Schizophrenia is a highly heritable disorder. Genetic risk is conferred by a large number of alleles, including common alleles of small effect that might be detected by genome-wide association studies. Here we report a multi-stage schizophrenia genome-wide association study of up to 36,989 cases and 113,075 controls. We identify 128 independent associations spanning 108 conservatively defined loci that meet genome-wide significance, 83 of which have not been previously reported. Associations were enriched among genes expressed in brain, providing biological plausibility for the findings. Many findings have the potential to provide entirely new insights into aetiology, but associations at DRD2 and several genes involved in glutamatergic neurotransmission highlight molecules of known and potential therapeutic relevance to schizophrenia, and are consistent with leading pathophysiological hypotheses. Independent of genes expressed in brain, associations were enriched among genes expressed in tissues that have important roles in immunity, providing support for the speculated link between the immune system and schizophrenia. Schizophrenia is a highly heritable genetic disorder, however, identification of specific genetic risk variants has proven difficult because of its complex polygenic nature—a large multi-stage genome-wide association study identifies 128 independent associations in over 100 loci (83 of which are new); key findings include identification of genes involved in glutamergic neurotransmission and support for a link between the immune system and schizophrenia. Although schizophrenia is a highly heritable disorder, its complex polygenic nature has impeded attempts to establish its genetic basis. This paper reports a genome-wide association study of more than 36,000 schizophrenia patients and 100,000 controls. The study identifies 128 independent associations in 108 loci, 83 of them new. Among them are many genes involved in glutamatergic neurotransmission, highlighting a potential therapeutic avenue. In addition, the results provide support for the hypothesized link between the immune system and schizophrenia.

Clinical measurements can be viewed as useful intermediate phenotypes to promote understanding of complex human diseases. To acquire comprehensive insights into the underlying genetics, here we conducted a genome-wide association study (GWAS) of 58 quantitative traits in 162,255 Japanese individuals. Overall, we identified 1,407 trait-associated loci (P < 5.0 × 10-8), 679 of which were novel. By incorporating 32 additional GWAS results for complex diseases and traits in Japanese individuals, we further highlighted pleiotropy, genetic correlations, and cell-type specificity across quantitative traits and diseases, which substantially expands the current understanding of the associated genetics and biology. This study identified both shared polygenic effects and cell-type specificity, represented by the genetic links among clinical measurements, complex diseases, and relevant cell types. Our findings demonstrate that even without prior biological knowledge of cross-phenotype relationships, genetics corresponding to clinical measurements successfully recapture those measurements' relevance to diseases, and thus can contribute to the elucidation of unknown etiology and pathogenesis.

Schizophrenia is a debilitating psychiatric disorder with approximately 1% lifetime risk globally. Large-scale schizophrenia genetic studies have reported primarily on European ancestry samples, potentially missing important biological insights. Here, we report the largest study to date of East Asian participants (22,778 schizophrenia cases and 35,362 controls), identifying 21 genome-wide-significant associations in 19 genetic loci. Common genetic variants that confer risk for schizophrenia have highly similar effects between East Asian and European ancestries (genetic correlation = 0.98 ± 0.03), indicating that the genetic basis of schizophrenia and its biology are broadly shared across populations. A fixed-effect meta-analysis including individuals from East Asian and European ancestries identified 208 significant associations in 176 genetic loci (53 novel). Trans-ancestry fine-mapping reduced the sets of candidate causal variants in 44 loci. Polygenic risk scores had reduced performance when transferred across ancestries, highlighting the importance of including sufficient samples of major ancestral groups to ensure their generalizability across populations.

