Familial juvenile polyposis is an autosomal dominant disease characterized by a predisposition to hamartomatous polyps and gastrointestinal cancer. Here it is shown that a subset of juvenile polyposis families carry germ line mutations in the gene SMAD4 (also known as DPC4 ), located on chromosome 18q21.1, that encodes a critical cytoplasmic mediator in the transforming growth factor–β signaling pathway. The mutant SMAD4 proteins are predicted to be truncated at the carboxyl-terminus and lack sequences required for normal function. These results confirm an important role for SMAD4 in the development of gastrointestinal tumors.

Daniel Gudbjartsson and colleagues report a genome-wide association study for atrial fibrillation, a condition associated with increased risk of stroke. They report a variant in ZFHX3 associated with atrial fibrillation as well as ischemic stroke. We expanded our genome-wide association study on atrial fibrillation (AF) in Iceland, which previously identified risk variants on 4q25, and tested the most significant associations in samples from Iceland, Norway and the United States. A variant in the ZFHX3 gene on chromosome 16q22, rs7193343-T, associated significantly with AF (odds ratio OR = 1.21, P = 1.4 × 10−10). This variant also associated with ischemic stroke (OR = 1.11, P = 0.00054) and cardioembolic stroke (OR = 1.22, P = 0.00021) in a combined analysis of five stroke samples.

Hugh Markus, Peter Donnelly and colleagues report a genome-wide association study for ischemic stroke. They identify a SNP in HDAC9, a histone deacetylase gene, that is associated with large vessel ischemic stroke and suggest subtype-specific associations to ischemic stroke. Genetic factors have been implicated in stroke risk, but few replicated associations have been reported. We conducted a genome-wide association study (GWAS) for ischemic stroke and its subtypes in 3,548 affected individuals and 5,972 controls, all of European ancestry. Replication of potential signals was performed in 5,859 affected individuals and 6,281 controls. We replicated previous associations for cardioembolic stroke near PITX2 and ZFHX3 and for large vessel stroke at a 9p21 locus. We identified a new association for large vessel stroke within HDAC9 (encoding histone deacetylase 9) on chromosome 7p21.1 (including further replication in an additional 735 affected individuals and 28,583 controls) (rs11984041; combined P = 1.87 × 10−11; odds ratio (OR) = 1.42, 95% confidence interval (CI) = 1.28–1.57). All four loci exhibited evidence for heterogeneity of effect across the stroke subtypes, with some and possibly all affecting risk for only one subtype. This suggests distinct genetic architectures for different stroke subtypes.

The contribution of genetics to stroke risk, and whether this differs for different stroke subtypes, remainsuncertain. Genomewide complex trait analysis allows heritability to be assessed from genomewide association study (GWAS) data. Previous candidate gene studies have identified many associations with stoke but whether these are important requires replication in large independent data sets. GWAS data sets provide a powerful resource to perform replication studies.We applied genomewide complex trait analysis to a GWAS data set of 3752 ischemic strokes and 5972 controls and determined heritability for all ischemic stroke and the most common subtypes: large-vessel disease, small-vessel disease, and cardioembolic stroke. By systematic review we identified previous candidate gene and GWAS associations with stroke and previous GWAS associations with related cardiovascular phenotypes (myocardial infarction, atrial fibrillation, and carotid intima-media thickness). Fifty associations were identified.For all ischemic stroke, heritability was 37.9%. Heritability varied markedly by stroke subtype being 40.3% for large-vessel disease and 32.6% for cardioembolic but lower for small-vessel disease (16.1%). No previously reported candidate gene was significant after rigorous correction for multiple testing. In contrast, 3 loci from related cardiovascular GWAS studies were significant: PHACTR1 in large-vessel disease (P=2.63e(-6)), PITX2 in cardioembolic stroke (P=4.78e(-8)), and ZFHX3 in cardioembolic stroke (P=5.50e(-7)).There is substantial heritability for ischemic stroke, but this varies for different stroke subtypes. Previous candidate gene associations contribute little to this heritability, but GWAS studies in related cardiovascular phenotypes are identifying robust associations. The heritability data, and data from GWAS, suggest detecting additional associations will depend on careful stroke subtyping.

