Intelligence is highly heritable1 and a major determinant of human health and well-being2. Recent genome-wide meta-analyses have identified 24 genomic loci linked to variation in intelligence3-7, but much about its genetic underpinnings remains to be discovered. Here, we present a large-scale genetic association study of intelligence (n = 269,867), identifying 205 associated genomic loci (190 new) and 1,016 genes (939 new) via positional mapping, expression quantitative trait locus (eQTL) mapping, chromatin interaction mapping, and gene-based association analysis. We find enrichment of genetic effects in conserved and coding regions and associations with 146 nonsynonymous exonic variants. Associated genes are strongly expressed in the brain, specifically in striatal medium spiny neurons and hippocampal pyramidal neurons. Gene set analyses implicate pathways related to nervous system development and synaptic structure. We confirm previous strong genetic correlations with multiple health-related outcomes, and Mendelian randomization analysis results suggest protective effects of intelligence for Alzheimer's disease and ADHD and bidirectional causation with pleiotropic effects for schizophrenia. These results are a major step forward in understanding the neurobiology of cognitive function as well as genetically related neurological and psychiatric disorders.

Abstract High blood cholesterol is typically considered a feature of wealthy western countries 1,2 . However, dietary and behavioural determinants of blood cholesterol are changing rapidly throughout the world 3 and countries are using lipid-lowering medications at varying rates. These changes can have distinct effects on the levels of high-density lipoprotein (HDL) cholesterol and non-HDL cholesterol, which have different effects on human health 4,5 . However, the trends of HDL and non-HDL cholesterol levels over time have not been previously reported in a global analysis. Here we pooled 1,127 population-based studies that measured blood lipids in 102.6 million individuals aged 18 years and older to estimate trends from 1980 to 2018 in mean total, non-HDL and HDL cholesterol levels for 200 countries. Globally, there was little change in total or non-HDL cholesterol from 1980 to 2018. This was a net effect of increases in low- and middle-income countries, especially in east and southeast Asia, and decreases in high-income western countries, especially those in northwestern Europe, and in central and eastern Europe. As a result, countries with the highest level of non-HDL cholesterol—which is a marker of cardiovascular risk—changed from those in western Europe such as Belgium, Finland, Greenland, Iceland, Norway, Sweden, Switzerland and Malta in 1980 to those in Asia and the Pacific, such as Tokelau, Malaysia, The Philippines and Thailand. In 2017, high non-HDL cholesterol was responsible for an estimated 3.9 million (95% credible interval 3.7 million–4.2 million) worldwide deaths, half of which occurred in east, southeast and south Asia. The global repositioning of lipid-related risk, with non-optimal cholesterol shifting from a distinct feature of high-income countries in northwestern Europe, north America and Australasia to one that affects countries in east and southeast Asia and Oceania should motivate the use of population-based policies and personal interventions to improve nutrition and enhance access to treatment throughout the world.

Obesity is highly heritable. Genetic variants showing robust associations with obesity traits have been identified through genome-wide association studies. We investigated whether a composite score representing healthy diet modifies associations of these variants with obesity traits. Totally, 32 body mass index (BMI)- and 14 waist-hip ratio (WHR)-associated single nucleotide polymorphisms were genotyped, and genetic risk scores (GRS) were calculated in 18 cohorts of European ancestry (n = 68 317). Diet score was calculated based on self-reported intakes of whole grains, fish, fruits, vegetables, nuts/seeds (favorable) and red/processed meats, sweets, sugar-sweetened beverages and fried potatoes (unfavorable). Multivariable adjusted, linear regression within each cohort followed by inverse variance-weighted, fixed-effects meta-analysis was used to characterize: (a) associations of each GRS with BMI and BMI-adjusted WHR and (b) diet score modification of genetic associations with BMI and BMI-adjusted WHR. Nominally significant interactions (P = 0.006-0.04) were observed between the diet score and WHR-GRS (but not BMI-GRS), two WHR loci (GRB14 rs10195252; LYPLAL1 rs4846567) and two BMI loci (LRRN6C rs10968576; MTIF3 rs4771122), for the respective BMI-adjusted WHR or BMI outcomes. Although the magnitudes of these select interactions were small, our data indicated that associations between genetic predisposition and obesity traits were stronger with a healthier diet. Our findings generate interesting hypotheses; however, experimental and functional studies are needed to determine their clinical relevance.

Abstract Pubertal timing varies considerably and is associated with later health outcomes. We performed multi-ancestry genetic analyses on ~800,000 women, identifying 1,080 signals for age at menarche. Collectively, these explained 11% of trait variance in an independent sample. Women at the top and bottom 1% of polygenic risk exhibited ~11 and ~14-fold higher risks of delayed and precocious puberty, respectively. We identified several genes harboring rare loss-of-function variants in ~200,000 women, including variants in ZNF483 , which abolished the impact of polygenic risk. Variant-to-gene mapping approaches and mouse gonadotropin-releasing hormone neuron RNA sequencing implicated 665 genes, including an uncharacterized G-protein-coupled receptor, GPR83 , which amplified the signaling of MC3R , a key nutritional sensor. Shared signals with menopause timing at genes involved in DNA damage response suggest that the ovarian reserve might signal centrally to trigger puberty. We also highlight body size-dependent and independent mechanisms that potentially link reproductive timing to later life disease.

