The accurate interpretation of variation in Mendelian disease genes has lagged behind data generation as sequencing has become increasingly accessible. Ongoing large sequencing efforts present huge interpretive challenges, but they also provide an invaluable opportunity to characterize the spectrum and importance of rare variation.We analyzed sequence data from 7,855 clinical cardiomyopathy cases and 60,706 Exome Aggregation Consortium (ExAC) reference samples to obtain a better understanding of genetic variation in a representative autosomal dominant disorder.We found that in some genes previously reported as important causes of a given cardiomyopathy, rare variation is not clinically informative because there is an unacceptably high likelihood of false-positive interpretation. By contrast, in other genes, we find that diagnostic laboratories may be overly conservative when assessing variant pathogenicity.We outline improved analytical approaches that evaluate which genes and variant classes are interpretable and propose that these will increase the clinical utility of testing across a range of Mendelian diseases.Genet Med 19 2, 192-203.

Genetic testing for families with hypertrophic cardiomyopathy (HCM) provides a significant opportunity to improve care. Recent trends to increase gene panel sizes often mean variants in genes with questionable association are reported to patients. Classification of HCM genes and variants is critical, as misclassification can lead to genetic misdiagnosis. We show the validity of previously reported HCM genes using an established method for evaluating gene-disease associations.A systematic approach was used to assess the validity of reported gene-disease associations, including associations with isolated HCM and syndromes including left ventricular hypertrophy. Genes were categorized as having definitive, strong, moderate, limited, or no evidence of disease causation. We also reviewed current variant classifications for HCM in ClinVar, a publicly available variant resource.Fifty-seven genes were selected for curation based on their frequent inclusion in HCM testing and prior association reports. Of 33 HCM genes, only 8 (24%) were categorized as definitive ( MYBPC3, MYH7, TNNT2, TNNI3, TPM1, ACTC1, MYL2, and MYL3); 3 had moderate evidence ( CSRP3, TNNC1, and JPH2; 33%); and 22 (66%) had limited (n=16) or no evidence (n=6). There were 12 of 24 syndromic genes definitively associated with isolated left ventricular hypertrophy. Of 4191 HCM variants in ClinVar, 31% were in genes with limited or no evidence of disease association.The majority of genes previously reported as causative of HCM and commonly included in diagnostic tests have limited or no evidence of disease association. Systematically curated HCM genes are essential to guide appropriate reporting of variants and ensure the best possible outcomes for HCM families.

PurposeIntegrating genomic sequencing in clinical care requires standardization of variant interpretation practices. The Clinical Genome Resource has established expert panels to adapt the American College of Medical Genetics and Genomics/Association for Molecular Pathology classification framework for specific genes and diseases. The Cardiomyopathy Expert Panel selected MYH7, a key contributor to inherited cardiomyopathies, as a pilot gene to develop a broadly applicable approach.MethodsExpert revisions were tested with 60 variants using a structured double review by pairs of clinical and diagnostic laboratory experts. Final consensus rules were established via iterative discussions.ResultsAdjustments represented disease-/gene-informed specifications (12) or strength adjustments of existing rules (5). Nine rules were deemed not applicable. Key specifications included quantitative frameworks for minor allele frequency thresholds, the use of segregation data, and a semiquantitative approach to counting multiple independent variant occurrences where fully controlled case-control studies are lacking. Initial inter-expert classification concordance was 93%. Internal data from participating diagnostic laboratories changed the classification of 20% of the variants (n=12), highlighting the critical importance of data sharing.ConclusionThese adapted rules provide increased specificity for use in MYH7-associated disorders in combination with expert review and clinical judgment and serve as a stepping stone for genes and disorders with similar genetic and clinical characteristics.

BACKGROUND: Brugada syndrome is an inheritable arrhythmia condition that is associated with rare, loss-of-function variants in SCN5A . Interpreting the pathogenicity of SCN5A missense variants is challenging, and ≈79% of SCN5A missense variants in ClinVar are currently classified as variants of uncertain significance. Automated patch clamp technology enables high-throughput functional studies of ion channel variants and can provide evidence for variant reclassification. METHODS: An in vitro SCN5A –Brugada syndrome automated patch clamp assay was generated and independently studied at Vanderbilt University Medical Center and Victor Chang Cardiac Research Institute. The assay was calibrated according to ClinGen Sequence Variant Interpretation recommendations using high-confidence variant controls (n=49). Normal and abnormal ranges of function were established based on the distribution of benign variant assay results. Odds of pathogenicity values were derived from the experimental results according to ClinGen Sequence Variant Interpretation recommendations. The calibrated assay was then used to study SCN5A variants of uncertain significance observed in 4 families with Brugada syndrome and other arrhythmia phenotypes associated with SCN5A loss-of-function. RESULTS: Variant channel parameters generated independently at the 2 research sites showed strong correlations, including peak I Na density ( R 2 =0.86). The assay accurately distinguished benign controls (24/25 concordant variants) from pathogenic controls (23/24 concordant variants). Odds of pathogenicity values yielded 0.042 for normal function and 24.0 for abnormal function, corresponding to strong evidence for both American College of Medical Genetics and Genomics/Association for Molecular Pathology benign and pathogenic functional criteria (BS3 and PS3, respectively). Application of the assay to 4 clinical SCN5A variants of uncertain significance revealed loss-of-function for 3/4 variants, enabling reclassification to likely pathogenic. CONCLUSIONS: This validated high-throughput assay provides clinical-grade functional evidence to aid the classification of current and future SCN5A –Brugada syndrome variants of uncertain significance.

