BRCA1-associated breast and ovarian cancer risks can be modified by common genetic variants. To identify further cancer risk-modifying loci, we performed a multi-stage GWAS of 11,705 BRCA1 carriers (of whom 5,920 were diagnosed with breast and 1,839 were diagnosed with ovarian cancer), with a further replication in an additional sample of 2,646 BRCA1 carriers. We identified a novel breast cancer risk modifier locus at 1q32 for BRCA1 carriers (rs2290854, P = 2.7 × 10(-8), HR = 1.14, 95% CI: 1.09-1.20). In addition, we identified two novel ovarian cancer risk modifier loci: 17q21.31 (rs17631303, P = 1.4 × 10(-8), HR = 1.27, 95% CI: 1.17-1.38) and 4q32.3 (rs4691139, P = 3.4 × 10(-8), HR = 1.20, 95% CI: 1.17-1.38). The 4q32.3 locus was not associated with ovarian cancer risk in the general population or BRCA2 carriers, suggesting a BRCA1-specific association. The 17q21.31 locus was also associated with ovarian cancer risk in 8,211 BRCA2 carriers (P = 2×10(-4)). These loci may lead to an improved understanding of the etiology of breast and ovarian tumors in BRCA1 carriers. Based on the joint distribution of the known BRCA1 breast cancer risk-modifying loci, we estimated that the breast cancer lifetime risks for the 5% of BRCA1 carriers at lowest risk are 28%-50% compared to 81%-100% for the 5% at highest risk. Similarly, based on the known ovarian cancer risk-modifying loci, the 5% of BRCA1 carriers at lowest risk have an estimated lifetime risk of developing ovarian cancer of 28% or lower, whereas the 5% at highest risk will have a risk of 63% or higher. Such differences in risk may have important implications for risk prediction and clinical management for BRCA1 carriers.

ABSTRACT Genome-wide association studies have identified breast cancer risk variants in over 150 genomic regions, but the mechanisms underlying risk remain largely unknown. These regions were explored by combining association analysis with in silico genomic feature annotations. We defined 205 independent risk-associated signals with the set of credible causal variants (CCVs) in each one. In parallel, we used a Bayesian approach (PAINTOR) that combines genetic association, linkage disequilibrium, and enriched genomic features to determine variants with high posterior probabilities (HPPs) of being causal. Potentially causal variants were significantly over-represented in active gene regulatory regions and transcription factor binding sites. We applied our INQUSIT pipeline for prioritizing genes as targets of potentially causal variants, using gene expression (eQTL), chromatin interaction and functional annotations. Known cancer drivers, transcription factors and genes in the developmental, apoptosis, immune system and DNA integrity checkpoint gene ontology pathways, were over-represented among the 178 highest confidence target genes.

Abstract Background Genome-wide association studies (GWAS) have identified multiple common breast cancer susceptibility variants. Many of these variants have differential associations by estrogen receptor (ER), but how these variants relate with other tumor features and intrinsic molecular subtypes is unclear. Methods Among 106,571 invasive breast cancer cases and 95,762 controls of European ancestry with data on 173 breast cancer variants identified in previous GWAS, we used novel two-stage polytomous logistic regression models to evaluate variants in relation to multiple tumor features (ER, progesterone receptor (PR), human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) and grade) adjusting for each other, and to intrinsic-like subtypes. Results Eighty-five of 173 variants were associated with at least one tumor feature (false discovery rate <5%), most commonly ER and grade, followed by PR and HER2. Models for intrinsic-like subtypes found nearly all of these variants (83 of 85) associated at P<0.05 with risk for at least one luminal-like subtype, and approximately half (41 of 85) of the variants were associated with risk of at least one non-luminal subtype, including 32 variants associated with triple-negative (TN) disease. Ten variants were associated with risk of all subtypes in different magnitude. Five variants were associated with risk of luminal A-like and TN subtypes in opposite directions. Conclusion This report demonstrates a high level of complexity in the etiology heterogeneity of breast cancer susceptibility variants and can inform investigations of subtype-specific risk prediction.

Observational studies suggest that higher birth weight (BW) is associated with increased risk of breast cancer in adult life. We conducted a two-sample Mendelian randomisation (MR) study to assess whether this association is causal. Sixty independent single nucleotide polymorphisms (SNPs) known to be associated at P < 5 x 10-8 with BW were used to construct (1) a 41-SNP instrumental variable (IV) for univariable MR after removing SNPs with pleiotropic associations with other breast cancer risk factors and (2) a 49-SNP IV for multivariable MR after filtering SNPs for data availability. BW predicted by the 41-SNP IV was not associated with overall breast cancer risk in inverse-variance weighted (IVW) univariable MR analysis of genetic association data from 122,977 breast cancer cases and 105,974 controls (odds ratio = 0.86 per 500 g higher BW; 95% confidence interval: 0.73-1.01). Sensitivity analyses using four alternative methods and three alternative IVs, including an IV with 59 of the 60 BW-associated SNPs, yielded similar results. Multivariable MR adjusting for the effects of the 49-SNP IV on birth length, adult height, adult body mass index, age at menarche, and age at menopause using IVW and MR-Egger methods provided estimates consistent with univariable analyses. Results were also similar when all analyses were repeated after restricting to estrogen receptor-positive or -negative breast cancer cases. Point estimates of the odds ratios from most analyses performed indicated an inverse relationship between genetically-predicted BW and breast cancer. Thus, there is little evidence from MR to suggest that the previously observed association between higher BW and increased risk of breast cancer in adult life is causal.

