We expanded GWAS discovery for type 2 diabetes (T2D) by combining data from 898,130 European-descent individuals (9% cases), after imputation to high-density reference panels. With these data, we (i) extend the inventory of T2D-risk variants (243 loci, 135 newly implicated in T2D predisposition, comprising 403 distinct association signals); (ii) enrich discovery of lower-frequency risk alleles (80 index variants with minor allele frequency <5%, 14 with estimated allelic odds ratio >2); (iii) substantially improve fine-mapping of causal variants (at 51 signals, one variant accounted for >80% posterior probability of association (PPA)); (iv) extend fine-mapping through integration of tissue-specific epigenomic information (islet regulatory annotations extend the number of variants with PPA >80% to 73); (v) highlight validated therapeutic targets (18 genes with associations attributable to coding variants); and (vi) demonstrate enhanced potential for clinical translation (genome-wide chip heritability explains 18% of T2D risk; individuals in the extremes of a T2D polygenic risk score differ more than ninefold in prevalence). Combining 32 genome-wide association studies with high-density imputation provides a comprehensive view of the genetic contribution to type 2 diabetes in individuals of European ancestry with respect to locus discovery, causal-variant resolution, and mechanistic insight.

Background: Reduction in cardiovascular death and hospitalization for heart failure (HHF) was recently reported with the sodium-glucose cotransporter-2 inhibitor (SGLT-2i) empagliflozin in patients with type 2 diabetes mellitus who have atherosclerotic cardiovascular disease. We compared HHF and death in patients newly initiated on any SGLT-2i versus other glucose-lowering drugs in 6 countries to determine if these benefits are seen in real-world practice and across SGLT-2i class. Methods: Data were collected via medical claims, primary care/hospital records, and national registries from the United States, Norway, Denmark, Sweden, Germany, and the United Kingdom. Propensity score for SGLT-2i initiation was used to match treatment groups. Hazard ratios for HHF, death, and their combination were estimated by country and pooled to determine weighted effect size. Death data were not available for Germany. Results: After propensity matching, there were 309 056 patients newly initiated on either SGLT-2i or other glucose-lowering drugs (154 528 patients in each treatment group). Canagliflozin, dapagliflozin, and empagliflozin accounted for 53%, 42%, and 5% of the total exposure time in the SGLT-2i class, respectively. Baseline characteristics were balanced between the 2 groups. There were 961 HHF cases during 190 164 person-years follow-up (incidence rate, 0.51/100 person-years). Of 215 622 patients in the United States, Norway, Denmark, Sweden, and the United Kingdom, death occurred in 1334 (incidence rate, 0.87/100 person-years), and HHF or death in 1983 (incidence rate, 1.38/100 person-years). Use of SGLT-2i, versus other glucose-lowering drugs, was associated with lower rates of HHF (hazard ratio, 0.61; 95% confidence interval, 0.51–0.73; P <0.001); death (hazard ratio, 0.49; 95% confidence interval, 0.41–0.57; P <0.001); and HHF or death (hazard ratio, 0.54; 95% confidence interval, 0.48–0.60; P <0.001) with no significant heterogeneity by country. Conclusions: In this large multinational study, treatment with SGLT-2i versus other glucose-lowering drugs was associated with a lower risk of HHF and death, suggesting that the benefits seen with empagliflozin in a randomized trial may be a class effect applicable to a broad population of patients with type 2 diabetes mellitus in real-world practice. Clinical Trial Registration: URL: http://www.clinicaltrials.gov . Unique identifier: NCT02993614.

To characterize type 2 diabetes (T2D)-associated variation across the allele frequency spectrum, we conducted a meta-analysis of genome-wide association data from 26,676 T2D case and 132,532 control subjects of European ancestry after imputation using the 1000 Genomes multiethnic reference panel. Promising association signals were followed up in additional data sets (of 14,545 or 7,397 T2D case and 38,994 or 71,604 control subjects). We identified 13 novel T2D-associated loci (P < 5 × 10-8), including variants near the GLP2R, GIP, and HLA-DQA1 genes. Our analysis brought the total number of independent T2D associations to 128 distinct signals at 113 loci. Despite substantially increased sample size and more complete coverage of low-frequency variation, all novel associations were driven by common single nucleotide variants. Credible sets of potentially causal variants were generally larger than those based on imputation with earlier reference panels, consistent with resolution of causal signals to common risk haplotypes. Stratification of T2D-associated loci based on T2D-related quantitative trait associations revealed tissue-specific enrichment of regulatory annotations in pancreatic islet enhancers for loci influencing insulin secretion and in adipocytes, monocytes, and hepatocytes for insulin action-associated loci. These findings highlight the predominant role played by common variants of modest effect and the diversity of biological mechanisms influencing T2D pathophysiology.

