Several lines of evidence point to genetic involvement in autism spectrum disorders (ASDs), neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders characterized by impaired verbal communication and social interaction. The clinical and genetic complexities of the condition make it difficult to identify susceptibility factors, but two related studies now present robust evidence for a genetic involvement. The first, a genome-wide association study, identifies six single-nucleotide polymorphisms strongly associated with autism. These variants lie between two genes encoding neuronal cell-adhesion molecules (cadherins 9 and 10), suggesting possible involvement in ASD pathogenesis. The second study used copy number variation screens to identify genetic variants in two major gene pathways in children with ASDs. The changes are in the ubiquitin pathway, which has previously been associated with neurological disease, and in genes for neuronal cell-adhesion molecules. Autism spectrum disorders (ASDs) are neurodevelopmental disorders characterized by impairments in social and communication skills. Accumulating evidence suggests a genetic component to ASDs, and here a two-stage, genome-wide approach is used to identify candidate genomic loci enriched in ASD cases. The majority of these loci are found to be involved in neuronal adhesion and ubiquitin degradation, suggesting novel susceptibility mechanisms. Autism spectrum disorders (ASDs) are childhood neurodevelopmental disorders with complex genetic origins1,2,3,4. Previous studies focusing on candidate genes or genomic regions have identified several copy number variations (CNVs) that are associated with an increased risk of ASDs5,6,7,8,9. Here we present the results from a whole-genome CNV study on a cohort of 859 ASD cases and 1,409 healthy children of European ancestry who were genotyped with ∼550,000 single nucleotide polymorphism markers, in an attempt to comprehensively identify CNVs conferring susceptibility to ASDs. Positive findings were evaluated in an independent cohort of 1,336 ASD cases and 1,110 controls of European ancestry. Besides previously reported ASD candidate genes, such as NRXN1 (ref. 10) and CNTN4 (refs 11, 12), several new susceptibility genes encoding neuronal cell-adhesion molecules, including NLGN1 and ASTN2, were enriched with CNVs in ASD cases compared to controls (P = 9.5 × 10-3). Furthermore, CNVs within or surrounding genes involved in the ubiquitin pathways, including UBE3A, PARK2, RFWD2 and FBXO40, were affected by CNVs not observed in controls (P = 3.3 × 10-3). We also identified duplications 55 kilobases upstream of complementary DNA AK123120 (P = 3.6 × 10-6). Although these variants may be individually rare, they target genes involved in neuronal cell-adhesion or ubiquitin degradation, indicating that these two important gene networks expressed within the central nervous system may contribute to the genetic susceptibility of ASD.

Evan Eichler, Jay Shendure and colleagues sequenced the exomes of 20 sporadic cases of autism spectrum disorder and their unaffected parents. They identified potentially causative de novo mutations in four cases, including a frameshift in FOXP1, a splice-site mutation in GRIN2B and missense variants in SCN1A and LAMC3. Evidence for the etiology of autism spectrum disorders (ASDs) has consistently pointed to a strong genetic component complicated by substantial locus heterogeneity1,2. We sequenced the exomes of 20 individuals with sporadic ASD (cases) and their parents, reasoning that these families would be enriched for de novo mutations of major effect. We identified 21 de novo mutations, 11 of which were protein altering. Protein-altering mutations were significantly enriched for changes at highly conserved residues. We identified potentially causative de novo events in 4 out of 20 probands, particularly among more severely affected individuals, in FOXP1, GRIN2B, SCN1A and LAMC3. In the FOXP1 mutation carrier, we also observed a rare inherited CNTNAP2 missense variant, and we provide functional support for a multi-hit model for disease risk3. Our results show that trio-based exome sequencing is a powerful approach for identifying new candidate genes for ASDs and suggest that de novo mutations may contribute substantially to the genetic etiology of ASDs.

