Abstract The validation of genome-wide association signals for tuberculosis (TB) susceptibility and the development of type 2 diabetes (T2D) across diverse populations remain problematic. The ancestry-specific variants (coding and non-coding) that contribute to previously identified differentially expressed genes (DEG) in patients with TB, T2D and comorbid TB-T2D, remain unknown. Identifying ancestry-specific expression quantitative trait loci (eQTLs) can aid in distinguishing the most probable disease-causing variants for population-specific therapeutic interventions. Therefore, this study conducted cis -eQTL mapping in TB, T2D and TB-T2D patients to identify variants associated with DEG. Both genotyping (Infinium H3A array with ∼2.3 M markers) and RNA sequencing data of 96 complex multi-way admixed South Africans were used for this purpose. Importantly, both global-and local ancestry adjustment were included in statistical analysis to account for complex admixture. Unique gene-variant pairs were associated with TB-T2D on chromosome 7p22 whilst adjusting for Bantu-speaking African ancestry ( PRKAR1B :rs4464850; P=7.68e-07) and Khoe-San ancestry ( PRKAR1B: rs117842122; P=3.66e-07). In addition, IFITM3 (a biomarker for the development of TB) was associated with three SNPs (rs11025530, rs3808990, and rs10896664) on chromosome 11p15 while adjusting for Khoe-San ancestry. Our results also indicated that the upregulation of the NLRP6 inflammasome is strongly associated with people with TB-T2D while adjusting for Khoe-San ancestry. Three African-specific eGenes ( NLRP6, IFITM3 and PRKAR1B ) would have been missed if local ancestry adjustment was not conducted. This study determined a list of ancestry-specific eQTLs in TB-T2D patients that could potentially guide the search for new therapeutic targets for TB-T2D in African populations. Author Summary The limitation of genome-wide association study (GWAS) is that the particular biological pathway impacted by a variant might not be evident. eQTL mapping can be conducted to determine the impact that a genetic variant might have on the expression of a specific gene in a biological pathway. In this study the use of cis -eQTL mapping was explored to elucidate the underlying genetic variants that regulate gene expression between TB-T2D and T2D patients, and between TB patients and healthy controls with multi-way genetic admixture from South Africa. Using RNA sequencing data and newly genotyped dataset of 96 individuals (Illumina Infinium H3Africa array with ∼2.5 M markers), we were able to identify ancestry-specific eQTLs. eQTLs of indigenous Khoe-San ancestral origin were identified in genetic regions previously implicated in TB and T2D in African populations. If local ancestry was not incorporated in the cis -eQTL mapping analysis these important African-specific eQTLs would have been missed. Our results provide a list of possible ancestry-specific causal variants associated with TB-T2 comorbidity that could guide the search for new therapeutic targets for African-specific populations. Including populations with complex ancestry and admixture in genetic studies is necessary to improve the quality of genetic research in sub-Saharan African groups.

Abstract Mycobacterium tuberculosis ( M.tb ) causes tuberculosis (TB) and remains one of the leading causes of mortality due to an infectious pathogen. Host immune responses have been implicated in driving the progression from infection to severe lung disease. We analyzed longitudinal RNA sequencing (RNAseq) data from the whole blood of 74 TB progressors whose samples were grouped into four six-month intervals preceding diagnosis (the GC6-74 study). We additionally analyzed RNAseq data from an independent cohort of 90 TB patients with positron emission tomography-computed tomography (PET-CT) scan results which were used to categorize them into groups with high and low levels of lung damage (the Catalysis TB Biomarker study). These groups were compared to non-TB controls to obtain a complete whole blood transcriptional profile for individuals spanning from early stages of M.tb infection to TB diagnosis. The results revealed a steady increase in the number of genes that were differentially expressed in progressors at time points closer to diagnosis with 278 genes at 13–18 months, 742 at 7–12 months and 5,131 detected 1–6 months before diagnosis and 9,205 detected in TB patients. A total of 2,144 differentially expressed genes were detected when comparing TB patients with high and low levels of lung damage. There was a large overlap in the genes upregulated in progressors 1–6 months before diagnosis (86%) with those in TB patients. A comprehensive pathway analysis revealed a potent activation of neutrophil and platelet mediated defenses including neutrophil and platelet degranulation, and NET formation at both time points. These pathways were also enriched in TB patients with high levels of lung damage compared to those with low. These findings suggest that neutrophils and platelets play a critical role in TB pathogenesis, and provide details of the timing of specific effector mechanisms that may contribute to TB lung pathology. Author summary Mycobacterium tuberculosis ( M.tb ) causes tuberculosis (TB) and remains one of the leading causes of mortality due to an infectious pathogen. Human immune responses must be balanced to inhibit disease progression while limiting self-damage, however in defense against M.tb host responses have been implicated in lung damage and in driving progression of M.tb infection to severe lung disease. The identification of immune responses that are activated during the development of TB could provide potential targets for interventions that might suppress disease progression, and possibly limit tissue damage. Here we identify a subset of genes that function in several biological processes that are strongly activated in the late stages of TB development and in TB patients. The proteins encoded by these genes are known to degrade lung tissue and contribute to severe lung disease.

Multiple host blood transcriptional signatures have been developed as non-sputum triage tests for tuberculosis (TB). We aimed to compare the diagnostic performance of 20 blood transcriptomic TB signatures for differentiating between symptomatic patients who have TB