David Ellinghaus and colleagues report a combined association analysis of five chronic inflammatory diseases. They identify 27 new associations and highlight disease-specific association patterns at shared susceptibility loci. We simultaneously investigated the genetic landscape of ankylosing spondylitis, Crohn's disease, psoriasis, primary sclerosing cholangitis and ulcerative colitis to investigate pleiotropy and the relationship between these clinically related diseases. Using high-density genotype data from more than 86,000 individuals of European ancestry, we identified 244 independent multidisease signals, including 27 new genome-wide significant susceptibility loci and 3 unreported shared risk loci. Complex pleiotropy was supported when contrasting multidisease signals with expression data sets from human, rat and mouse together with epigenetic and expressed enhancer profiles. The comorbidities among the five immune diseases were best explained by biological pleiotropy rather than heterogeneity (a subgroup of cases genetically identical to those with another disease, possibly owing to diagnostic misclassification, molecular subtypes or excessive comorbidity). In particular, the strong comorbidity between primary sclerosing cholangitis and inflammatory bowel disease is likely the result of a unique disease, which is genetically distinct from classical inflammatory bowel disease phenotypes.

Shared genetic architecture between phenotypes may be driven by a common genetic basis (pleiotropy) or a subset of genetically similar individuals (heterogeneity). We developed BUHMBOX, a well-powered statistical method to distinguish pleiotropy from heterogeneity using genotype data. We observed a shared genetic basis between 11 of 17 tested autoimmune diseases and type I diabetes (T1D, p<10 12) and 11 of 17 tested autoimmune diseases and rheumatoid arthritis (RA, p<10-7). This sharing could not be explained by heterogeneity (corrected pBUHMBOX>0.2 using 6,670 T1D cases and 7,279 RA cases), suggesting that shared genetic features in autoimmunity are due to pleiotropy. We observed a shared genetic basis between seronegative and seropostive RA (p<10-22), explained by heterogeneity (pBUHMBOX=0.008 in 2,406 seronegative RA cases). Consistent with previous observations, we observed genetic sharing between major depressive disorder (MDD) and schizophrenia (p<10 9). This sharing is not explained by heterogeneity (pBUHMBOX=0.28 in 9,238 MDD cases).

Epidemiological studies indicate that many immune diseases occur at different rates among people with schizophrenia compared to the general population. Here, we evaluated whether this phenotypic correlation between immune diseases and schizophrenia might be explained by shared genetic risk factors (genetic correlation). We used data from a large genome-wide association study (GWAS) of schizophrenia (N=35,476 cases and 46,839 controls) to compare the genetic architecture of schizophrenia to 19 immune diseases. First, we evaluated the association with schizophrenia of 581 variants previously reported to be associated with immune diseases at genome-wide significance. We identified three variants with pleiotropic effects, located in regions associated with both schizophrenia and immune disease. Our analyses provided the strongest evidence of pleiotropy at rs1734907 (~85kb upstream of EPHB4), a variant which was associated with increased risk of both Crohn's disease (OR = 1.16, P = 1.67x10-13) and schizophrenia (OR = 1.07, P = 7.55x10-6). Next, we investigated genome-wide sharing of common variants between schizophrenia and immune diseases using polygenic risk scores (PRS) and cross-trait LD Score regression (LDSC). PRS revealed significant genetic overlap with schizophrenia for narcolepsy (p=4.1x10-4), primary biliary cirrhosis (p=1.4x10-8), psoriasis (p=3.6x10-5), systemic lupus erythematosus (p=2.2x10-8), and ulcerative colitis (p=4.3x10-4). Genetic correlations between these immune diseases and schizophrenia, estimated using LDSC, ranged from 0.10 to 0.18 and were consistent with the expected phenotypic correlation based on epidemiological data. We also observed suggestive evidence of sex-dependent genetic correlation between schizophrenia and multiple sclerosis (interaction p=0.02), with genetic risk scores for multiple sclerosis associated with greater risk of schizophrenia among males but not females. Our findings suggest that shared genetic risk factors contribute to the epidemiological co-occurrence of schizophrenia and certain immune diseases, and suggest that in some cases this genetic correlation is sex-dependent.

Objectives: We assessed the current genetic evidence for the involvement of various cell types and tissue types in the aetiology of neurodegenerative diseases, especially in relation to the inflammatory hypothesis of neurodegenerative diseases. Methods: We obtained large-scale genome-wide association study (GWAS) summary statistics from Parkinson's (PD), Alzheimer's (AD), and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). We used multiple sclerosis (MS), an autoimmune disease of the central nervous system, as a positive control. We applied stratified LD score regression to determine if functional marks for cell type and tissue activity, and gene set lists were enriched for genetic heritability. We compared our results to those from two gene-set enrichment methods (Ingenuity Pathway Analysis and enrichr). Results: There were no significant heritability enrichments for annotations marking genes within brain regions, but there were for annotations marking genes active within cell-types that form part of both the innate and adaptive immune systems. We found this for MS (as expected) and also for AD and PD. The strongest signals were from the adaptive immune system (e.g. T cells) for PD, and from both the adaptive (e.g. T cells) and innate (e.g. CD14: a marker for monocytes, and CD15: a marker for neutrophils) immune systems for AD. Annotations from the liver were also significant for AD. Pathway analysis provided complementary results. Interpretation: For Alzheimer's and Parkinson's disease, we found significant enrichment of heritability in annotations marking gene activity in immune cells.

There has been intense debate over the immunological basis of schizophrenia, and the potential utility of adjunct immunotherapies. The major histocompatibility complex is consistently the most powerful region of association in genome-wide association studies (GWASs) of schizophrenia, and has been interpreted as strong genetic evidence supporting the immune hypothesis. However, global pathway analyses provide inconsistent evidence of immune involvement in schizophrenia, and it remains unclear whether genetic data support an immune etiology per se. Here we empirically test the hypothesis that variation in immune genes contributes to schizophrenia. We show that there is no enrichment of immune loci outside of the MHC region in the largest genetic study of schizophrenia conducted to date, in contrast to five diseases of known immune origin. Among 108 regions of the genome previously associated with schizophrenia, we identify six immune candidates (DPP4, HSPD1, EGR1, CLU, ESAM, NFATC3) encoding proteins with alternative, non-immune roles in the brain. While our findings do not refute evidence that has accumulated in support of the immune hypothesis, they suggest that genetically mediated alterations in immune function may not play a major role in schizophrenia susceptibility. Instead, there may be a role for pleiotropic effects of a small number of immune genes that also regulate brain development and plasticity. Whether immune alterations drive schizophrenia progression is an important question to be addressed by future research, especially in light of the growing interest in applying immunotherapies in schizophrenia.