Abstract Objective To find sequence variants that associate with the risk for ischemic stroke (IS), we performed a genome‐wide association study. Methods We genotyped 1,661 Icelandic IS patients and 10,815 control subjects using the Infinium HumanHap300 chip (Illumina, San Diego, CA). A total of 310,881 single nucleotide polymorphisms (SNPs) were tested for association with IS, and the most significant signals were replicated in two large European IS sample sets (2,224 cases/2,583 control subjects). Two SNPs, rs2200733 and rs10033464, were tested further in additional European IS samples (2,327 patients and 16,760 control subjects). Results In the Icelandic samples and the two replication sets combined, rs2200733 associated significantly with cardioembolic stroke (CES) (odds ratio [OR], 1.54; p = 8.05 × 10 −9 ). No other variants associated with IS or any of its subtypes. rs2200733 associated significantly with IS in all sample sets combined (OR, 1.26; p = 2.18 × 10 −10 ), and both rs2200733 and its neighbour, rs10033464 associated strongly with CES (rs2200733: OR, 1.52; p = 5.8 × 10 −12 ; rs10033464: OR, 1.27; p = 6.1 × 10 −4 ). Interestingly, rs2200733 also showed significant association to IS not classified as CES. Interpretation We discovered that variants previously shown to associate with atrial fibrillation (AF), rs2200733 and rs10033464, significantly associated with IS, with the strongest risk for CES. The association with noncardiogenic stroke is intriguing and suggests that atrial fibrillation may be underdiagnosed in patients presenting with stroke. This discovery may have implications for workup and treatment of IS. Ann Neurol 2008;64:402–409

Summary

Background

 The discovery of disease-associated loci through genome-wide association studies (GWAS) is the leading genetic approach to the identification of novel biological pathways underlying diseases in humans. Until recently, GWAS in ischaemic stroke have been limited by small sample sizes and have yielded few loci associated with ischaemic stroke. We did a large-scale GWAS to identify additional susceptibility genes for stroke and its subtypes. 

Methods

 To identify genetic loci associated with ischaemic stroke, we did a two-stage GWAS. In the first stage, we included 16 851 cases with state-of-the-art phenotyping data and 32 473 stroke-free controls. Cases were aged 16 to 104 years, recruited between 1989 and 2012, and subtypes of ischaemic stroke were recorded by centrally trained and certified investigators who used the web-based protocol, Causative Classification of Stroke (CCS). We constructed case-control strata by identifying samples that were genotyped on nearly identical arrays and were of similar genetic ancestral background. We cleaned and imputed data by use of dense imputation reference panels generated from whole-genome sequence data. We did genome-wide testing to identify stroke-associated loci within each stratum for each available phenotype, and we combined summary-level results using inverse variance-weighted fixed-effects meta-analysis. In the second stage, we did in-silico lookups of 1372 single nucleotide polymorphisms identified from the first stage GWAS in 20 941 cases and 364 736 unique stroke-free controls. The ischaemic stroke subtypes of these cases had previously been established with the Trial of Org 10 172 in Acute Stroke Treatment (TOAST) classification system, in accordance with local standards. Results from the two stages were then jointly analysed in a final meta-analysis. 

Findings

 We identified a novel locus (G allele at rs12122341) at 1p13.2 near TSPAN2 that was associated with large artery atherosclerosis-related stroke (first stage odds ratio [OR] 1·21, 95% CI 1·13–1·30, p=4·50 × 10⁻⁸; joint OR 1·19, 1·12–1·26, p=1·30 × 10⁻⁹). Our results also supported robust associations with ischaemic stroke for four other loci that have been reported in previous studies, including PITX2 (first stage OR 1·39, 1·29–1·49, p=3·26 × 10⁻¹⁹; joint OR 1·37, 1·30–1·45, p=2·79 × 10⁻³²) and ZFHX3 (first stage OR 1·19, 1·11–1·27, p=2·93 × 10⁻⁷; joint OR 1·17, 1·11–1·23, p=2·29 × 10⁻¹⁰) for cardioembolic stroke, and HDAC9 (first stage OR 1·29, 1·18–1·42, p=3·50 × 10⁻⁸; joint OR 1·24, 1·15–1·33, p=4·52 × 10⁻⁹) for large artery atherosclerosis stroke. The 12q24 locus near ALDH2, which has previously been associated with all ischaemic stroke but not with any specific subtype, exceeded genome-wide significance in the meta-analysis of small artery stroke (first stage OR 1·20, 1·12–1·28, p=6·82 × 10⁻⁸; joint OR 1·17, 1·11–1·23, p=2·92 × 10⁻⁹). Other loci associated with stroke in previous studies, including NINJ2, were not confirmed. 