Autism spectrum disorders (ASDs) represent a group of childhood neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders characterized by deficits in verbal communication, impairment of social interaction, and restricted and repetitive patterns of interests and behaviour. To identify common genetic risk factors underlying ASDs, here we present the results of genome-wide association studies on a cohort of 780 families (3,101 subjects) with affected children, and a second cohort of 1,204 affected subjects and 6,491 control subjects, all of whom were of European ancestry. Six single nucleotide polymorphisms between cadherin 10 (CDH10) and cadherin 9 (CDH9)—two genes encoding neuronal cell-adhesion molecules—revealed strong association signals, with the most significant SNP being rs4307059 (P = 3.4 × 10-8, odds ratio = 1.19). These signals were replicated in two independent cohorts, with combined P values ranging from 7.4 × 10-8 to 2.1 × 10-10. Our results implicate neuronal cell-adhesion molecules in the pathogenesis of ASDs, and represent, to our knowledge, the first demonstration of genome-wide significant association of common variants with susceptibility to ASDs. Several lines of evidence point to genetic involvement in autism spectrum disorders (ASDs), neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders characterized by impaired verbal communication and social interaction. The clinical and genetic complexities of the condition make it difficult to identify susceptibility factors, but two related studies now present robust evidence for a genetic involvement. The first, a genome-wide association study, identifies six single-nucleotide polymorphisms strongly associated with autism. These variants lie between two genes encoding neuronal cell-adhesion molecules (cadherins 9 and 10), suggesting possible involvement in ASD pathogenesis. The second study used copy number variation screens to identify genetic variants in two major gene pathways in children with ASDs. The changes are in the ubiquitin pathway, which has previously been associated with neurological disease, and in genes for neuronal cell-adhesion molecules. Although structural variation has been previously associated with autism spectrum disorders, this study reports a genome-wide significant association of common variants with susceptibility to this disorder group. The results implicate neuronal cell-adhesion molecules in the pathogenesis of this group of neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders.

Rare copy-number variation (CNV) is an important source of risk for autism spectrum disorders (ASDs). We analyzed 2,446 ASD-affected families and confirmed an excess of genic deletions and duplications in affected versus control groups (1.41-fold, p = 1.0 × 10−5) and an increase in affected subjects carrying exonic pathogenic CNVs overlapping known loci associated with dominant or X-linked ASD and intellectual disability (odds ratio = 12.62, p = 2.7 × 10−15, ∼3% of ASD subjects). Pathogenic CNVs, often showing variable expressivity, included rare de novo and inherited events at 36 loci, implicating ASD-associated genes (CHD2, HDAC4, and GDI1) previously linked to other neurodevelopmental disorders, as well as other genes such as SETD5, MIR137, and HDAC9. Consistent with hypothesized gender-specific modulators, females with ASD were more likely to have highly penetrant CNVs (p = 0.017) and were also overrepresented among subjects with fragile X syndrome protein targets (p = 0.02). Genes affected by de novo CNVs and/or loss-of-function single-nucleotide variants converged on networks related to neuronal signaling and development, synapse function, and chromatin regulation. Rare copy-number variation (CNV) is an important source of risk for autism spectrum disorders (ASDs). We analyzed 2,446 ASD-affected families and confirmed an excess of genic deletions and duplications in affected versus control groups (1.41-fold, p = 1.0 × 10−5) and an increase in affected subjects carrying exonic pathogenic CNVs overlapping known loci associated with dominant or X-linked ASD and intellectual disability (odds ratio = 12.62, p = 2.7 × 10−15, ∼3% of ASD subjects). Pathogenic CNVs, often showing variable expressivity, included rare de novo and inherited events at 36 loci, implicating ASD-associated genes (CHD2, HDAC4, and GDI1) previously linked to other neurodevelopmental disorders, as well as other genes such as SETD5, MIR137, and HDAC9. Consistent with hypothesized gender-specific modulators, females with ASD were more likely to have highly penetrant CNVs (p = 0.017) and were also overrepresented among subjects with fragile X syndrome protein targets (p = 0.02). Genes affected by de novo CNVs and/or loss-of-function single-nucleotide variants converged on networks related to neuronal signaling and development, synapse function, and chromatin regulation.

