Rationale: Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a complex lung disease characterized by scarring of the lung that is believed to result from an atypical response to injury of the epithelium. Genome-wide association studies have reported signals of association implicating multiple pathways including host defense, telomere maintenance, signaling, and cell-cell adhesion.Objectives: To improve our understanding of factors that increase IPF susceptibility by identifying previously unreported genetic associations.Methods: We conducted genome-wide analyses across three independent studies and meta-analyzed these results to generate the largest genome-wide association study of IPF to date (2,668 IPF cases and 8,591 controls). We performed replication in two independent studies (1,456 IPF cases and 11,874 controls) and functional analyses (including statistical fine-mapping, investigations into gene expression, and testing for enrichment of IPF susceptibility signals in regulatory regions) to determine putatively causal genes. Polygenic risk scores were used to assess the collective effect of variants not reported as associated with IPF.Measurements and Main Results: We identified and replicated three new genome-wide significant (P < 5 × 10-8) signals of association with IPF susceptibility (associated with altered gene expression of KIF15, MAD1L1, and DEPTOR) and confirmed associations at 11 previously reported loci. Polygenic risk score analyses showed that the combined effect of many thousands of as yet unreported IPF susceptibility variants contribute to IPF susceptibility.Conclusions: The observation that decreased DEPTOR expression associates with increased susceptibility to IPF supports recent studies demonstrating the importance of mTOR signaling in lung fibrosis. New signals of association implicating KIF15 and MAD1L1 suggest a possible role of mitotic spindle-assembly genes in IPF susceptibility.

BackgroundIdiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a chronic progressive lung disease with high mortality, uncertain cause, and few treatment options. Studies have identified a significant genetic risk associated with the development of IPF; however, mechanisms by which genetic risk factors promote IPF remain unclear. We aimed to identify genetic variants associated with IPF susceptibility and provide mechanistic insight using gene and protein expression analyses.MethodsWe used a two-stage approach: a genome-wide association study in patients with IPF of European ancestry recruited from nine different centres in the UK and controls selected from UK Biobank (stage 1) matched for age, sex, and smoking status; and a follow-up of associated genetic variants in independent datasets of patients with IPF and controls from two independent US samples from the Chicago consortium and the Colorado consortium (stage 2). We investigated the effect of novel signals on gene expression in large transcriptomic and genomic data resources, and examined expression using lung tissue samples from patients with IPF and controls.Findings602 patients with IPF and 3366 controls were selected for stage 1. For stage 2, 2158 patients with IPF and 5195 controls were selected. We identified a novel genome-wide significant signal of association with IPF susceptibility near A-kinase anchoring protein 13 (AKAP13; rs62025270, odds ratio [OR] 1·27 [95% CI 1·18–1·37], p=1·32 × 10−9) and confirmed previously reported signals, including in mucin 5B (MUC5B; rs35705950, OR 2·89 [2·56–3·26], p=1·12 × 10−66) and desmoplakin (DSP; rs2076295, OR 1·44 [1·35–1·54], p=7·81 × 10−28). For rs62025270, the allele A associated with increased susceptibility to IPF was also associated with increased expression of AKAP13 mRNA in lung tissue from patients who had lung resection procedures (n=1111). We showed that AKAP13 is expressed in the alveolar epithelium and lymphoid follicles from patients with IPF, and AKAP13 mRNA expression was 1·42-times higher in lung tissue from patients with IPF (n=46) than that in lung tissue from controls (n=51).InterpretationAKAP13 is a Rho guanine nucleotide exchange factor regulating activation of RhoA, which is known to be involved in profibrotic signalling pathways. The identification of AKAP13 as a susceptibility gene for IPF increases the prospect of successfully targeting RhoA pathway inhibitors in patients with IPF.FundingUK Medical Research Council, National Heart, Lung, and Blood Institute of the US National Institutes of Health, Agencia Canaria de Investigación, Innovación y Sociedad de la Información, Spain, UK National Institute for Health Research, and the British Lung Foundation.

