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.

ABSTRACT CRISPR-Cas proteins are used to introduce double-stranded breaks (DSBs) at targeted genomic loci. DSBs are repaired by endogenous cellular pathways such as non-homologous end joining (NHEJ) and homology-directed repair (HDR). Providing a DNA template during repair allows for precise introduction of a desired mutation via the HDR pathway. However, rates of repair by HDR are often slow compared to the more rapid but less accurate NHEJ-mediated repair. Here, we describe comprehensive design considerations and optimized methods for highly efficient HDR using single-stranded oligodeoxynucleotide (ssODN) donor templates for several CRISPR-Cas systems including S.p. Cas9, S.p. Cas9 D10A nickase, and A.s. Cas12a delivered as ribonucleoprotein complexes with synthetic guide RNAs. Features relating to guide RNA selection, donor strand preference, and incorporation of blocking mutations in the donor template to prevent re-cleavage were investigated and were implemented in a novel online tool for HDR donor template design. Additionally, we employ chemically modified HDR donor templates in combination with a small molecule to boost HDR efficiency up to 10-fold. These findings allow for high frequencies of precise repair utilizing HDR in multiple mammalian cell lines. Tool availability: www.idtdna.com/HDR

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.