Comorbidity is an impactful medical problem that is attracting increasing attention in healthcare and biomedical research. However, little is known about the molecular processes leading to the development of a specific disease in patients affected by other conditions. We present a disease interaction network inferred from similarities in patients' molecular profiles, which significantly recapitulates epidemiologically documented comorbidities, providing the basis for their interpretation at a molecular level. Furthermore, expanding on the analysis of subgroups of patients with similar molecular profiles, our approach discovers comorbidity relations not previously described, implicates distinct genes in such relations, and identifies drugs whose side effects are potentially associated to the observed comorbidities.

Epidemiological and clinical evidence points to cancer as a comorbidity in people with autism spectrum disorders (ASD). A significant overlap of genes and biological processes between both diseases has also been reported. Here, for the first time, we compared the gene expression profiles of ASD frontal cortex tissues and 22 cancer types obtained by differential expression meta-analysis. Four cancer types (brain, thyroid, kidney, and pancreatic cancers) presented a significant overlap in gene expression deregulations in the same direction as ASD whereas two cancer types (lung and prostate cancers) showed differential expression profiles significantly deregulated in the opposite direction from ASD. Functional enrichment and LINCS L1000 based drug set enrichment analyses revealed the implication of several biological processes and pathways that were affected jointly in both diseases, including impairments of the immune system, and impairments in oxidative phosphorylation and ATP synthesis among others. Our data also suggest that brain and kidney cancer have patterns of transcriptomic dysregulation in the PI3K/AKT/MTOR axis that are similar to those found in ASD. These shared transcriptomic alterations could help explain epidemiological observations suggesting direct and inverse comorbid associations between ASD and particular cancer types.