A high-quality sequence assembly of the zebrafish genome reveals the largest gene set of any vertebrate and provides information on key genomic features, and comparison to the human reference genome shows that approximately 70% of human protein-coding genes have at least one clear zebrafish orthologue. The genome of the zebrafish — a key model organism for the study of development and human disease — has now been sequenced and published as a well-annotated reference genome. Zebrafish turns out to have the largest gene set of any vertebrate so far sequenced, and few pseudogenes. Importantly for disease studies, comparison between human and zebrafish sequences reveals that 70% of human genes have at least one obvious zebrafish orthologue. A second paper reports on an ongoing effort to identify and phenotype disruptive mutations in every zebrafish protein-coding gene. Using the reference genome sequence along with high-throughput sequencing and efficient chemical mutagenesis, the project's initial results — covering 38% of all known protein-coding genes — they describe phenotypic consequences of more than 1,000 alleles. The long-term goal is the creation of a knockout allele in every protein-coding gene in the zebrafish genome. All mutant alleles and data are freely available at go.nature.com/en6mos . Zebrafish have become a popular organism for the study of vertebrate gene function1,2. The virtually transparent embryos of this species, and the ability to accelerate genetic studies by gene knockdown or overexpression, have led to the widespread use of zebrafish in the detailed investigation of vertebrate gene function and increasingly, the study of human genetic disease3,4,5. However, for effective modelling of human genetic disease it is important to understand the extent to which zebrafish genes and gene structures are related to orthologous human genes. To examine this, we generated a high-quality sequence assembly of the zebrafish genome, made up of an overlapping set of completely sequenced large-insert clones that were ordered and oriented using a high-resolution high-density meiotic map. Detailed automatic and manual annotation provides evidence of more than 26,000 protein-coding genes6, the largest gene set of any vertebrate so far sequenced. Comparison to the human reference genome shows that approximately 70% of human genes have at least one obvious zebrafish orthologue. In addition, the high quality of this genome assembly provides a clearer understanding of key genomic features such as a unique repeat content, a scarcity of pseudogenes, an enrichment of zebrafish-specific genes on chromosome 4 and chromosomal regions that influence sex determination.

The International Human Genome Sequencing Consortium (IHGSC) recently completed a sequence of the human genome. As part of this project, we have focused on chromosome 8. Although some chromosomes exhibit extreme characteristics in terms of length, gene content, repeat content and fraction segmentally duplicated, chromosome 8 is distinctly typical in character, being very close to the genome median in each of these aspects. This work describes a finished sequence and gene catalogue for the chromosome, which represents just over 5% of the euchromatic human genome. A unique feature of the chromosome is a vast region of approximately 15 megabases on distal 8p that appears to have a strikingly high mutation rate, which has accelerated in the hominids relative to other sequenced mammals. This fast-evolving region contains a number of genes related to innate immunity and the nervous system, including loci that appear to be under positive selection--these include the major defensin (DEF) gene cluster and MCPH1, a gene that may have contributed to the evolution of expanded brain size in the great apes. The data from chromosome 8 should allow a better understanding of both normal and disease biology and genome evolution.

Vitamin D was used to treat tuberculosis in the pre-antibiotic era, and its metabolites induce antimycobacterial immunity in vitro. Clinical trials investigating the effect of adjunctive vitamin D on sputum culture conversion are absent.We undertook a multicentre randomised controlled trial of adjunctive vitamin D in adults with sputum smear-positive pulmonary tuberculosis in London, UK. 146 patients were allocated to receive 2·5 mg vitamin D(3) or placebo at baseline and 14, 28, and 42 days after starting standard tuberculosis treatment. The primary endpoint was time from initiation of antimicrobial treatment to sputum culture conversion. Patients were genotyped for TaqI and FokI polymorphisms of the vitamin D receptor, and interaction analyses were done to assess the influence of the vitamin D receptor genotype on response to vitamin D(3). This trial is registered with ClinicalTrials.gov number NCT00419068.126 patients were included in the primary efficacy analysis (62 assigned to intervention, 64 assigned to placebo). Median time to sputum culture conversion was 36·0 days in the intervention group and 43·5 days in the placebo group (adjusted hazard ratio 1·39, 95% CI 0·90-2·16; p=0.14). TaqI genotype modified the effect of vitamin D supplementation on time to sputum culture conversion (p(interaction)=0·03), with enhanced response seen only in patients with the tt genotype (8·09, 95% CI 1·36-48·01; p=0·02). FokI genotype did not modify the effect of vitamin D supplementation (p(interaction)=0·85). Mean serum 25-hydroxyvitamin D concentration at 56 days was 101·4 nmol/L in the intervention group and 22·8 nmol/L in the placebo group (95% CI for difference 68·6-88·2; p<0·0001).Administration of four doses of 2·5 mg vitamin D(3) increased serum 25-hydroxyvitamin D concentrations in patients receiving intensive-phase treatment for pulmonary tuberculosis. Vitamin D did not significantly affect time to sputum culture conversion in the whole study population, but it did significantly hasten sputum culture conversion in participants with the tt genotype of the TaqI vitamin D receptor polymorphism.British Lung Foundation.

