to prioritize causal variants at GWAS loci, producing a comprehensive list of candidate causal genes and variants with multiple layers of functional evidence. Two prioritized genes, CREBRF and RRBP1 , show convergent evidence across functional datasets supporting their roles in lipid biology.

Aims In patients with heart failure, treatment patterns in the last years of life have not been assessed at large scale. We aimed to assess whether heart failure treatment patterns up to 5 years prior to death changed over time. Methods and results In a cohort study covering the whole Swedish population, we assessed all heart failure patients who died between 1 July 2007 and 31 December 2020 for evidence‐based treatments. The proportion on the respective treatment at the time of death was examined by year of death using binomial regression. Looking back in time, treatment discontinuation rates were estimated using Poisson regression on time‐split data. Combining these models, the proportion on each medication was estimated up to 5 years prior to death. A total of 364 480 patients died with heart failure during the study period. Half were women, and the median (interquartile range) age at death was 86 (79–90). The use of all heart failure treatments decreased gradually closer to death, but the discontinuation rate of beta blockers decreased over time, resulting in an increasing proportion of patients on treatment at the time of death. Conclusion In patients with heart failure, a changing pattern of medical treatment during the last years of life was observed, most notably with an increasing use of beta blockers. This may in part be due to a changing pattern of comorbidities over time, with an increase in e.g. hypertension and atrial fibrillation, but a decline in ischaemic heart disease.

Background: Urine biomarkers, such as creatinine, microalbumin, potassium and sodium are strongly associated with several common diseases including chronic kidney disease, cardiovascular disease and diabetes mellitus. Knowledge about the genetic determinants of the levels of these biomarker may shed light on pathophysiological mechanisms underlying the development of these diseases. Methods: We performed genome-wide association studies of urinary levels of creatinine, microalbumin, potassium, and sodium in up to 326,441 unrelated individuals of European ancestry from the UK Biobank, a large population-based cohort study of over 500,000 individuals recruited across the United Kingdom in 2006-2010. Further, we explored genetic correlations, tissue-specific gene expression and possible causal genes related to these biomarkers. Results: We identified 23 genome-wide significant independent loci associated with creatinine, 20 for microalbumin, 12 for potassium, and 38 for sodium. We confirmed several established associations including between the CUBN locus and microalbumin (rs141640975, p=3.11e-68). Variants associated with the levels of urinary creatinine, potassium, and sodium mapped to loci previously associated with obesity (GIPR, rs1800437, p=9.81e-10), caffeine metabolism (CYP1A1, rs2472297, p=1.61e-8) and triglycerides (GCKR, rs1260326, p=4.37e-16), respectively. We detected high pairwise genetic correlation between the levels of four urinary biomarkers, and significant genetic correlation between their levels and several anthropometric, cardiovascular, glycemic, lipid and kidney traits. We highlight GATM as causally implicated in the genetic control of urine creatinine, and GIPR, a potential diabetes drug target, as a plausible causal gene involved in regulation of urine creatinine and sodium. Conclusion: We report 78 novel genome-wide significant associations with urinary levels of creatinine, microalbumin, potassium and sodium in the UK Biobank, confirming several previously established associations and providing new insights into the genetic basis of these traits and their connection to chronic diseases.

Background: We characterised the phenotypic consequence of genetic variation at the PCSK9 locus and compared findings with recent trials of pharmacological inhibitors of PCSK9. Methods: Published and individual participant level data (300,000+ participants) were combined to construct a weighted PCSK9 gene-centric score (GS). Fourteen randomized placebo controlled PCSK9 inhibitor trials were included, providing data on 79,578 participants. Results were scaled to a one mmol/L lower LDL-C concentration. Results: The PCSK9 GS (comprising 4 SNPs) associations with plasma lipid and apolipoprotein levels were consistent in direction with treatment effects. The GS odds ratio (OR) for myocardial infarction (MI) was 0.53 (95%CI 0.42; 0.68), compared to a PCSK9 inhibitor effect of 0.90 (95%CI 0.86; 0.93). For ischemic stroke ORs were 0.84 (95%CI 0.57; 1.22) for the GS, compared to 0.85 (95%CI 0.78; 0.93) in the drug trials. ORs with type 2 diabetes mellitus (T2DM) were 1.29 (95% CI 1.11; 1.50) for the GS, as compared to 1.00 (95%CI 0.96; 1.04) for incident T2DM in PCSK9 inhibitor trials. No genetic associations were observed for cancer, heart failure, atrial fibrillation, chronic obstructive pulmonary disease, or Alzheimer's disease - outcomes for which large-scale trial data were unavailable. Conclusions: Genetic variation at the PCSK9 locus recapitulates the effects of therapeutic inhibition of PCSK9 on major blood lipid fractions and MI. Apparent discordance between genetic associations and trial outcome for T2DM might be explained lack by a of statistical precision, or differences in the nature and duration of genetic versus pharmacological perturbation of PCSK9.

Circulating proteins are vital in human health and disease and are frequently used as biomarkers for clinical decision-making or as targets for pharmacological intervention. By mapping and replicating protein quantitative trait loci (pQTL) for 90 cardiovascular proteins in over 30,000 individuals, we identified 467 pQTLs for 85 proteins. The pQTLs were used in combination with other sources of information to evaluate known drug targets, and suggest new target candidates or repositioning opportunities, underpinned by a) causality assessment using Mendelian randomization, b) pathway mapping using trans-pQTL gene assignments, and c) protein-centric polygenic risk scores enabling matching of plausible target mechanisms to sub-groups of individuals enabling precision medicine.