Autism spectrum disorder (ASD) is a heterogeneous disease in which efforts to define subtypes behaviorally have met with limited success. Hypothesizing that genetically based subtype identification may prove more productive, we resequenced the ASD-associated gene CHD8 in 3,730 children with developmental delay or ASD. We identified a total of 15 independent mutations; no truncating events were identified in 8,792 controls, including 2,289 unaffected siblings. In addition to a high likelihood of an ASD diagnosis among patients bearing CHD8 mutations, characteristics enriched in this group included macrocephaly, distinct faces, and gastrointestinal complaints. chd8 disruption in zebrafish recapitulates features of the human phenotype, including increased head size as a result of expansion of the forebrain/midbrain and impairment of gastrointestinal motility due to a reduction in postmitotic enteric neurons. Our findings indicate that CHD8 disruptions define a distinct ASD subtype and reveal unexpected comorbidities between brain development and enteric innervation.

Evan Eichler and colleagues analyze the relative impact of de novo and rare, inherited variants on autism risk. They show a statistically independent role for rare, inherited mutations and implicate several new candidate genes likely contributing to autism risk. To assess the relative impact of inherited and de novo variants on autism risk, we generated a comprehensive set of exonic single-nucleotide variants (SNVs) and copy number variants (CNVs) from 2,377 families with autism. We find that private, inherited truncating SNVs in conserved genes are enriched in probands (odds ratio = 1.14, P = 0.0002) in comparison to unaffected siblings, an effect involving significant maternal transmission bias to sons. We also observe a bias for inherited CNVs, specifically for small (<100 kb), maternally inherited events (P = 0.01) that are enriched in CHD8 target genes (P = 7.4 × 10−3). Using a logistic regression model, we show that private truncating SNVs and rare, inherited CNVs are statistically independent risk factors for autism, with odds ratios of 1.11 (P = 0.0002) and 1.23 (P = 0.01), respectively. This analysis identifies a second class of candidate genes (for example, RIMS1, CUL7 and LZTR1) where transmitted mutations may create a sensitized background but are unlikely to be completely penetrant.

Evan Eichler and colleagues use single-molecule molecular-inversion probes to sequence the coding and splicing regions of 208 candidate genes in more than 11,730 individuals with neurodevelopmental disorders. They report 91 genes with an excess of de novo or private disruptive mutations, identify 25 genes showing a bias for autism versus intellectual disability, and highlight a network associated with high-functioning autism. Gene-disruptive mutations contribute to the biology of neurodevelopmental disorders (NDDs), but most of the related pathogenic genes are not known. We sequenced 208 candidate genes from >11,730 cases and >2,867 controls. We identified 91 genes, including 38 new NDD genes, with an excess of de novo mutations or private disruptive mutations in 5.7% of cases. Drosophila functional assays revealed a subset with increased involvement in NDDs. We identified 25 genes showing a bias for autism versus intellectual disability and highlighted a network associated with high-functioning autism (full-scale IQ >100). Clinical follow-up for NAA15, KMT5B, and ASH1L highlighted new syndromic and nonsyndromic forms of disease.

Context

Best-estimate clinical diagnoses of specific autism spectrum disorders (autistic disorder, pervasive developmental disorder–not otherwise specified, and Asperger syndrome) have been used as the diagnostic gold standard, even when information from standardized instruments is available.

Objective

To determine whether the relationships between behavioral phenotypes and clinical diagnoses of different autism spectrum disorders vary across 12 university-based sites.

Design

Multisite observational study collecting clinical phenotype data (diagnostic, developmental, and demographic) for genetic research. Classification trees were used to identify characteristics that predicted diagnosis across and within sites.

Setting

Participants were recruited through 12 university-based autism service providers into a genetic study of autism.

Participants

A total of 2102 probands (1814 male probands) between 4 and 18 years of age (mean [SD] age, 8.93 [3.5] years) who met autism spectrum criteria on the Autism Diagnostic Interview–Revised and the Autism Diagnostic Observation Schedule and who had a clinical diagnosis of an autism spectrum disorder.

Main Outcome Measure

Best-estimate clinical diagnoses predicted by standardized scores from diagnostic, cognitive, and behavioral measures.

