Ian Tomlinson and colleagues report the identification of germline variants in POLE and POLD1 that are susceptibility alleles for colorectal cancer. POLE and POLD1 encode DNA polymerases that function in DNA replication. Many individuals with multiple or large colorectal adenomas or early-onset colorectal cancer (CRC) have no detectable germline mutations in the known cancer predisposition genes. Using whole-genome sequencing, supplemented by linkage and association analysis, we identified specific heterozygous POLE or POLD1 germline variants in several multiple-adenoma and/or CRC cases but in no controls. The variants associated with susceptibility, POLE p.Leu424Val and POLD1 p.Ser478Asn, have high penetrance, and POLD1 mutation was also associated with endometrial cancer predisposition. The mutations map to equivalent sites in the proofreading (exonuclease) domain of DNA polymerases ɛ and δ and are predicted to cause a defect in the correction of mispaired bases inserted during DNA replication. In agreement with this prediction, the tumors from mutation carriers were microsatellite stable but tended to acquire base substitution mutations, as confirmed by yeast functional assays. Further analysis of published data showed that the recently described group of hypermutant, microsatellite-stable CRCs is likely to be caused by somatic POLE mutations affecting the exonuclease domain.

Richard Houlston, Melissa Bondy and colleagues identify variants at five loci associated with glioma susceptibility, providing insights into the etiology of this primary brain tumor. The risk loci include common variants near TERT, CDKN2A-CDKN2B and RTEL1. To identify risk variants for glioma, we conducted a meta-analysis of two genome-wide association studies by genotyping 550K tagging SNPs in a total of 1,878 cases and 3,670 controls, with validation in three additional independent series totaling 2,545 cases and 2,953 controls. We identified five risk loci for glioma at 5p15.33 (rs2736100, TERT; P = 1.50 × 10−17), 8q24.21 (rs4295627, CCDC26; P = 2.34 × 10−18), 9p21.3 (rs4977756, CDKN2A-CDKN2B; P = 7.24 × 10−15), 20q13.33 (rs6010620, RTEL1; P = 2.52 × 10−12) and 11q23.3 (rs498872, PHLDB1; P = 1.07 × 10−8). These data show that common low-penetrance susceptibility alleles contribute to the risk of developing glioma and provide insight into disease causation of this primary brain tumor.

Ian Tomlinson, Richard Houlston, Malcolm Dunlop and colleagues report results of a large genome-wide association study of colorectal cancer. They identify four new risk loci and suggest that many more loci of similar effect size are likely to exist. Genome-wide association studies (GWAS) have identified ten loci harboring common variants that influence risk of developing colorectal cancer (CRC). To enhance the power to identify additional CRC risk loci, we conducted a meta-analysis of three GWAS from the UK which included a total of 3,334 affected individuals (cases) and 4,628 controls followed by multiple validation analyses including a total of 18,095 cases and 20,197 controls. We identified associations at four new CRC risk loci: 1q41 (rs6691170, odds ratio (OR) = 1.06, P = 9.55 × 10−10 and rs6687758, OR = 1.09, P = 2.27 × 10−9), 3q26.2 (rs10936599, OR = 0.93, P = 3.39 × 10−8), 12q13.13 (rs11169552, OR = 0.92, P = 1.89 × 10−10 and rs7136702, OR = 1.06, P = 4.02 × 10−8) and 20q13.33 (rs4925386, OR = 0.93, P = 1.89 × 10−10). In addition to identifying new CRC risk loci, this analysis provides evidence that additional CRC-associated variants of similar effect size remain to be discovered.

Background: We characterised the phenotypic consequence of genetic variation at the PCSK9 locus and compared findings with recent trials of pharmacological inhibitors of PCSK9. Methods: Published and individual participant level data (300,000+ participants) were combined to construct a weighted PCSK9 gene-centric score (GS). Fourteen randomized placebo controlled PCSK9 inhibitor trials were included, providing data on 79,578 participants. Results were scaled to a one mmol/L lower LDL-C concentration. Results: The PCSK9 GS (comprising 4 SNPs) associations with plasma lipid and apolipoprotein levels were consistent in direction with treatment effects. The GS odds ratio (OR) for myocardial infarction (MI) was 0.53 (95%CI 0.42; 0.68), compared to a PCSK9 inhibitor effect of 0.90 (95%CI 0.86; 0.93). For ischemic stroke ORs were 0.84 (95%CI 0.57; 1.22) for the GS, compared to 0.85 (95%CI 0.78; 0.93) in the drug trials. ORs with type 2 diabetes mellitus (T2DM) were 1.29 (95% CI 1.11; 1.50) for the GS, as compared to 1.00 (95%CI 0.96; 1.04) for incident T2DM in PCSK9 inhibitor trials. No genetic associations were observed for cancer, heart failure, atrial fibrillation, chronic obstructive pulmonary disease, or Alzheimer's disease - outcomes for which large-scale trial data were unavailable. Conclusions: Genetic variation at the PCSK9 locus recapitulates the effects of therapeutic inhibition of PCSK9 on major blood lipid fractions and MI. Apparent discordance between genetic associations and trial outcome for T2DM might be explained lack by a of statistical precision, or differences in the nature and duration of genetic versus pharmacological perturbation of PCSK9.

The genomics era has facilitated discovery of new genes predisposing to bone marrow failure (BMF) and hematological malignancy (HM). We report the discovery of ERG as a novel autosomal dominant BMF/HM predisposition gene. ERG is a highly constrained transcription factor critical for definitive hematopoiesis, stem cell function and platelet maintenance. ERG colocalizes with other transcription factors including RUNX1 and GATA2 on promoters/enhancers of genes orchestrating hematopoiesis. We identified a rare heterozygous ERG missense variant in 3 thrombocytopenic individuals from one family and 14 additional ERG variants in unrelated individuals with BMF/HM including 2 de novo cases and 3 truncating variants. Phenotypes associated with pathogenic germline ERG variants included cytopenias (thrombocytopenia, neutropenia, pancytopenia) and HMs (acute myeloid leukemia, myelodysplastic syndrome, acute lymphoblastic leukemia) with onset before 40 years. Twenty ERG variants (19 missense, 1 truncating) including 3 missense population variants were functionally characterized. Thirteen potentially pathogenic ETS domain missense variants displayed loss-of-function characteristics disrupting transcriptional transactivation, DNA-binding and/or nuclear localization. Selected variants overexpressed in mouse fetal liver cells failed to drive myeloid differentiation and cytokine-independent growth in culture, and to promote acute erythroleukemia when transplanted into mice, concordant with these variants being loss-of-function. Four individuals displayed somatic genetic rescue by copy neutral loss of heterozygosity. Identification of predisposing germline ERG variants has clinical implications for patient/family diagnosis, counselling, surveillance, and treatment strategies including selection of bone marrow donors or cell/gene therapy.