Body fat distribution is a heritable risk factor for a range of adverse health consequences, including hyperlipidemia and type 2 diabetes. To identify protein-coding variants associated with body fat distribution, assessed by waist-to-hip ratio adjusted for body mass index, we analyzed 228,985 predicted coding and splice site variants available on exome arrays in up to 344,369 individuals from five major ancestries for discovery and 132,177 independent European-ancestry individuals for validation. We identified 15 common (minor allele frequency, MAF ≥ 5%) and 9 low frequency or rare (MAF < 5%) coding variants that have not been reported previously. Pathway/gene set enrichment analyses of all associated variants highlight lipid particle, adiponectin level, abnormal white adipose tissue physiology, and bone development and morphology as processes affecting fat distribution and body shape. Furthermore, the cross-trait associations and the analyses of variant and gene function highlight a strong connection to lipids, cardiovascular traits, and type 2 diabetes. In functional follow-up analyses, specifically in Drosophila RNAi-knockdown crosses, we observed a significant increase in the total body triglyceride levels for two genes (DNAH10 and PLXND1). By examining variants often poorly tagged or entirely missed by genome-wide association studies, we implicate novel genes in fat distribution, stressing the importance of interrogating low-frequency and protein-coding variants.

Adipogenesis is a process in which fat-specific progenitor cells (preadipocytes) differentiate into adipocytes that carry out the key metabolic functions of the adipose tissue, including glucose uptake, energy storage, and adipokine secretion. Several cell lines are routinely used to study the molecular regulation of adipogenesis, in particular the immortalized mouse 3T3-L1 line and the primary human Simpson-Golabi-Behmel syndrome (SGBS) line. However, the cell-to-cell variability of transcriptional changes prior to and during adipogenesis in these models is not well understood. Here, we present a single-cell RNA-Sequencing (scRNA-Seq) dataset collected before and during adipogenic differentiation of 3T3-L1 and SGBS cells. To minimize the effects of experimental variation, we mixed 3T3-L1 and SGBS cells and used computational analysis to demultiplex transcriptomes of mouse and human cells. In both models, adipogenesis results in the appearance of three cell clusters, corresponding to preadipocytes, early and mature adipocytes. These data provide a groundwork for comparative studies on human and mouse adipogenesis, as well as on cell-to-cell variability in gene expression during this process.

Background: Exercise is inversely related with cardiovascular disease (CVD), but large-scale studies of incident CVD events are lacking. Moreover, little is known about genetic determinants of fitness and physical activity, and modifiable effects of exercise in individuals with elevated genetic risk of CVD. Finally, causal analyses of exercise traits are limited. Methods: We estimated associations of grip strength, physical activity, and cardiorespiratory fitness with CVD and all-cause death in up to 502,635 individuals from the UK Biobank. We also examined these associations in individuals with different genetic burden on coronary heart disease (CHD) and atrial fibrillation (AF). Finally, we performed genome-wide association study (GWAS) of grip strength and physical activity, as well as Mendelian randomization analysis to assess the causal role of grip strength in CHD. Findings: Grip strength, physical activity, and cardiorespiratory fitness showed strong inverse associations with incident cardiovascular events and all-cause death (for composite CVD; HR, 0.78, 95% CI, 0.77-0.80; HR, 0.94, 95% CI, 0.93-0.95, and HR, 0.67, 95% CI, 0.63-0.71, per SD change, respectively). We observed stronger associations of grip strength with CHD and AF for individuals in the lowest tertile of genetic risk (Pinteraction=0.006, Pinteraction=0.03, respectively), but the inverse associations were present in each category of genetic risk. We report 27 novel genetic loci associated with grip strength and 2 loci with physical activity, with the strongest associations in FTO (rs56094641, P=3.8*10e-24) and SMIM2 (rs9316077, P=1.4*10e-8), respectively. By use of Mendelian randomization, we provide evidence that grip strength is causally related to CHD. Interpretation: Maintaining physical strength is likely to prevent future cardiovascular events, also in individuals with elevated genetic risk for CVD.

Loss of function variants in NOTCH1 cause left ventricular outflow tract obstructive defects (LVOTO) in a small percentage of families. Clinical surveys report an increased prevalence of missense variants in NOTCH1 in family members of individuals with LVOTO and other types of congenital heart disease (CHD). However, the risk conferred by rare variants in NOTCH1 for LVOTO remains largely uncharacterized. In a cohort of 49 families affected by hypoplastic left heart syndrome, a severe form of LVOTO, we discovered predicted loss of function NOTCH1 variants in 6% of individuals. Rare missense variants were found in an additional 16% of families. To make a quantitative estimate of the genetic risk posed by variants in NOTCH1 for LVOTO, we studied associations of 400 coding and non-coding variants in NOTCH1 in 271 adult cases and 333,571 controls from the UK Biobank. Two rare intronic variants in strong linkage disequilibrium displayed significant association with risk for LVOTO (g.chr9:139427582C>T, Odds Ratio 16.9, p=3.12e-6; g.chr9:139435649C>T, Odds Ratio 19.6, p = 2.44e-6) amongst European-ancestry British individuals. This result was replicated in an independent analysis of 51 cases and 68,901 controls of non-European and mixed ancestry. We conclude that carrying rare predicted loss of function variants or either of two intronic variants in NOTCH1 confer significant risk for LVOTO. Our approach demonstrates the utility of population-based datasets in quantifying the specific risk of individual variants for disease related phenotypes.