We screened variants on an exome-focused genotyping array in >300,000 participants (replication in >280,000 participants) and identified 444 independent variants in 250 loci significantly associated with total cholesterol (TC), high-density-lipoprotein cholesterol (HDL-C), low-density-lipoprotein cholesterol (LDL-C), and/or triglycerides (TG). At two loci (JAK2 and A1CF), experimental analysis in mice showed lipid changes consistent with the human data. We also found that: (i) beta-thalassemia trait carriers displayed lower TC and were protected from coronary artery disease (CAD); (ii) excluding the CETP locus, there was not a predictable relationship between plasma HDL-C and risk for age-related macular degeneration; (iii) only some mechanisms of lowering LDL-C appeared to increase risk for type 2 diabetes (T2D); and (iv) TG-lowering alleles involved in hepatic production of TG-rich lipoproteins (TM6SF2 and PNPLA3) tracked with higher liver fat, higher risk for T2D, and lower risk for CAD, whereas TG-lowering alleles involved in peripheral lipolysis (LPL and ANGPTL4) had no effect on liver fat but decreased risks for both T2D and CAD.

David Altshuler and colleagues report genotyping or sequencing of ∼150,000 individuals from several population-based cohorts, identifying 12 rare protein-truncating variants in SLC30A8, encoding a pancreatic islet zinc transporter. Carriers of these rare protein-truncating variants in SLC30A8 show reduced risk of type 2 diabetes and reduced glucose levels. Loss-of-function mutations protective against human disease provide in vivo validation of therapeutic targets1,2,3, but none have yet been described for type 2 diabetes (T2D). Through sequencing or genotyping of ∼150,000 individuals across 5 ancestry groups, we identified 12 rare protein-truncating variants in SLC30A8, which encodes an islet zinc transporter (ZnT8)4 and harbors a common variant (p.Trp325Arg) associated with T2D risk and glucose and proinsulin levels5,6,7. Collectively, carriers of protein-truncating variants had 65% reduced T2D risk (P = 1.7 × 10−6), and non-diabetic Icelandic carriers of a frameshift variant (p.Lys34Serfs*50) demonstrated reduced glucose levels (−0.17 s.d., P = 4.6 × 10−4). The two most common protein-truncating variants (p.Arg138* and p.Lys34Serfs*50) individually associate with T2D protection and encode unstable ZnT8 proteins. Previous functional study of SLC30A8 suggested that reduced zinc transport increases T2D risk8,9, and phenotypic heterogeneity was observed in mouse Slc30a8 knockouts10,11,12,13,14,15. In contrast, loss-of-function mutations in humans provide strong evidence that SLC30A8 haploinsufficiency protects against T2D, suggesting ZnT8 inhibition as a therapeutic strategy in T2D prevention.

Greenlanders' genomes signal a fatty diet The evolutionary consequences of inhabiting a challenging environment can be seen within the genomes of Greenland Inuit. Fumagalli et al. have found signs of selection for genetic variants in fat metabolism, not just for promoting heat-producing brown fat cells but also for coping with the large amounts of polyunsaturated fatty acids found in their seafood diet (see the Perspective by Tishkoff). Genes under selection in these populations have a strong effect on height and weight of up to 2 cm and 4 kg, respectively, as well as a protective effect on cholesterol and triglyceride levels. Science , this issue p. 1343 ; see also p. 1282