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a lung inflammatory process caused mainly by sepsis. Most previous studies that identified genetic risks for ARDS focused on candidates with biological relevance. We aimed to identify novel genetic variants associated with ARDS susceptibility and to provide complementary functional evidence of their effect in gene regulation.We did a case-control genome-wide association study (GWAS) of 1935 European individuals, using patients with sepsis-associated ARDS as cases and patients with sepsis without ARDS as controls. The discovery stage included 672 patients admitted into a network of Spanish intensive care units between January, 2002, and January, 2017. The replication stage comprised 1345 individuals from two independent datasets from the MESSI cohort study (Sep 22, 2008-Nov 30, 2017; USA) and the VISEP (April 1, 2003-June 30, 2005) and MAXSEP (Oct 1, 2007-March 31, 2010) trials of the SepNet study (Germany). Results from discovery and replication stages were meta-analysed to identify association signals. We then used RNA sequencing data from lung biopsies, in-silico analyses, and luciferase reporter assays to assess the functionallity of associated variants.We identified a novel genome-wide significant association with sepsis-associated ARDS susceptibility (rs9508032, odds ratio [OR] 0·61, 95% CI 0·41-0·91, p=5·18 × 10-8) located within the Fms-related tyrosine kinase 1 (FLT1) gene, which encodes vascular endothelial growth factor receptor 1 (VEGFR-1). The region containing the sentinel variant and its best proxies acted as a silencer for the FLT1 promoter, and alleles with protective effects in ARDS further reduced promoter activity (p=0·0047). A literature mining of all previously described ARDS genes validated the association of vascular endothelial growth factor A (VEGFA; OR 0·55, 95% CI 0·41-0·73; p=4·69 × 10-5).A common variant within the FLT1 gene is associated with sepsis-associated ARDS. Our findings support a role for the vascular endothelial growth factor signalling pathway in ARDS pathogenesis and identify VEGFR-1 as a potential therapeutic target.Instituto de Salud Carlos III, European Regional Development Funds, Instituto Tecnológico y de Energías Renovables.

The excessive hospital mortality associated with acute respiratory distress syndrome (ARDS) in adults mandates an urgent need for developing new therapies and tools for the early risk assessment of these patients. ARDS is a heterogeneous syndrome with multiple different pathogenetic processes contributing differently in different patients depending on clinical as well as genetic factors. Identifying genetic-based biomarkers holds the promise for establishing effective predictive and prognostic stratification methods and for targeting new therapies to improve ARDS outcomes. Here we provide an updated review of the available evidence supporting the presence of genetic factors that are predictive of ARDS development and of fatal outcomes in adult critically ill patients and that have been identified by applying different genomic and genetic approaches. We also introduce other incipient genomics approximations, such as admixture mapping, metagenomics and genome sequencing, among others, that will allow to boost this knowledge and likely reveal new genetic predictors of ARDS susceptibility and prognosis among critically ill patients.

The acute respiratory distress syndrome (ARDS) is one of the main causes of mortality in adults admitted to intensive care units. Previous studies have demonstrated the existence of genetic variants involved in the susceptibility and outcomes of this syndrome. We aimed to identify novel genes implicated in sepsis-induced ARDS susceptibility.We first performed a prioritization of candidate genes by integrating our own genomic data from a transcriptomic study in an animal model of ARDS and from the only published genome-wide association study of ARDS study in humans. Then, we selected single nucleotide polymorphisms (SNPs) from prioritized genes to conduct a case-control discovery association study in patients with sepsis-induced ARDS (n = 225) and population-based controls (n = 899). Finally, we validated our findings in an independent sample of 661 sepsis-induced ARDS cases and 234 at-risk controls.Three candidate genes were prioritized: dynein cytoplasmic-2 heavy chain-1, fms-related tyrosine kinase 1 (FLT1), and integrin alpha-1. Of those, a SNP from FLT1 gene (rs9513106) was associated with ARDS in the discovery study, with an odds ratio (OR) for the C allele of 0.76, 95% confidence interval (CI) 0.58-0.98 (p = 0.037). This result was replicated in an independent study (OR = 0.78, 95% CI = 0.62-0.98, p = 0.039), showing consistent direction of effects in a meta-analysis (OR = 0.77, 95% CI = 0.65-0.92, p = 0.003).We identified FLT1 as a novel ARDS susceptibility gene and demonstrated that integration of genomic data can be a valid procedure to identify novel susceptibility genes. These results contribute to previous firm associations and functional evidences implicating FLT1 gene in other complex traits that are mechanistically linked, through the key role of endothelium, to the pathophysiology of ARDS.

