Characterizing genetic influences on DNA methylation (DNAm) provides an opportunity to understand mechanisms underpinning gene regulation and disease. In the present study, we describe results of DNAm quantitative trait locus (mQTL) analyses on 32,851 participants, identifying genetic variants associated with DNAm at 420,509 DNAm sites in blood. We present a database of >270,000 independent mQTLs, of which 8.5% comprise long-range (trans) associations. Identified mQTL associations explain 15–17% of the additive genetic variance of DNAm. We show that the genetic architecture of DNAm levels is highly polygenic. Using shared genetic control between distal DNAm sites, we constructed networks, identifying 405 discrete genomic communities enriched for genomic annotations and complex traits. Shared genetic variants are associated with both DNAm levels and complex diseases, but only in a minority of cases do these associations reflect causal relationships from DNAm to trait or vice versa, indicating a more complex genotype–phenotype map than previously anticipated. DNA methylation quantitative trait locus (mQTL) analyses on 32,851 participants identify genetic variants associated with DNA methylation at 420,509 sites in blood, resulting in a database of >270,000 independent mQTLs.

Background Chronic pain is highly prevalent worldwide and a significant source of disability, yet its genetic and environmental risk factors are poorly understood. Its relationship with psychiatric illness, and major depressive disorder (MDD) in particular, is of particular importance. We sought to test the contribution of genetic factors and shared and unique environment to risk of chronic pain and its correlation with MDD in Generation Scotland: Scottish Family Health Study (GS:SFHS). We then sought to replicate any significant findings in the UK Biobank study. Methods Using family-based mixed-model analyses, we examined the contribution of genetics and environment to chronic pain using spouse, sibling and household groups as measures of shared environment. We then examined the correlation between chronic pain and MDD and estimated the contribution of genetic factors and shared environment. Finally, we used data from two independent genome-wide association studies to test whether chronic pain has a polygenic risk architecture and examine whether genomic risk of psychiatric disorder predicted chronic pain and whether genomic risk of chronic pain predicted MDD. Results Chronic pain is a moderately heritable trait (narrow sense heritability = 38.4%) which is more likely to be concordant in spouses and partners (variance explained 18.7%). Chronic pain is positively correlated with depression (rho = 0.13, p = 2.72x10-68) and it shows a tendency to cluster within families for genetic reasons (genetic correlation rho = 0.51, p = 8.24x10-19). Polygenic risk profiles for pain, generated using independent GWAS data, predicted chronic pain in both GS:SFHS (maximum = 6.18x10-2, p = 4.3x10-4) and UK Biobank (maximum = 5.68 x 10-2, p < 3x10-4). Genomic risk of MDD is also significantly associated with chronic pain in both GS:SFHS (maximum = 6.62x10-2, p = 4.3x10-4) and UK Biobank (maximum = 2.56x10-2, p < 3x10-4). Conclusions Genetic factors and chronic pain in a partner or spouse contribute substantially to the risk of chronic pain in the general population. Chronic pain is genetically correlated with MDD, has a polygenic architecture and is predicted by polygenic risk of MDD.

Major depressive disorder (MDD) is a heritable and highly debilitating condition. It is commonly associated with subcortical volumetric abnormalities, the most replicated of these being reduced hippocampal volume. Using the most recent published data from ENIGMA consortiums genome-wide association study (GWAS) of regional brain volume, we sought to test whether there is shared genetic architecture between 8 subcortical brain volumes and MDD. Using LD score regression utilising summary statistics from ENIGMA and the Psychiatric Genomics Consortium, we demonstrated that hippocampal volume was positively genetically correlated with MDD (rG=0.46, P=0.02), although this did not survive multiple comparison testing. None of other six brain regions studied were genetically correlated and amygdala volume heritability was too low for analysis. We also generated polygenic risk scores (PRS) to assess potential pleiotropy between regional brain volumes and MDD in three cohorts (Generation Scotland; Scottish Family Health Study (n=19,762), UK Biobank (n=24,048) and the English Longitudinal Study of Ageing (n=5,766). We used logistic regression to examine volumetric PRS and MDD and performed a meta-analysis across the three cohorts. No regional volumetric PRS demonstrated significant association with MDD or recurrent MDD. In this study we provide some evidence that hippocampal volume and MDD may share genetic architecture, albeit this did not survive multiple testing correction and was in the opposite direction to most reported phenotypic correlations. We therefore found no evidence to support a shared genetic architecture for MDD and regional subcortical volumes.