Randomized trials demonstrated a lower risk of cardiovascular (CV) events with sodium-glucose cotransporter-2 inhibitors (SGLT-2i) in patients with type 2 diabetes (T2D) at high CV risk. Prior real-world data suggested similar SGLT-2i effects in T2D patients with a broader risk profile, but these studies focused on heart failure and death and were limited to the United States and Europe. The purpose of this study was to examine a broad range of CV outcomes in patients initiated on SGLT-2i versus other glucose-lowering drugs (oGLDs) across 6 countries in the Asia Pacific, the Middle East, and North American regions. New users of SGLT-2i and oGLDs were identified via claims, medical records, and national registries in South Korea, Japan, Singapore, Israel, Australia, and Canada. Propensity scores for SGLT-2i initiation were developed in each country, with 1:1 matching. Hazard ratios (HRs) for death, hospitalization for heart failure (HHF), death or HHF, MI, and stroke were assessed by country and pooled using weighted meta-analysis. After propensity-matching, there were 235,064 episodes of treatment initiation in each group; ∼27% had established CV disease. Patient characteristics were well-balanced between groups. Dapagliflozin, empagliflozin, ipragliflozin, canagliflozin, tofogliflozin, and luseogliflozin accounted for 75%, 9%, 8%, 4%, 3%, and 1% of exposure time in the SGLT-2i group, respectively. Use of SGLT-2i versus oGLDs was associated with a lower risk of death (HR: 0.51; 95% confidence interval [CI]: 0.37 to 0.70; p < 0.001), HHF (HR: 0.64; 95% CI: 0.50 to 0.82; p = 0.001), death or HHF (HR: 0.60; 95% CI: 0.47 to 0.76; p < 0.001), MI (HR: 0.81; 95% CI: 0.74 to 0.88; p < 0.001), and stroke (HR: 0.68; 95% CI: 0.55 to 0.84; p < 0.001). Results were directionally consistent across both countries and patient subgroups, including those with and without CV disease. In this large, international study of patients with T2D from the Asia Pacific, the Middle East, and North America, initiation of SGLT-2i was associated with a lower risk of CV events across a broad range of outcomes and patient characteristics. (Comparative Effectiveness of Cardiovascular Outcomes in New Users of SGLT-2 Inhibitors [CVD-REAL]; NCT02993614)

Kyle Gaulton, Mark McCarthy, Andrew Morris and colleagues report fine mapping and genomic annotation of 39 established type 2 diabetes susceptibility loci. They find that the set of potential causal variants is enriched for overlap with FOXA2 binding sites in human islet and liver cells, and they show that a likely causal variant near MTNR1B increases FOXA2-bound enhancer activity, providing a molecular mechanism to explain the effect of this locus on disease risk. We performed fine mapping of 39 established type 2 diabetes (T2D) loci in 27,206 cases and 57,574 controls of European ancestry. We identified 49 distinct association signals at these loci, including five mapping in or near KCNQ1. 'Credible sets' of the variants most likely to drive each distinct signal mapped predominantly to noncoding sequence, implying that association with T2D is mediated through gene regulation. Credible set variants were enriched for overlap with FOXA2 chromatin immunoprecipitation binding sites in human islet and liver cells, including at MTNR1B, where fine mapping implicated rs10830963 as driving T2D association. We confirmed that the T2D risk allele for this SNP increases FOXA2-bound enhancer activity in islet- and liver-derived cells. We observed allele-specific differences in NEUROD1 binding in islet-derived cells, consistent with evidence that the T2D risk allele increases islet MTNR1B expression. Our study demonstrates how integration of genetic and genomic information can define molecular mechanisms through which variants underlying association signals exert their effects on disease.

An association mapping study of type-2-diabetes-related quantitative traits in the Greenlandic population identified a common variant in TBC1D4 that increases plasma glucose levels and serum insulin levels after an oral glucose load and type 2 diabetes risk, with effect sizes several times larger than any previous findings of large-scale genome-wide association studies for these traits. This systematic genetic association study of quantitative traits related to type 2 diabetes (T2D) has identified a nonsense variant in the gene TBC1D4 which is present in 17% of the Greenlandic population, known to be a small founder population with a high incidence of T2D. The gene variant increases the levels of plasma glucose, serum insulin, and dramatically increases T2D risk. It also modestly reduces the concentrations of fasting plasma and fasting serum insulin. This work illustrates the value of founder populations — or of small and historically isolated populations — in maximizing the effectiveness of genetic association studies of this type. The Greenlandic population, a small and historically isolated founder population comprising about 57,000 inhabitants, has experienced a dramatic increase in type 2 diabetes (T2D) prevalence during the past 25 years1. Motivated by this, we performed association mapping of T2D-related quantitative traits in up to 2,575 Greenlandic individuals without known diabetes. Using array-based genotyping and exome sequencing, we discovered a nonsense p.Arg684Ter variant (in which arginine is replaced by a termination codon) in the gene TBC1D4 with an allele frequency of 17%. Here we show that homozygous carriers of this variant have markedly higher concentrations of plasma glucose (β = 3.8 mmol l−1, P = 2.5 × 10−35) and serum insulin (β = 165 pmol l−1, P = 1.5 × 10−20) 2 hours after an oral glucose load compared with individuals with other genotypes (both non-carriers and heterozygous carriers). Furthermore, homozygous carriers have marginally lower concentrations of fasting plasma glucose (β = −0.18 mmol l−1, P = 1.1 × 10−6) and fasting serum insulin (β = −8.3 pmol l−1, P = 0.0014), and their T2D risk is markedly increased (odds ratio (OR) = 10.3, P = 1.6 × 10−24). Heterozygous carriers have a moderately higher plasma glucose concentration 2 hours after an oral glucose load than non-carriers (β = 0.43 mmol l−1, P = 5.3 × 10−5). Analyses of skeletal muscle biopsies showed lower messenger RNA and protein levels of the long isoform of TBC1D4, and lower muscle protein levels of the glucose transporter GLUT4, with increasing number of p.Arg684Ter alleles. These findings are concomitant with a severely decreased insulin-stimulated glucose uptake in muscle, leading to postprandial hyperglycaemia, impaired glucose tolerance and T2D. The observed effect sizes are several times larger than any previous findings in large-scale genome-wide association studies of these traits2,3,4 and constitute further proof of the value of conducting genetic association studies outside the traditional setting of large homogeneous populations.