Abstract Finland provides unique opportunities to investigate population and medical genomics because of its adoption of unified national electronic health records, detailed historical and birth records, and serial population bottlenecks. We assemble a comprehensive view of recent population history (≤100 generations), the timespan during which most rare disease-causing alleles arose, by comparing pairwise haplotype sharing from 43,254 Finns to geographically and linguistically adjacent countries with different population histories, including 16,060 Swedes, Estonians, Russians, and Hungarians. We find much more extensive sharing in Finns, with at least one ≥ 5 cM tract on average between pairs of unrelated individuals. By coupling haplotype sharing with fine-scale birth records from over 25,000 individuals, we find that while haplotype sharing broadly decays with geographical distance, there are pockets of excess haplotype sharing; individuals from northeast Finland share several-fold more of their genome in identity-by-descent (IBD) segments than individuals from southwest regions containing the major cities of Helsinki and Turku. We estimate recent effective population size changes over time across regions of Finland and find significant differences between the Early and Late Settlement Regions as expected; however, our results indicate more continuous gene flow than previously indicated as Finns migrated towards the northernmost Lapland region. Lastly, we show that haplotype sharing is locally enriched among pairs of individuals sharing rare alleles by an order of magnitude, especially among pairs sharing rare disease causing variants. Our work provides a general framework for using haplotype sharing to reconstruct an integrative view of recent population history and gain insight into the evolutionary origins of rare variants contributing to disease.

Despite the substantial heritability of antisocial behavior (ASB), specific genetic variants robustly associated with the trait have not been identified. The present study by the Broad Antisocial Behavior Consortium (BroadABC) meta-analyzed data from 25 discovery samples (N=85,359) and five independent replication samples (N = 8,058) with genotypic data and broad measures of ASB. We identified the first significant genetic associations with broad ASB, involving common intronic variants in the forkhead box protein P2 (FOXP2) gene (lead SNP rs12536335, P = 6.32 x 10-10). Furthermore, we observed intronic variation in Foxp2 and one of its targets (Cntnap2) distinguishing a mouse model of pathological aggression (BALB/cJ mice) from controls (the BALB/cByJ strain). The SNP-based heritability of ASB was 8.4% (s.e.= 1.2%). Polygenic-risk-score (PRS) analyses in independent samples revealed that the genetic risk for ASB was associated with several antisocial outcomes across the lifespan, including diagnosis of conduct disorder, official criminal convictions, and trajectories of antisocial development. We found substantial positive genetic correlations between ASB and depression (rg = 0.63), smoking (rg = 0.54) and insomnia (rg = 0.47) as well as negative correlations with indicators of life history (age at first birth (rg = -0.58), fathers age at death (rg = -0.54)) and years of schooling (rg = -0.46). Our findings provide a starting point towards identifying critical biosocial risk mechanisms for the development of ASB.

Abstract Background Globally, one in ten babies is born preterm (<37 weeks), and 1–2% preterm at very low birth weight (VLBW, <1500 g). As adults, they are at increased risk for a plethora of health conditions, e.g., cardiometabolic disease, which may partly be mediated by epigenetic regulation. We compared blood DNA methylation between young adults born at VLBW and controls. Methods 157 subjects born at VLBW and 161 controls born at term, from the Helsinki Study of Very Low Birth Weight Adults, were assessed for peripheral venous blood DNA methylation levels at mean age of 22 years. Significant CpG-sites (5’—C—phosphate—G—3’) were meta-analyzed against continuous birth weight in four independent cohorts (pooled n = 2235) with cohort mean ages varying from 0 to 31 years. Results In the discovery cohort, 66 CpG-sites were differentially methylated between VLBW adults and controls. Top hits were located in HIF3A , EBF4, and an intergenic region nearest to GLI2 (distance 57,533 bp). Five CpG-sites, all in proximity to GLI2 , were hypermethylated in VLBW and associated with lower birth weight in the meta-analysis. Conclusion We identified differentially methylated CpG-sites suggesting an epigenetic signature of preterm birth at VLBW present in adult life. Impact Being born preterm at very low birth weight has major implications for later health and chronic disease risk factors. The mechanism linking preterm birth to later outcomes remains unknown. Our cohort study of 157 very low birth weight adults and 161 controls found 66 differentially methylated sites at mean age of 22 years. Our findings suggest an epigenetic mark of preterm birth present in adulthood, which opens up opportunities for mechanistic studies.

