Abstract DNA methylation profiles of aggressive behavior may capture lifetime cumulative effects of genetic, stochastic, and environmental influences associated with aggression. Here, we report the first large meta-analysis of epigenome-wide association studies (EWAS) of aggressive behavior (N=15,324 participants). In peripheral blood samples of 14,434 participants from 18 cohorts with mean ages ranging from 7 to 68 years, 13 methylation sites were significantly associated with aggression (alpha=1.2×10 −7 ; Bonferroni correction). In cord blood samples of 2,425 children from five cohorts with aggression assessed at mean ages ranging from 4 to 7 years, 83% of these sites showed the same direction of association with childhood aggression ( r =0.74, p=0.006) but no epigenome-wide significant sites were found. Top-sites (48 at a false discovery rate of 5% in the peripherl blood meta-analysis or in a combined meta-analysis of peripheral blood and cord blood) have been associated with chemical exposures, smoking, cognition, metabolic traits, and genetic variation (mQTLs). Three genes whose expression levels were associated with top-sites were previously linked to schizophrenia and general risk tolerance. At six CpGs, DNA methylation variation in blood mirrors variation in the brain. On average 44% (range=3-82%) of the aggression–methylation association was explained by current and former smoking and BMI. These findings point at loci that are sensitive to chemical exposures with potential implications for neuronal functions. We hope these results to be a starting point for studies leading to applications as peripheral biomarkers and to reveal causal relationships with aggression and related traits.

Background Higher early-life animal protein intake is associated with a higher childhood obesity risk compared to plant protein intake. Differential DNA methylation may represent an underlying mechanism.

Some evidence suggests that light-to-moderate alcohol consumption during pregnancy is associated with adverse outcomes in the offspring, but the precise biological mechanisms underlying such associations are currently unknown. Epigenetic modifications have been suggested as one potential explanation. Within the Pregnancy and Childhood Epigenetics (PACE) consortium, we performed meta-analysis to combine information from six population-based birth cohort studies to investigate DNA methylation at over 450,000 sites in the cord blood of newborns differentially exposed to alcohol in utero. We were primarily interested in the effects of sustained consumption throughout pregnancy (data available for five cohorts, 3,075 mother-child pairs), which represents a prolonged prenatal exposure to alcohol, but we also explored binge-drinking and timing-specific exposures. In addition to looking for differential methylation at individual CpG sites, we also used two different methods, Comb-P and DMRcate, to identify differentially methylated regions (DMRs). We found no strong evidence of association between any of our alcohol exposure measures and DNA methylation at any individual CpG site. Using Comb-P, we identified 19 DMRs in the offspring of mothers who drank throughout pregnancy compared to the offspring of mothers who gave up drinking at the start of pregnancy, but these were not validated using DMRcate. In this multi-cohort study of the general population we found no evidence that maternal alcohol consumption during pregnancy is associated with offspring cord blood DNA methylation, which is in stark contrast to the multiple, strong associations that previous studies have found for maternal smoking. However, it is possible that a combination of a larger sample size, higher doses, different timings of exposure and a more global assessment of genomic DNA methylation might show evidence of association.

Pre-pregnancy maternal obesity is associated with adverse offspring outcomes at birth and later in life. Individual studies have shown that epigenetic modifications such as DNA methylation could contribute. Within the Pregnancy and Childhood Epigenetics (PACE) Consortium, we meta-analysed the association between pre-pregnancy maternal BMI and methylation at over 450,000 sites in newborn blood DNA, across 19 cohorts (9,340 mother-newborn pairs). We attempted to infer causality by comparing effects of maternal versus paternal BMI and incorporating genetic variation. In four additional cohorts (1,817 mother-child pairs), we meta-analysed the association between maternal BMI at the start of pregnancy and blood methylation in adolescents. In newborns, maternal BMI was associated with small (<0.2% per BMI unit (1kg/m2), P<1.06*10-7) methylation variation at 9,044 sites throughout the genome. Adjustment for estimated cell proportions greatly attenuated the number of significant CpGs to 104, including 86 sites common to the unadjusted model. At 72/86 sites, the direction of association was the same in newborns and adolescents, suggesting persistence of signals. However, we found evidence for a causal intrauterine effect of maternal BMI on newborn methylation at just 8/86 sites. In conclusion, this well-powered analysis identified robust associations between maternal adiposity and variations in newborn blood DNA methylation, but these small effects may be better explained by genetic or lifestyle factors than a causal intrauterine mechanism. This highlights the need for large-scale collaborative approaches and the application of causal inference techniques in epigenetic epidemiology.