Background: International guidelines for variant interpretation in Mendelian disease set stringent criteria to report a variant as (likely) pathogenic, prioritising control of false positive rate over test sensitivity and diagnostic yield. Genetic testing is also more likely informative in individuals with well-characterised variants from extensively studied European-ancestry populations. Inherited cardiomyopathies are relatively common Mendelian diseases that allow empirical calibration and assessment of this framework. Results: We compared rare variants in large hypertrophic cardiomyopathy (HCM) cohorts to reference populations to identify variant classes with high prior likelihoods of pathogenicity, as defined by etiological fraction (EF). Analysis of variant distribution identified regions in which variants are significantly enriched in cases and variant location was a better discriminator of pathogenicity than generic computational functional prediction algorithms. Non-truncating variant classes with an EF>0.95, and therefore clinically actionable, were identified in 5 established HCM genes. Applying this approach leads to an estimated 14-20% increase in cases with actionable HCM variants. Conclusions: When found in a patient confirmed to have disease, novel variants in some genes and regions are empirically shown to have a sufficiently high probability of pathogenicity to support a "likely pathogenic" classification, even without additional segregation or functional data. This could increase the yield of high confidence actionable variants, consistent with the framework and recommendations of current guidelines. The techniques outlined offer a consistent, unbiased and equitable approach to variant interpretation for Mendelian disease genetic testing. We propose adaptations to ACMG/AMP guidelines to incorporate such evidence in a quantitative and transparent manner.

The accurate interpretation of variation in Mendelian disease genes has lagged behind data generation as sequencing has become increasingly accessible. Ongoing large sequencing efforts present huge interpretive challenges, but also provide an invaluable opportunity to characterize the spectrum and importance of rare variation. Here we analyze sequence data from 7,855 clinical cardiomyopathy cases and 60,706 ExAC reference samples to better understand genetic variation in a representative autosomal dominant disorder. We show that in some genes previously reported as important causes of a given cardiomyopathy, rare variation is not clinically informative and there is a high likelihood of false positive interpretation. By contrast, in other genes, we find that diagnostic laboratories may be overly conservative when assessing variant pathogenicity. We outline improved interpretation approaches for specific genes and variant classes and propose that these will increase the clinical utility of testing across a range of Mendelian diseases.

Abstract Purpose Modern sequencing technologies have revolutionised our detection of gene variants. In most genes, including KCNH2 , the majority of missense variants are currently classified as variants of uncertain significance (VUS). The aim of this study is to investigate the utility of an automated patch-clamp assay for aiding clinical variant classification in the KCNH2 gene. Methods The assay was designed according to recommendations of the ClinGen sequence variant interpretation framework. Thirty-one control variants of known clinical significance (17 pathogenic/likely pathogenic, 14 benign/likely benign) were heterozygously expressed in Flp-In HEK293 cells. Variants were analysed for effects on current density and channel gating. A panel of 44 VUS was then assessed for reclassification. Results All 17 pathogenic variant controls had reduced current density and 13/14 benign variant controls had normal current density, which enabled determination of normal and abnormal ranges for applying moderate or supporting evidence strength for variant classification. Inclusion of KCNH2 functional assay evidence enabled us to reclassify 6 out of 44 VUS as likely pathogenic. Conclusion The high-throughput patch clamp assay can provide moderate strength evidence for clinical interpretation of clinical KCNH2 variants and demonstrates the value proposition for developing automated patch clamp assays for other ion channel genes.

Background Although rare-missense variants in Mendelian disease-genes have been noted to cluster in specific regions of proteins, it is not clear how to consider this information when evaluating the pathogenicity of a gene or variant. Here we introduce methods for gene-association and variant-interpretation that utilise this powerful signal.Methods We present a case-control rare-variant association test, ClusterBurden , that combines information on both variant-burden and variant-clustering. We then introduce a data-driven modelling framework to estimate mutational hotspots in genes with missense variant-clustering and integrate further in-silico predictors into the models.Results We show that ClusterBurden can increase statistical power to scan for putative disease-genes, driven by missense variants, in simulated data and a 34-gene panel dataset of 5,338 cases of hypertrophic cardiomyopathy. We demonstrate that data-driven models can allow quantitative application of the ACMG criteria PM1 and PP3, to resolve a wide range of pathogenicity potential amongst variants of uncertain significance. A web application ( Pathogenicity\_by\_Position ) is accessible for missense variant risk prediction of six sarcomeric genes and an R package is available for association testing using ClusterBurden .Conclusion The inclusion of missense residue position enhances the power of disease-gene association and improves rare-variant pathogenicity interpretation.* ACMG : American College of Medical Genetics VUS : Variant of Uncertain Significance HCM : Hypertrophic Cardiomyopathy GAM : Generalized Additive Models OMGL : Oxford Medical Genetics Laboratory HCMR : Hypertrophic Cardiomyopathy Registry BAM : Binary alignment map AD : Anderson-Darling KS : Kolmogorov-Smirnov AUC : Area under the Curve ROC : Receiver Operating characteristic OR : Odds-ratio

Recent work by Shah and colleagues demonstrated that many variants in the ClinVar database are misclassified, and that disease-specific allele frequency (AF) thresholds can identify wrongly classified alleles by flagging variants that are too prevalent in the population to be causative of rare penetrant disease. While we agree with the main conclusions of this work, the authors compare their AF filtering approach to our recently published method, concluding that the method we advanced 'may be prone to removing potentially pathogenic variants'. This is incorrect. Here we demonstrate that our approach is robust, and further illustrate the power of disease-specific AF thresholds for investigating the genetic architecture of disease.