Genome-wide association studies using genotype data have had limited success in the identification of variants associated with major depressive disorder (MDD). Haplotype data provide an alternative method for detecting associations between variants in weak linkage disequilibrium with genotyped variants and a given trait of interest. A genome-wide haplotype association study for MDD was undertaken utilising a family-based population cohort, Generation Scotland: Scottish Family Health Study (n = 18 773), as a discovery cohort with UK Biobank used as a population-based cohort replication cohort (n = 25 035). Fine mapping of haplotype boundaries was used to account for overlapping haplotypes potentially tagging the same causal variant. Within the discovery cohort, two haplotypes exceeded genome-wide significance (P < 5 x 10-8) for an association with MDD. One of these haplotypes was nominally significant in the replication cohort (P < 0.05) and was located in 6q21, a region which has been previously associated with bipolar disorder, a psychiatric disorder that is phenotypically and genetically correlated with MDD. Several haplotypes with P < 10-7 in the discovery cohort were located within gene coding regions associated with diseases that are comorbid with MDD. Using such haplotypes to highlight regions for sequencing may lead to the identification of the underlying causal variants.

Few replicable genetic associations for Major Depressive Disorder (MDD) have been identified. However recent studies of depression have identified common risk variants by using either a broader phenotype definition in very large samples, or by reducing the phenotypic and ancestral heterogeneity of MDD cases. Here, a range of genetic analyses were applied to data from two large British cohorts, Generation Scotland and UK Biobank, to ascertain whether it is more informative to maximize the sample size by using data from all available cases and controls, or to use a refined subset of the data - stratifying by MDD recurrence or sex. Meta-analysis of GWAS data in males from these two studies yielded one genome-wide significant locus on 3p22.3. Three associated genes within this region (CRTAP, GLB1, and TMPPE) were significantly associated in subsequent gene-based tests. Meta-analyzed MDD, recurrent MDD and female MDD were each genetically correlated with 6 of 200 health-correlated traits, namely neuroticism, depressive symptoms, subjective well-being, MDD, a cross-disorder phenotype and Bipolar Disorder. Meta-analyzed male MDD showed no statistically significant correlations with these traits after correction for multiple testing. Whilst stratified GWAS analysis revealed a genome-wide significant locus for male MDD, the lack of independent replication, the equivalent SNP-based heritability estimates and the consistent pattern of genetic correlation with other health-related traits suggests that phenotypic stratification in currently available sample sizes is currently weakly justified. Based upon existing studies and our findings, the strategy of maximizing sample sizes is likely to provide the greater gain.

Background: Stressful life events (SLEs) and neuroticism are risk factors for major depressive disorder (MDD). However, SLEs and neuroticism are heritable traits that are correlated with genetic risk for MDD. In the current study, we sought to investigate the genetic and environmental contributions to SLEs in a large family-based sample, and quantify any genetic overlap with MDD and neuroticism. Methods: A subset of Generation Scotland: the Scottish Family Health Study, consisting of 9618 individuals comprise the present study. We estimated the heritability of SLEs using pedigree-based and molecular genetic data. The environment was assessed by modelling familial, couple and sibling components. Using polygenic risk scores (PRS) and LD score regression we analysed the genetic overlap between MDD, neuroticism and SLEs. Results: Past 6-month life events were positively correlated with lifetime MDD status (β=0.21, r2=1.1%, p=2.5 x 10-25) and neuroticism (β=0.13, r2=1.9%, p=1.04 x 10-37). Common SNPs explained 8% of the variance in personal life events (those directly affecting the individual) (S.E.=0.03, p=9 x 10-4). A significant effect of couple environment accounted for 13% (S.E.=0.03, p=0.016) of variation in SLEs. PRS analyses found that individuals with higher PRS for MDD reported more SLEs (β=0.05, r2=0.3%, p=3 x 10-5). LD score regression demonstrated genetic correlations between MDD and both SLEs (rG=0.33, S.E.=0.08 ) and neuroticism (rG=0.15, S.E.=0.07). Conclusions: These findings suggest that SLEs are partially heritable and this heritability is shared with risk for MDD and neuroticism. Further work should determine the causal direction and source of these associations.