Interpretation

 Our results suggest that all ischaemic stroke-related loci previously implicated by GWAS are subtype specific. We identified a novel gene associated with large artery atherosclerosis stroke susceptibility. Follow-up studies will be necessary to establish whether the locus near TSPAN2 can be a target for a novel therapeutic approach to stroke prevention. In view of the subtype-specificity of the associations detected, the rich phenotyping data available in the Stroke Genetics Network (SiGN) are likely to be crucial for further genetic discoveries related to ischaemic stroke. 

Funding

 US National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health.

Abstract Acute ischemic stroke affects men and women differently in many ways. In particular, women are oftentimes reported to experience a higher acute stroke severity than men. Here, we derived a low-dimensional representation of anatomical stroke lesions and designed a sex-aware Bayesian hierarchical modelling framework for a large-scale, well phenotyped stroke cohort. This framework was tailored to carefully estimate possible sex differences in lesion patterns explaining acute stroke severity (NIHSS) in 1,058 patients (39% female). Anatomical regions known to subserve motor and language functions emerged as relevant regions for both men and women. Female patients, however, presented a more widespread pattern of stroke severity-relevant lesions than male patients. Furthermore, particularly lesions in the posterior circulation of the left hemisphere underlay a higher stroke severity exclusively in women. These sex-sensitive lesion pattern effects could be discovered and subsequently robustly replicated in two large independent, multisite lesion datasets. The constellation of findings has several important conceptual and clinical implications: 1) suggesting sex-specific functional cerebral asymmetries, and 2) motivating a sex-stratified approach to management of acute ischemic stroke. To go beyond sex-averaged stroke research, future studies should explicitly test whether acute therapies administered on the basis of sex-specific cutoff volumes of salvageable tissue will lead to improved outcomes in women after acute ischemic stroke.

Embryonic development requires the accurate spatiotemporal execution of cell lineage-specific gene expression programs, which are controlled by transcriptional enhancers. Developmental enhancers adopt a primed chromatin state prior to their activation; however, how this primed enhancer state is established, maintained, and how it affects the regulation of developmental gene networks remains poorly understood. Here, we use comparative multi-omic analyses of human and mouse early embryonic development to identify subsets of post-gastrulation lineage-specific enhancers which are epigenetically primed ahead of their activation, marked by the histone modification H3K4me1 within the epiblast. We show that epigenetic priming occurs at lineage-specific enhancers for all three germ layers, and that epigenetic priming of enhancers confers lineage-specific regulation of key developmental gene networks. Surprisingly in some cases, lineage-specific enhancers are epigenetically marked already in the zygote, weeks before their activation during lineage specification. Moreover, we outline a generalisable strategy to use naturally occurring human genetic variation to delineate important sequence determinants of primed enhancer function. Our findings identify an evolutionarily conserved program of enhancer priming and begin to dissect the temporal dynamics and mechanisms of its establishment and maintenance during early mammalian development.

Atrial fibrillation is a prevalent arrhythmia associated with a five-fold increased risk of ischemic stroke, and specifically the cardioembolic stroke subtype. Genome-wide association studies of these traits have yielded overlapping risk loci, but genome-wide investigation of genetic susceptibility shared between stroke and atrial fibrillation is lacking. Comparing the genetic architectures of the two diseases could inform whether cardioembolic strokes are driven by inherited atrial fibrillation susceptibility, and may help elucidate ischemic stroke mechanisms. Here, we analyze genome-wide genotyping data and estimate SNP-based heritability in atrial fibrillation and cardioembolic stroke to be nearly identical (20.0% and 19.5%, respectively). Further, we find that the traits are genetically correlated (r=0.77 for SNPs with p < 4.4 x 10-4 in a previous atrial fibrillation meta-analysis). Clinical studies are warranted to assess whether genetic susceptibility to atrial fibrillation can be leveraged to improve the diagnosis and care of ischemic stroke patients.