Quantifying the genetic correlation between cancers can provide important insights into the mechanisms driving cancer etiology. Using genome-wide association study summary statistics across six cancer types based on a total of 296,215 cases and 301,319 controls of European ancestry, we estimate the pair-wise genetic correlations between breast, colorectal, head/neck, lung, ovary and prostate cancer, and between cancers and 38 other diseases. We observed statistically significant genetic correlations between lung and head/neck cancer (rg=0.57, p=4.6x10-8), breast and ovarian cancer (rg=0.24, p=7x10-5), breast and lung cancer (rg=0.18, p=1.5x10-6) and breast and colorectal cancer (rg=0.15, p=1.1x10-4). We also found that multiple cancers are genetically correlated with non-cancer traits including smoking, psychiatric diseases and metabolic characteristics. Functional enrichment analysis revealed a significant excess contribution of conserved and regulatory regions to cancer heritability. Our comprehensive analysis of cross-cancer heritability suggests that solid tumors arising across tissues share in part a common germline genetic basis.

Abstract Background Copy number variants (CNVs) are pervasive in the human genome but potential disease associations with rare CNVs have not been comprehensively assessed in large datasets. We analysed rare CNVs in genes and non-coding regions for 86,788 breast cancer cases and 76,122 controls of European ancestry with genome-wide array data. Results Gene burden tests detected the strongest association for deletions in BRCA1 (P= 3.7E-18). Nine other genes were associated with a p-value < 0.01 including known susceptibility genes CHEK2 (P= 0.0008), ATM (P= 0.002) and BRCA2 (P= 0.008). Outside the known genes we detected associations with p-values < 0.001 for either overall or subtype-specific breast cancer at nine deletion regions and four duplication regions. Three of the deletion regions were in established common susceptibility loci. Conclusions This is the first genome-wide analysis of rare CNVs in a large breast cancer case-control dataset. We detected associations with exonic deletions in established breast cancer susceptibility genes. We also detected suggestive associations with non-coding CNVs in known and novel loci with large effects sizes. Larger sample sizes will be required to reach robust levels of statistical significance.

Breast cancer susceptibility variants frequently show heterogeneity in associations by tumor subtype. To identify novel loci, we performed a genome-wide association study (GWAS) including 133,384 breast cancer cases and 113,789 controls, plus 18,908 BRCA1 mutation carriers (9,414 with breast cancer) of European ancestry, using both standard and novel methodologies that account for underlying tumor heterogeneity by estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR), and human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) status and tumor grade. We identified 32 novel susceptibility loci ( P <5.0×10-8), 15 of which showed evidence for associations with at least one tumor feature (false discovery rate <0.05). Five loci showed associations ( P <0.05) in opposite directions between luminal- and non-luminal subtypes. In-silico analyses showed these five loci contained cell-specific enhancers that differed between normal luminal and basal mammary cells. The genetic correlations between five intrinsic-like subtypes ranged from 0.35 to 0.80. The proportion of genome-wide chip heritability explained by all known susceptibility loci was 37.6% for triple-negative and 54.2% for luminal A-like disease. These findings provide an improved understanding of genetic predisposition to breast cancer subtypes and will inform the development of subtype-specific polygenic risk scores.

Familial, genome-wide association (GWAS), and sequencing studies and genetic correlation analyses have progressively unraveled the shared or pleiotropic germline genetics of breast and ovarian cancer. In this study, we aimed to leverage this shared germline genetics to improve the power of transcriptome-wide association studies (TWAS) to identify candidate breast cancer and ovarian cancer susceptibility genes. We built gene expression prediction models using the PrediXcan method in 681 breast and 295 ovarian tumors from The Cancer Genome Atlas and 211 breast and 99 ovarian normal tissue samples from the Genotype-Tissue Expression project and integrated these with GWAS meta-analysis data from the Breast Cancer Association Consortium (122,977 cases/105,974 controls) and the Ovarian Cancer Association Consortia (22,406 cases/40,941 controls). The integration was achieved through novel application of a pleiotropy-guided conditional/conjunction false discovery rate approach for the first time in the setting of a TWAS. This identified 14 new candidate breast cancer susceptibility genes spanning 11 genomic regions and 8 new candidate ovarian cancer susceptibility genes spanning 5 genomic regions at conjunction FDR < 0.05 that were > 1 Mb away from known breast and/or ovarian cancer susceptibility loci. We also identified 38 candidate breast cancer susceptibility genes and 17 candidate ovarian cancer susceptibility genes at conjunction FDR < 0.05 at known breast and/or ovarian susceptibility loci. Overlaying candidate causal risk variants identified by GWAS fine mapping onto expression prediction models for genes at known loci suggested that the association for 55% of these genes was driven by the underlying GWAS signal. Significance: The 22 new genes identified by our cross-cancer analysis represent promising candidates that further elucidate the role of the transcriptome in mediating germline breast and ovarian cancer risk.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

We analyzed summary-level data from genome-wide association studies (GWAS) of European ancestry across fourteen cancer sites to estimate the number of common susceptibility variants (polygenicity) contributing to risk, as well as the distribution of their associated effect sizes. All cancers evaluated showed polygenicity, involving at a minimum thousands of independent susceptibility variants. For some malignancies, particularly chronic lymphoid leukemia (CLL) and testicular cancer, susceptibility variants have a larger proportion of variants with larger effect sizes than those for other cancers. In contrast, most variants for lung and breast cancers have very small associated effect sizes. We estimate a wide range of GWAS sample sizes for different cancer sites required to explain 80% of GWAS heritability, varying from 60,000 cases for CLL to over 1,000,000 cases for lung cancer. The maximum relative risk achievable for subjects at the 99th risk percentile of underlying polygenic risk-scores, compared to average risk, ranges from 12 for testicular to 2.5 for ovarian cancer. We show that polygenic risk scores have substantial potential for risk stratification for relatively common cancers such as breast, prostate and colon, but limited potential for other cancer sites because of modest heritability and lower disease incidence.