To explore the genotype-phenotype relationship of Wilson's disease (WD) and further study the mutation spectrum in the ATP7B gene.

Target identification remains a crucial challenge in drug development. To enable unbiased detection of proteins and pathways that have a causal role in disease pathogenesis or progression, we propose proteome-by-phenome Mendelian Randomisation (P2MR). We first detected genetic variants associated with plasma concentration of 249 proteins. We then used 64 replicated variants in two-sample Mendelian Randomisation to quantify evidence of a causal role for each protein across 846 phenotypes: this yielded 509 robust protein-outcome links. P2MR provides substantial promise for drug target prioritisation. We provide confirmatory evidence for a causal role for the proteins encoded at multiple cardiovascular disease risk loci (FGF5, IL6R, LPL, LTA), and discovered that intestinal fatty acid binding protein (FABP2) contributes to disease pathogenesis. Additionally, we find and replicate evidence for a causal role of tyrosine-protein phosphatase non-receptor type substrate 1 (SHPS1; SIRPA) in schizophrenia. Our results provide specific prediction of the effects of changes of plasma protein concentration on complex phenotypes in humans.

Background: Major Depressive Disorder (MDD) is a clinically heterogeneous psychiatric disorder with a polygenic architecture. Genome-wide association studies have identified a number of risk-associated variants across the genome, and growing evidence of NETRIN1 pathway involvement. Stratifying disease risk by genetic variation within the NETRIN1 pathway may provide an important route for identification of disease mechanisms by focusing on a specific process excluding heterogeneous risk-associated variation in other pathways. Here, we sought to investigate whether MDD polygenic risk scores derived from the NETRIN1 signaling pathway (NETRIN1-PRS) and the whole genome excluding NETRIN1 pathway genes (genomic-PRS) were associated with white matter integrity. Methods: We used two diffusion tensor imaging measures, fractional anisotropy (FA) and mean diffusivity (MD), in the most up-to-date UK Biobank neuroimaging data release (FA: N = 6,401; MD: N = 6,390). Results: We found significantly lower FA in the superior longitudinal fasciculus (β = -0.035, pcorrected = 0.029) and significantly higher MD in a global measure of thalamic radiations (β = 0.029, pcorrected = 0.021), as well as higher MD in the superior (β = 0.034, pcorrected = 0.039) and inferior (β = 0.029, pcorrected = 0.043) longitudinal fasciculus and in the anterior (β = 0.025, pcorrected = 0.046) and superior (β = 0.027, pcorrected = 0.043) thalamic radiation associated with NETRIN1-PRS. Genomic-PRS was also associated with lower FA and higher MD in several tracts. Conclusions: Our findings indicate that variation in the NETRIN1 signaling pathway may confer risk for MDD through effects on thalamic radiation white matter microstructure.

Smoking status, alcohol consumption and HPV infection (acquired through sexual activity) are the predominant risk factors for oropharyngeal cancer and are thought to alter the prognosis of the disease. Here, we conduct epigenome-wide association studies (EWAS) of these factors and ∼3-year survival using Illumina Methylation EPIC blood DNA methylation profiles from 409 individuals in the Head and Neck 5000 (HN5000) study. CpG site associations below our multiple-testing threshold ( P Bonferroni < 0.05) with both a prognostic factor and with survival were observed in four gene regions: SPEG (smoking), GFI1 (smoking), PPT2 (smoking), and KHD3CL (alcohol consumption). These were further analysed using 2-step Mendelian randomization to assess whether methylation may be a causal mediator of cancer survival. Evidence for mediation was observed only in the SPEG gene region, showing an association with decreased survival (mortality HR: 1.28, 95% CI: 1.14 to 1.43, P: 2.12×10−05). Replication in data from independent datasets, and from HN5000 participants with longer follow-up times is needed to confirm these findings.