Rationale: Vitamin D was used to treat tuberculosis (TB) in the preantibiotic era. Prospective studies to evaluate the effect of vitamin D supplementation on antimycobacterial immunity have not previously been performed.Objectives: To determine the effect of vitamin D supplementation on antimycobacterial immunity and vitamin D status.Methods: A double-blind randomized controlled trial was conducted in 192 healthy adult TB contacts in London, United Kingdom. Participants were randomized to receive a single oral dose of 2.5 mg vitamin D or placebo and followed up at 6 weeks.Measurements and Main Results: The primary outcome measure was assessed with a functional whole blood assay (BCG-lux assay), which measures the ability of whole blood to restrict luminescence, and thus growth, of recombinant reporter mycobacteria in vitro; the readout is expressed as a luminescence ratio (luminescence postinfection/baseline luminescence). IFN-γ responses to the Mycobacterium tuberculosis antigens early secretory antigenic target-6 and culture filtrate protein 10 were determined with a second whole blood assay. Vitamin D supplementation significantly enhanced the ability of participants' whole blood to restrict BCG-lux luminescence in vitro compared with placebo (mean luminescence ratio at follow-up, 0.57, vs. 0.71, respectively; 95% confidence interval for difference, 0.01–0.25; p = 0.03) but did not affect antigen-stimulated IFN-γ secretion.Conclusions: A single oral dose of 2.5 mg vitamin D significantly enhanced the ability of participants' whole blood to restrict BCG-lux luminescence in vitro without affecting antigen-stimulated IFN-γ responses. Clinical trials should be performed to determine whether vitamin D supplementation prevents reactivation of latent TB infection. Clinical trial registered with www.clinicaltrials.gov (NCT 00157066).

Abstract Vitamin D deficiency is associated with susceptibility to tuberculosis, and its biologically active metabolite, 1α,25 dihydroxyvitamin D3 (1α,25(OH)2D3), has pleiotropic immune effects. The mechanisms by which 1α,25(OH)2D3 protects against tuberculosis are incompletely understood. 1α,25(OH)2D3 reduced the growth of mycobacteria in infected human PBMC cultures in a dose-dependent fashion. Coculture with agonists or antagonists of the membrane or nuclear vitamin D receptors indicated that these effects were primarily mediated by the nuclear vitamin D receptors. 1α,25(OH)2D3 reduced transcription and secretion of protective IFN-γ, IL-12p40, and TNF in infected PBMC and macrophages, indicating that 1α,25(OH)2D3 does not mediate protection via these cytokines. Although NOS2A was up-regulated by 1α,25(OH)2D3, inhibition of NO formation marginally affected the suppressive effect of 1α,25(OH)2D3 on bacillus Calmette Guérin in infected cells. By contrast, 1α,25(OH)2D3 strongly up-regulated the cathelicidin hCAP-18 gene, and some hCAP-18 polypeptide colocalized with CD14 in 1α,25(OH)2D3 stimulated PBMC, although no detectable LL-37 peptide was found in supernatants from similar 1α,25(OH)2D3-stimulated PBMC cultures. A total of 200 μg/ml of the active peptide LL-37, in turn, reduced the growth of Mycobacterium tuberculosis in culture by 75.7%. These findings suggest that vitamin D contributes to protection against TB by “nonclassical” mechanisms that include the induction of antimicrobial peptides.

