Abstract Purpose Exome and genome sequencing have proven to be effective tools for the diagnosis of neurodevelopmental disorders (NDDs), but large fractions of NDDs cannot be attributed to currently detectable genetic variation. This is likely, at least in part, a result of the fact that many genetic variants are difficult or impossible to detect through typical short-read sequencing approaches. Methods Here, we describe a genomic analysis using Pacific Biosciences circular consensus sequencing (CCS) reads, which are both long (>10 kb) and accurate (>99% bp accuracy). We used CCS on six proband-parent trios with NDDs that were unexplained despite extensive testing, including genome sequencing with short reads. Results We identified variants and created de novo assemblies in each trio, with global metrics indicating these data sets are more accurate and comprehensive than those provided by short-read data. In one proband, we identified a likely pathogenic (LP), de novo L1-mediated insertion in CDKL5 that results in duplication of exon 3, leading to a frameshift. In a second proband, we identified multiple large de novo structural variants, including insertion-translocations affecting DGKB and MLLT3 , which we show disrupt MLLT3 transcript levels. We consider this extensive structural variation likely pathogenic. Conclusion The breadth and quality of variant detection, coupled to finding variants of clinical and research interest in two of six probands with unexplained NDDs strongly support the value of long-read genome sequencing for understanding rare disease.

Background: Developmental disabilities have diverse genetic causes that must be identified to facilitate precise diagnoses. We describe genomic data from 371 affected individuals, 309 of which were sequenced as proband-parent trios. Methods: Whole exome sequences (WES) were generated for 365 individuals (127 affected) and whole genome sequences (WGS) were generated for 612 individuals (244 affected). Results: Pathogenic or likely pathogenic variants were found in 100 individuals (27%), with variants of uncertain significance in an additional 42 (11.3%). We found that a family history of neurological disease, especially the presence of an affected 1st degree relative, reduces the pathogenic/likely pathogenic variant identification rate, reflecting both the disease relevance and ease of interpretation of de novo variants. We also found that improvements to genetic knowledge facilitated interpretation changes in many cases. Through systematic reanalyses we have thus far reclassified 15 variants, with 11.3% of families who initially were found to harbor a VUS, and 4.7% of families with a negative result, eventually found to harbor a pathogenic or likely pathogenic variant. To further such progress, the data described here are being shared through ClinVar, GeneMatcher, and dbGAP. Conclusion: Our data strongly support the value of large-scale sequencing, especially WGS within proband-parent trios, as both an effective first-choice diagnostic tool and means to advance clinical and research progress related to pediatric neurological disease.

PURPOSE: Clinically relevant secondary variants were identified in parents enrolled with a child with developmental delay and intellectual disability. METHODS: Exome/genome sequencing and analysis of 789 "unaffected" parents was performed. RESULTS: Pathogenic/likely pathogenic variants were identified in 21 genes within 25 individuals (3.2%), with 11 (1.4%) participants harboring variation in a gene defined as clinically actionable by the ACMG. Of the 25 individuals, five carried a variant consistent with a previous clinical diagnosis, thirteen were not previously diagnosed but had symptoms or family history with probable association with the detected variant, and seven reported no symptoms or family history of disease. A limited carrier screen was performed yielding 15 variants in 48 (6.1%) parents. Parents were also analyzed as mate-pairs to identify cases in which both parents were carriers for the same recessive disease; this led to one finding in ATP7B. Four participants had two findings (one carrier and one non-carrier variant). In total, 71 of the 789 enrolled parents (9.0%) received secondary findings. CONCLUSION: We provide an overview of the rates and types of clinically relevant secondary findings, which may be useful in the design, and implementation of research and clinical sequencing efforts to identify such findings.

We assessed the utility of genome sequencing for early-onset dementia. Participants were selected from a memory disorders clinic. Genome sequencing was performed along with C9orf72 repeat expansion testing. All returned sequencing results were Sanger validated clinically. Prior clinical diagnoses included Alzheimer's disease, frontotemporal dementia, and unspecified dementia. The mean age-of-onset was 54 (41-76). 50% of patients had a strong family history, 37.5% had some, and 12.5% had no known family history. Nine of 32 patients (28%) had a variant defined as pathogenic or likely pathogenic (P/LP) by American College of Medical Genetics standards, including variants in APP , C9orf72 , CSF1R , and MAPT . Nine patients (including three with P/LP variants) harbored established risk alleles with moderate penetrance (odds ratios of about 2-5) in ABCA7 , AKAP9 , GBA , PLD3 , SORL1 , and TREM2 . All six patients harboring these moderate penetrance variants but not P/LP variants also had one or two APOE ε4 alleles. One patient had two APOE ε4 alleles with no other established contributors. In total, 16 patients (50%) harbored one or more genetic variants likely to explain symptoms. We identified variants of uncertain significance (VUSs) in ABI3 , ADAM10 , ARSA , GRID2IP , MME , NOTCH3 , PLCD1 , PSEN1 , TM2D3 , TNK1 , TTC3 , and VPS13C , also often along with other variants. In summary, genome sequencing for early-onset dementia demonstrated high utility, with particular advantages where targeted testing may fail such as atypical variant-disease associations or presence of multiple moderate impact alleles. One or more established contributory alleles is often present in early-onset dementia, supporting an oligogenic model.

ABSTRACT Purpose To evaluate the effectiveness and specificity of population-based genomic screening in Alabama. Methods The Alabama Genomic Health Initiative (AGHI) has enrolled and evaluated 5,369 participants for the presence of pathogenic/likely pathogenic (P/LP) variants using the Illumina Global Screening Array (GSA), with validation of all P/LP variants via Sanger sequencing in a CLIA-certified laboratory before return of results. Results Among 131 variants identified by the GSA that were evaluated by Sanger sequencing, 67 (51%) were false positives (FP). For 39 of the 67 FP variants, a benign/likely benign variant was present at or near the targeted P/LP variant. Importantly, African-Americans were significantly enriched for FP variants, likely due to a higher rate of non-targeted alternative alleles close to array-targeted P/LP variants. Conclusion In AGHI, we have implemented an array-based process to screen for highly penetrant genetic variants in actionable disease genes. We demonstrate the need for clinical validation of array-identified variants in direct-to-consumer or population testing, especially for diverse populations.