The overwhelming majority of participants in current genetic studies are of European ancestry. To elucidate disease biology in the East Asian population, we conducted a genome-wide association study (GWAS) with 212,453 Japanese individuals across 42 diseases. We detected 320 independent signals in 276 loci for 27 diseases, with 25 novel loci (P < 9.58 × 10−9). East Asian–specific missense variants were identified as candidate causal variants for three novel loci, and we successfully replicated two of them by analyzing independent Japanese cohorts; p.R220W of ATG16L2 (associated with coronary artery disease) and p.V326A of POT1 (associated with lung cancer). We further investigated enrichment of heritability within 2,868 annotations of genome-wide transcription factor occupancy, and identified 378 significant enrichments across nine diseases (false discovery rate < 0.05) (for example, NKX3-1 for prostate cancer). This large-scale GWAS in a Japanese population provides insights into the etiology of complex diseases and highlights the importance of performing GWAS in non-European populations. Genome-wide analysis in 212,453 Japanese individuals identifies loci associated with 42 diseases. Comparative analysis with European populations identifies East Asian–specific associations.

Genetic variation in dysbindin (DTNBP1: dystrobrevin-binding protein 1) has recently been shown to be associated with schizophrenia. The dysbindin gene is located at chromosome 6p22.3, one of the most promising susceptibility loci in schizophrenia linkage studies. We attempted to replicate this association in a Japanese sample of 670 patients with schizophrenia and 588 controls. We found a nominally significant association with schizophrenia for four single nucleotide polymorphisms and stronger evidence for association in a multi-marker haplotype analysis (P=0.00028). We then explored functions of dysbindin protein in primary cortical neuronal culture. Overexpression of dysbindin induced the expression of two pre-synaptic proteins, SNAP25 and synapsin I, and increased extracellular basal glutamate levels and release of glutamate evoked by high potassium. Conversely, knockdown of endogenous dysbindin protein by small interfering RNA (siRNA) resulted in the reduction of pre-synaptic protein expression and glutamate release, suggesting that dysbindin might influence exocytotic glutamate release via upregulation of the molecules in pre-synaptic machinery. The overexpression of dysbindin increased phosphorylation of Akt protein and protected cortical neurons against neuronal death due to serum deprivation and these effects were blocked by LY294002, a phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase) inhibitor. SiRNA-mediated silencing of dysbindin protein diminished Akt phosphorylation and facilitated neuronal death induced by serum deprivation, suggesting that dysbindin promotes neuronal viability through PI3-kinase-Akt signaling. Genetic variants associated with impairments of these functions of dysbindin could play an important role in the pathogenesis of schizophrenia.

Polygenic risk scores (PRS) have attenuated cross-population predictive performance. As existing genome-wide association studies (GWAS) have been conducted predominantly in individuals of European descent, the limited transferability of PRS reduces their clinical value in non-European populations, and may exacerbate healthcare disparities. Recent efforts to level ancestry imbalance in genomic research have expanded the scale of non-European GWAS, although most remain underpowered. Here, we present a new PRS construction method, PRS-CSx, which improves cross-population polygenic prediction by integrating GWAS summary statistics from multiple populations. PRS-CSx couples genetic effects across populations via a shared continuous shrinkage (CS) prior, enabling more accurate effect size estimation by sharing information between summary statistics and leveraging linkage disequilibrium diversity across discovery samples, while inheriting computational efficiency and robustness from PRS-CS. We show that PRS-CSx outperforms alternative methods across traits with a wide range of genetic architectures, cross-population genetic overlaps and discovery GWAS sample sizes in simulations, and improves the prediction of quantitative traits and schizophrenia risk in non-European populations. PRS-CSx is a polygenic risk score construction method that improves cross-population polygenic prediction by integrating GWAS summary statistics from multiple populations.