Background Despite robust evidence concerning self-management for some long-term conditions (LTCs), others lack research explicitly on self-management and, consequently, some patient groups may be overlooked. Aim To undertake a rapid, systematic overview of the evidence on self-management support for LTCs to inform health-care commissioners and providers about what works, for whom, and in what contexts. Methods Self-management is ‘the tasks . . . individuals must undertake to live with one or more chronic conditions . . . [including] . . . having the confidence to deal with medical management, role management and emotional management of their conditions’. We convened an expert workshop and identified characteristics of LTCs potentially of relevance to self-management and 14 diverse exemplar LTCs (stroke, asthma, type 2 diabetes mellitus, depression, chronic obstructive pulmonary disease, chronic kidney disease, dementia, epilepsy, hypertension, inflammatory arthropathies, irritable bowel syndrome, low back pain, progressive neurological disorders and type 1 diabetes mellitus). For each LTC we conducted systematic overviews of systematic reviews of randomised controlled trials (RCTs) of self-management support interventions (‘quantitative meta-reviews’); and systematic overviews of systematic reviews of qualitative studies of patients’ experiences relating to self-management (‘qualitative meta-reviews’). We also conducted an original systematic review of implementation studies of self-management support in the LTCs. We synthesised all our data considering the different characteristics of LTCs. In parallel, we developed a taxonomy of the potential components of self-management support. Results We included 30 qualitative systematic reviews (including 515 unique studies), 102 quantitative systematic reviews (including 969 RCTs), and 61 studies in the implementation systematic review. Effective self-management support interventions are multifaceted, should be tailored to the individual, their culture and beliefs, a specific LTC and position on the disease trajectory, and underpinned by a collaborative/communicative relationship between the patient and health-care professional (HCP) within the context of a health-care organisation that actively promotes self-management. Self-management support is a complex intervention and although many components were described and trialled in the studies no single component stood out as more important than any other. Core components include (1) provision of education about the LTC, recognising the importance of understanding patients’ pre-existing knowledge and beliefs about their LTC; (2) psychological strategies to support adjustment to life with a LTC; (3) strategies specifically to support adherence to treatments; (4) practical support tailored to the specific LTC, including support around activities of daily living for disabling conditions, action plans in conditions subject to marked exacerbations, intensive disease-specific training to enable self-management of specific clinical tasks; and (5) social support as appropriate. Implementation requires a whole-systems approach which intervenes at the level of the patient, the HCP and the organisation. The health-care organisation is responsible for providing the means (both training and time/material resources) to enable HCPs to implement, and patients to benefit from, self-management support, regularly evaluating self-management processes and clinical outcomes. More widely there is a societal need to address public understanding of LTCs. The lack of public story for many conditions impacted on patient help-seeking behaviour and public perceptions of need. Conclusions Supporting self-management is inseparable from the high-quality care for LTCs. Commissioners and health-care providers should promote a culture of actively supporting self-management as a normal, expected, monitored and rewarded aspect of care. Further research is needed to understand how health service managers and staff can achieve this culture change in their health-care organisations. Study registration This study is registered as PROSPERO CRD42012002898. Funding The National Institute for Health Research Health Services and Delivery Research programme.

Neutrophils contain antimicrobial peptides with antituberculous activity, but their contribution to immune resistance to tuberculosis (TB) infection has not been previously investigated to our knowledge. We determined differential white cell counts in peripheral blood of 189 adults who had come into contact with patients diagnosed with active TB in London, United Kingdom, and evaluated them for evidence of TB infection and capacity to restrict mycobacterial growth in whole-blood assays. Risk of TB infection was inversely and independently associated with peripheral blood neutrophil count in contacts of patients diagnosed with pulmonary TB. The ability of whole blood to restrict growth of Mycobacterium bovis bacille Calmette Guérin and Mycobacterium tuberculosis was impaired 7.3- and 3.1-fold, respectively, by neutrophil depletion. In microbiological media, human neutrophil peptides (HNPs) 1–3 killed M. tuberculosis. The neutrophil peptides cathelicidin LL-37 and lipocalin 2 restricted growth of the organism, the latter in an iron-dependent manner. Black African participants had lower neutrophil counts and lower circulating concentrations of HNP1–3 and lipocalin 2 than south Asian and white participants. Neutrophils contribute substantially to innate resistance to TB infection, an activity associated with their antimicrobial peptides. Elucidation of the regulation of neutrophil antimicrobial peptides could facilitate prevention and treatment of TB.