Results

Although distributions of scores on standardized measures were similar across sites, significant site differences emerged in best-estimate clinical diagnoses of specific autism spectrum disorders. Relationships between clinical diagnoses and standardized scores, particularly verbal IQ, language level, and core diagnostic features, varied across sites in weighting of information and cutoffs.

Conclusions

Clinical distinctions among categorical diagnostic subtypes of autism spectrum disorders were not reliable even across sites with well-documented fidelity using standardized diagnostic instruments. Results support the move from existing subgroupings of autism spectrum disorders to dimensional descriptions of core features of social affect and fixated, repetitive behaviors, together with characteristics such as language level and cognitive function.

The goal of this study was to compare rates of positive medical findings in a 5-year prospective study of 2384 children, referred for evaluation of possible sexual abuse, with two decades of research. The prospective study summarizes demographic information, clinical history, relationship of perpetrators, nature of abuse, and clinical findings. The study reports on the results by patterns of referral and the medical examination.There were 2384 children evaluated in a tertiary referral center between 1985 and 1990 for possible sexual abuse. Children were referred after they disclosed sexual abuse, because of behavioral changes or exposure to an abusive environment, and because of possible medical conditions. A total of 96.3% of all children referred for evaluation had a normal medical examination; 95.6% of children reporting abuse were normal, 99.8% who were referred for behavioral changes or exposure to abuse were also normal. Of the 182 children referred for evaluation of medical conditions, 92% were found to be normal at the time of examination by the Child Advocacy Center. The remaining 15/182 (8%) that were found to be abnormal were diagnosed with sexually transmitted diseases, acute or healed genital injuries, and were 17% (15/88) of the total cases found to have medical findings diagnostic of abuse. Interviews of the children indicated that 68% of the girls and 70% of the boys reported severe abuse, defined as penetration of vagina or anus. Penetration was associated with a higher percentage of abnormal findings in girls (6%) compared to 1% of the boys. The relationship of the abuser impacted on the severity of the abuse.Research indicates that medical, social, and legal professionals have relied too heavily on the medical examination in diagnosing child sexual abuse. History from the child remains the single most important diagnostic feature in coming to the conclusion that a child has been sexually abused. Only 4% of all children referred for medical evaluation of sexual abuse have abnormal examinations at the time of evaluation. Even with a history of severe abuse such as vaginal or anal penetration, the rate of abnormal medical findings is only 5.5%. Biological parents are less likely to engage in severe abuse than parental substitutes, extended family members, or strangers.

While numerous studies have implicated copy number variants (CNVs) in a range of neurological phenotypes, the impact relative to disease severity has been difficult to ascertain due to small sample sizes, lack of phenotypic details, and heterogeneity in platforms used for discovery. Using a customized microarray enriched for genomic hotspots, we assayed for large CNVs among 1,227 individuals with various neurological deficits including dyslexia (376), sporadic autism (350), and intellectual disability (ID) (501), as well as 337 controls. We show that the frequency of large CNVs (>1 Mbp) is significantly greater for ID-associated phenotypes compared to autism (p = 9.58 × 10(-11), odds ratio = 4.59), dyslexia (p = 3.81 × 10(-18), odds ratio = 14.45), or controls (p = 2.75 × 10(-17), odds ratio = 13.71). There is a striking difference in the frequency of rare CNVs (>50 kbp) in autism (10%, p = 2.4 × 10(-6), odds ratio = 6) or ID (16%, p = 3.55 × 10(-12), odds ratio = 10) compared to dyslexia (2%) with essentially no difference in large CNV burden among dyslexia patients compared to controls. Rare CNVs were more likely to arise de novo (64%) in ID when compared to autism (40%) or dyslexia (0%). We observed a significantly increased large CNV burden in individuals with ID and multiple congenital anomalies (MCA) compared to ID alone (p = 0.001, odds ratio = 2.54). Our data suggest that large CNV burden positively correlates with the severity of childhood disability: ID with MCA being most severely affected and dyslexics being indistinguishable from controls. When autism without ID was considered separately, the increase in CNV burden was modest compared to controls (p = 0.07, odds ratio = 2.33).