Background In patients with type 2 diabetes and a high cardiovascular risk profile, the sodium-glucose co-transporter-2 (SGLT2) inhibitors empagliflozin and canagliflozin have been shown to lower cardiovascular morbidity and mortality. Using real-world data from clinical practice, we aimed to compare cardiovascular mortality and morbidity in new users of SGLT2 inhibitors versus new users of other glucose-lowering drugs, in a population with a broad cardiovascular risk profile. Methods CVD-REAL Nordic was an observational analysis of individual patient-level data from the Prescribed Drug Registers, Cause of Death Registers, and National Patient Registers in Denmark, Norway, and Sweden. All patients who filled a prescription for glucose-lowering drugs between 2012 and 2015 were included and followed up until Dec 31, 2015. Patients were divided into new users of SGLT2 inhibitors and new users of other glucose-lowering drugs. Each SGLT2 inhibitor user was matched with three users of other glucose-lowering drugs by use of propensity scores. Hazard ratios (HRs) were estimated by country (Cox survival model) and weighted averages were calculated. Cardiovascular outcomes investigated were cardiovascular mortality, major adverse cardiovascular events (cardiovascular mortality, myocardial infarction, and ischaemic or haemorrhagic stroke), hospital events for heart failure (inpatient or outpatient visit with a primary diagnosis of heart failure), non-fatal myocardial infarction, non-fatal stroke, and atrial fibrillation. We also assessed incidence of severe hypoglycaemia. Findings Matched SGLT2 inhibitor (n=22 830) and other glucose-lowering drug (n=68 490) groups were well balanced at baseline, with a mean follow-up of 0·9 (SD 4·1) years (80 669 patient-years) and mean age of 61 (12·0) years; 40% (36 362 of 91 320) were women and prevalence of cardiovascular disease was 25% (22 686 of 91 320). 94% of the total SGLT2 inhibitor exposure time was for use of dapagliflozin, with 5% for empagliflozin, and 1% for canagliflozin. Compared with other glucose-lowering drugs, use of SGLT2 inhibitors was associated with decreased risk of cardiovascular mortality (HR 0·53 [95% CI 0·40–0·71]), major adverse cardiovascular events (0·78 [0·69–0·87]), and hospital events for heart failure (0·70 [0·61–0·81]; p<0·0001 for all). We did not identify significant differences between use of SGLT2 inhibitors and use of other glucose-lowering drugs for non-fatal myocardial infarction, non-fatal stroke, or atrial fibrillation. Compared with other glucose-lowering drugs, use of SGLT2 inhibitors was associated with a decreased risk of severe hypoglycaemia (HR 0·76 [0·65–0·90]; p=0·001). For cardiovascular mortality, the differences were similar for the 25% of individuals with cardiovascular disease at baseline and those without (HR 0·60 [0·42–0·85] vs 0·55 [0·34–0·90]), while for major adverse cardiovascular events the HR in the group with cardiovascular disease at baseline was 0·70 (0·59–0·83) versus 0·90 (0·76–1·07) in the group without. Interpretation In a population of patients with type 2 diabetes and a broad cardiovascular risk profile, SGLT2 inhibitor use was associated with reduced cardiovascular disease and cardiovascular mortality compared with use of other glucose-lowering drugs—a finding consistent with the results of clinical trials in patients at high cardiovascular risk. Funding AstraZeneca.