ABSTRACT Primary Hyperoxaluria Type 1 (PH1) is a rare autosomal recessive metabolic disorder of oxalate metabolism leading to kidney failure as well as multi-organ damage. Overproduction of oxalate occurs in the liver due to an inherited genetic defect in the enzyme alanine-glyoxylate aminotransferase ( AGXT ), causing pathology due to the insolubility of calcium oxalate crystals in body fluids. The main current therapy is dual liver-kidney transplant, which incurs high morbidity and has poor availability in some health systems where PH1 is more prevalent. One approach currently in active clinical investigation targets HAO1 (hydroxyacid oxidase 1), encoding glycolate oxidase, to reduce substrate levels for oxalate production. To inform drug development, we sought individuals with reduced HAO1 function due to naturally occurring genetic variation. Analysis of loss of function variants in 141,456 sequenced individuals suggested individuals with complete HAO1 knockout would only be observed in 1 in 30 million outbred people. However in a large sequencing and health records program (Genes & Health), in populations with substantial autozygosity, we identified a healthy adult individual predicted to have complete knockout of HAO1 due to an ultra rare homozygous frameshift variant (rs1186715161, ENSP00000368066.3:p.Leu333SerfsTer4). Primary care and hospital health records confirmed no apparently related clinical phenotype. At recall, urine and plasma oxalate levels were normal, however plasma glycolate levels (171 nmol/mL) were 12 times the upper limit of normal in healthy, reference individuals (mean+2sd=14 nmol/mL, n=67) while her urinary glycolate levels were 6 times the upper limit of normal. Comparison with preclinical and phase 1 clinical trial data of an RNAi therapeutic targeting HAO1 (lumasiran) suggests the individual likely retains <2% residual glycolate oxidase activity. These results provide important data to support the safety of HAO1 inhibition as a potential chronic therapy for a devastating metabolic disease (PH1). We also suggest that the effect of glycolate oxidase suppression in any potential other roles in humans beyond glycolate oxidation do not lead to clinical phenotypes, at least in this specific individual. This demonstrates the value of studying the lifelong complete knockdown of a target protein in a living human to aid development of a potential therapeutic, both in de-risking the approach and providing potential hypotheses to optimize its development. Furthermore, therapy for PH1 is likely to be required lifelong, in contrast to data from chronicity studies in non-human species or relatively short-term therapeutic studies in people. Our approach demonstrates the potential for improved drug discovery through unlocking relevant evidence hiding in the diversity of human genetic variation.

Abstract Background The Ultra-Low Emission Zone (ULEZ), introduced in Central London in April 2019, aims to enhance air quality and improve public health. The Children's Health in London and Luton (CHILL) study evaluates the impact of the ULEZ on children's health. This analysis focuses on the one-year impacts on the shift towards active travel to school. Methods CHILL is a prospective parallel cohort study of ethnically diverse children, aged 6–9 years attending 84 primary schools within or with catchment areas encompassing London’s ULEZ (intervention) and Luton (non-intervention area). Baseline (2018/19) and one-year follow-up (2019/20) data were collected at school visits from 1992 (58%) children who reported their mode of travel to school ‘today’ (day of assessment). Multilevel logistic regressions were performed to analyse associations between the introduction of the ULEZ and the likelihood of switching from inactive to active travel modes, and vice-versa. Interactions between intervention group status and pre-specified effect modifiers were also explored. Results Among children who took inactive modes at baseline, 42% of children in London and 20% of children in Luton switched to active modes. For children taking active modes at baseline, 5% of children in London and 21% of children in Luton switched to inactive modes. Relative to the children in Luton, children in London were more likely to have switched from inactive to active modes (OR 3.64, 95% CI 1.21–10.92). Children in the intervention group were also less likely to switch from active to inactive modes (OR 0.11, 0.05–0.24). Moderator analyses showed that children living further from school were more likely to switch from inactive to active modes (OR 6.06,1.87–19.68) compared to those living closer (OR 1.43, 0.27–7.54). Conclusions Implementation of clean air zones can increase uptake of active travel to school and was particularly associated with more sustainable and active travel in children living further from school.

Cohort profile in a nutshell: East London Genes & Health (ELGH) is a large scale, community genomics and health study (to date >34,000 volunteers; target 100,000 volunteers). ELGH was set up in 2015 to gain deeper understanding of health and disease, and underlying genetic influences, in British-Bangladeshi and British-Pakistani people living in east London. ELGH prioritises studies in areas important to, and identified by, the community it represents. Current priorities include cardiometabolic diseases and mental illness, these being of notably high prevalence and severity. However studies in any scientific area are possible, subject to community advisory group and ethical approval. ELGH combines health data science (using linked UK National Health Service (NHS) electronic health record data) with exome sequencing and SNP array genotyping to elucidate the genetic influence on health and disease, including the contribution from high rates of parental relatedness on rare genetic variation and homozygosity (autozygosity), in two understudied ethnic groups. Linkage to longitudinal health record data enables both retrospective and prospective analyses. Through Stage 2 studies, ELGH offers researchers the opportunity to undertake recall-by-genotype and/or recall-by-phenotype studies on volunteers. Sub-cohort, trial-within-cohort, and other study designs are possible. ELGH is a fully collaborative, open access resource, open to academic and life sciences industry scientific research partners.