Compelling evidence in Caucasian populations suggests a role for copy-number variations (CNVs) in autism spectrum disorder (ASD) and schizophrenia (SCZ). We analyzed 1,108 ASD cases, 2,458 SCZ cases, and 2,095 controls in a Japanese population and confirmed an increased burden of rare exonic CNVs in both disorders. Clinically significant (or pathogenic) CNVs, including those at 29 loci common to both disorders, were found in about 8% of ASD and SCZ cases, which was significantly higher than in controls. Phenotypic analysis revealed an association between clinically significant CNVs and intellectual disability. Gene set analysis showed significant overlap of biological pathways in both disorders including oxidative stress response, lipid metabolism/modification, and genomic integrity. Finally, based on bioinformatics analysis, we identified multiple disease-relevant genes in eight well-known ASD/SCZ-associated CNV loci (e.g., 22q11.2, 3q29). Our findings suggest an etiological overlap of ASD and SCZ and provide biological insights into these disorders.

Abstract Cortical thickness, surface area and volumes (MRI cortical measures) vary with age and cognitive function, and in neurological and psychiatric diseases. We examined heritability, genetic correlations and genome-wide associations of cortical measures across the whole cortex, and in 34 anatomically predefined regions. Our discovery sample comprised 22,822 individuals from 20 cohorts within the Cohorts for Heart and Aging Research in Genomic Epidemiology (CHARGE) consortium and the United Kingdom Biobank. Significant associations were replicated in the Enhancing Neuroimaging Genetics through Meta-analysis (ENIGMA) consortium, and their biological implications explored using bioinformatic annotation and pathway analyses. We identified genetic heterogeneity between cortical measures and brain regions, and 161 genome-wide significant associations pointing to wnt/β-catenin, TGF-β and sonic hedgehog pathways. There was enrichment for genes involved in anthropometric traits, hindbrain development, vascular and neurodegenerative disease and psychiatric conditions. These data are a rich resource for studies of the biological mechanisms behind cortical development and aging.

Author summary Schizophrenia is a severe psychiatric disorder with a lifetime risk of about 1% world-wide. Most large schizophrenia genetic studies have studied people of primarily European ancestry, potentially missing important biological insights. Here we present a study of East Asian participants (22,778 schizophrenia cases and 35,362 controls), identifying 21 genome-wide significant schizophrenia associations in 19 genetic loci. Over the genome, the common genetic variants that confer risk for schizophrenia have highly similar effects in those of East Asian and European ancestry (r g =0.98), indicating for the first time that the genetic basis of schizophrenia and its biology are broadly shared across these world populations. A fixed-effect meta-analysis including individuals from East Asian and European ancestries revealed 208 genome-wide significant schizophrenia associations in 176 genetic loci (53 novel). Trans-ancestry fine-mapping more precisely isolated schizophrenia causal alleles in 70% of these loci. Despite consistent genetic effects across populations, polygenic risk models trained in one population have reduced performance in the other, highlighting the importance of including all major ancestral groups with sufficient sample size to ensure the findings have maximum relevance for all populations.

Abstract Associations between altered DNA methylation of the serotonin transporter (5-HTT)-encoding gene SLC6A4 and early life adversity, mood and anxiety disorders, and amygdala reactivity have been reported. However, few studies have examined epigenetic alterations of SLC6A4 in schizophrenia (SZ). We examined CpG sites of SLC6A4 , whose DNA methylation levels have been reported to be altered in bipolar disorder, using three independent cohorts of patients with SZ and age-matched controls. We found significant hypermethylation of a CpG site in SLC6A4 in male patients with SZ in all three cohorts. We showed that chronic administration of risperidone did not affect the DNA methylation status at this CpG site using common marmosets, and that in vitro DNA methylation at this CpG site diminished the promoter activity of SLC6A4 . We then genotyped the 5-HTT-linked polymorphic region (5-HTTLPR) and investigated the relationship among 5-HTTLPR, DNA methylation, and amygdala volume using brain imaging data. We found that patients harboring low-activity 5-HTTLPR alleles showed hypermethylation and they showed a negative correlation between DNA methylation levels and left amygdala volumes. These results suggest that hypermethylation of the CpG site in SLC6A4 is involved in the pathophysiology of SZ, especially in male patients harboring low-activity 5-HTTLPR alleles.