Abstract Handedness, a consistent asymmetry in skill or use of the hands, has been studied extensively because of its relationship with language and the over-representation of left-handers in some neurodevelopmental disorders. Using data from the UK Biobank, 23andMe and 32 studies from the International Handedness Consortium, we conducted the world’s largest genome-wide association study of handedness (1,534,836 right-handed, 194,198 (11.0%) left-handed and 37,637 (2.1%) ambidextrous individuals). We found 41 genetic loci associated with left-handedness and seven associated with ambidexterity at genome-wide levels of significance (P < 5×10 −8 ). Tissue enrichment analysis implicated the central nervous system and brain tissues including the hippocampus and cerebrum in the etiology of left-handedness. Pathways including regulation of microtubules, neurogenesis, axonogenesis and hippocampus morphology were also highlighted. We found suggestive positive genetic correlations between being left-handed and some neuropsychiatric traits including schizophrenia and bipolar disorder. SNP heritability analyses indicated that additive genetic effects of genotyped variants explained 5.9% (95% CI = 5.8% – 6.0%) of the underlying liability of being left-handed, while the narrow sense heritability was estimated at 12% (95% CI = 7.2% – 17.7%). Further, we show that genetic correlation between left-handedness and ambidexterity is low (r g = 0.26; 95% CI = 0.08 – 0.43) implying that these traits are largely influenced by different genetic mechanisms. In conclusion, our findings suggest that handedness, like many other complex traits is highly polygenic, and that the genetic variants that predispose to left-handedness may underlie part of the association with some psychiatric disorders that has been observed in multiple observational studies.

Abstract Stratified medicine holds great promise to tailor treatment to the needs of individual patients. While genetics holds great potential to aid patient stratification, it remains a major challenge to operationalize complex genetic risk factor profiles to deconstruct clinical heterogeneity. Contemporary approaches to this problem rely on polygenic risk scores (PRS), which provide only limited clinical utility and lack a clear biological foundation. To overcome these limitations, we develop the CASTom-iGEx approach to stratify individuals based on the aggregated impact of their genetic risk factor profiles on tissue specific gene expression levels. The paradigmatic application of this approach to coronary artery disease or schizophrenia patient cohorts identified diverse strata or biotypes. These biotypes are characterized by distinct endophenotype profiles as well as clinical parameters and are fundamentally distinct from PRS based groupings. In stark contrast to the latter, the CASTom-iGEx strategy discovers biologically meaningful and clinically actionable patient subgroups, where complex genetic liabilities are not randomly distributed across individuals but rather converge onto distinct disease relevant biological processes. These results support the notion of different patient biotypes characterized by partially distinct pathomechanisms. Thus, the universally applicable approach presented here has the potential to constitute an important component of future personalized medicine paradigms.

Abstract Background Women with a history of gestational diabetes mellitus (GDM) are 12-fold more likely to develop type 2 diabetes (T2D) 4–6 years after delivery than women without GDM. Similarly, GDM is associated with the development of common mental disorders (CMDs) (e.g. anxiety and depression). Evidence shows that holistic lifestyle interventions focusing on physical activity (PA), dietary intake, sleep, and mental well-being strategies can prevent T2D and CMDs. This study aims to assess the effectiveness of a holistic lifestyle mobile health intervention (mHealth) with post-GDM women in preventing T2D and CMDs in a community setting in Singapore. Methods The study consists of a 1-year randomised controlled trial (RCT) with a 3-year follow-up period. Post-GDM women with no current diabetes diagnosis and not planning to become pregnant will be eligible for the study. In addition, participants will complete mental well-being questionnaires (e.g. depression, anxiety, sleep) and their child’s socio-emotional and cognitive development. The participants will be randomised to either Group 1 (Intervention) or Group 2 (comparison). The intervention group will receive the “LVL UP App”, a smartphone-based, conversational agent-delivered holistic lifestyle intervention focused on three pillars: Move More (PA), Eat Well (Diet), and Stress Less (mental wellbeing). The intervention consists of health literacy and psychoeducational coaching sessions, daily “Life Hacks” (healthy activity suggestions), slow-paced breathing exercises, a step tracker (including brisk steps), a low-burden food diary, and a journaling tool. Women from both groups will be provided with an Oura ring for tracking physical activity, sleep, and heart rate variability (a proxy for stress), and the “HAPPY App”, a mHealth app which provides health promotion information about PA, diet, sleep, and mental wellbeing, as well as display body mass index, blood pressure, and results from the oral glucose tolerance tests. Short-term aggregate effects will be assessed at 26/27 weeks (midpoint) and a 1-year visit, followed by a 2, 3, and 4-year follow-up period. Discussion High rates of progression of T2D and CMDs in women with post-GDM suggest an urgent need to promote a healthy lifestyle, including diet, PA, sleep, and mental well-being. Preventive interventions through a holistic, healthy lifestyle may be the solution, considering the inextricable relationship between physical and psychological health. We expect that holistic lifestyle mHealth may effectively support behavioural changes among women with a history of GDM to prevent T2D and CMDs. Trial status The protocol study was approved by the National Healthcare Group in Singapore, Domain Specific Review Board (DSRB) [2023/00178]; June 2023. Recruitment began on October 18, 2023. Trial registration ClinicalTrials.gov NCT05949957. The first submission date is June 08, 2023.