The prevalence of asthma symptoms in Canary Islanders, a southwestern European population from Spain, is almost three times higher than the country average. Because the genetic risks identified so far explain <5% of asthma heritability, here we aimed to discover new asthma loci by completing the first admixture mapping study in Canary Islanders leveraging their distinctive genetic makeup, where significant northwest African influences coexist in the European genetic diversity landscape. A 2-stage study was conducted in 1,491 unrelated individuals self-declaring having a Canary Islands origin for the 4 grandparents. Local ancestry estimates were obtained for the shared positions with reference data from putative ancestral populations from Europe, North Africa, and sub-Saharan Africa. Case-control deviations in local ancestry were tested for each ancestry separately using logistic regressions adjusted for principal components, followed by fine-mapping analyses based on imputed genotypes and analyses of the likely deleterious exonic variants. The admixture mapping analysis of asthma detected that local North African ancestry in a locus spanning 365 kb of chromosome 16q23.3 was associated with asthma risk at study-wide significance [lowest P = 1.12 × 10 −4 ; odds ratio (OR) = 2.05; 95% confidence interval (CI) = 1.41–3.00]. Fine-mapping studies identified a variant associated with asthma, and results were replicated in independent samples (rs3852738, OR = 1.34; 95% CI = 1.13–1.59, P = 7.58 × 10 −4 ). Whole exome sequencing data from a subset of individuals revealed an enrichment of likely deleterious variants among asthma cases in 16q23.3, particularly in the phospholipase Cγ2 ( PLCG2) gene ( P = 3.67 × 10 −4 ). By completing the first mapping study of asthma in admixed populations from Europe, our results revealed a new plausible asthma locus.

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is an inflammatory process of the lungs that develops primarily in response to pulmonary or systemic sepsis, resulting in a disproportionate death toll in intensive care units (ICUs). Given its role as a critical activator of the inflammatory and innate immune responses, previous studies have reported that an increase of circulating cell-free mitochondrial DNA (mtDNA) is a biomarker for fatal outcome in the ICU. Here we analyzed the association of whole-blood mtDNA (wb-mtDNA) copies with 28-day survival from sepsis and sepsis-associated ARDS. We analyzed mtDNA data from 687 peripheral whole-blood samples within 24 h of sepsis diagnosis from unrelated Spanish patients with sepsis (264 with ARDS) included in the GEN-SEP study. The wb-mtDNA copies were obtained from the array intensities of selected probes, with 100% identity with mtDNA and with the largest number of mismatches with the nuclear sequences, and normalized across the individual-probe intensities. We used Cox regression models for testing the association with 28-day survival. We observed that wb-mtDNA copies were significantly associated with 28-day survival in ARDS patients (hazard ratio = 3.65, 95% confidence interval = 1.39-9.59, p = 0.009) but not in non-ARDS patients. Our findings support that wb-mtDNA copies at sepsis diagnosis could be considered an early prognostic biomarker in sepsis-associated ARDS patients. Future studies will be needed to evaluate the mechanistic links of this observation with the pathogenesis of ARDS.

Abstract Background Sepsis is a severe systemic inflammatory response to infections that is accompanied by organ dysfunction and has a high mortality rate in adult intensive care units. Most genetic studies have identified gene variants associated with development and outcomes of sepsis focusing on biological candidates. We conducted the first genome-wide association study (GWAS) of 28-day survival in adult patients with sepsis. Methods This study was conducted in two stages. The first stage was performed on 687 European sepsis patients from the GEN-SEP network and 7.5 million imputed variants. Association testing was conducted with Cox regression models, adjusting by sex, age, and the main principal components of genetic variation. A second stage focusing on the prioritized genetic variants was performed on 2,063 ICU sepsis patients (1362 European Americans and 701 African-Americans) from the MESSI study. A meta-analysis of results from the two stages was conducted and significance was established at p < 5.0 × 10 −8 . Whole-blood transcriptomic, functional annotations, and sensitivity analyses were evaluated on the identified genes and variants. Findings We identified three independent low-frequency variants associated with reduced 28-day sepsis survival, including a missense variant in SAMD9 (hazard ratio [95% confidence interval] = 1.64 [1.37–6.78], p = 4.92 × 10 −8 ). SAMD9 encodes a possible mediator of the inflammatory response to tissue injury. Interpretation We performed the first GWAS of 28-day sepsis survival and identified novel variants associated with reduced survival. Larger sample size studies are needed to better assess the genetic effects in sepsis survival and to validate the findings.

Abstract The acute respiratory distress syndrome (ARDS), a diffuse lung inflammation leading to an acute hypoxemia, is a complex syndrome induced by a systemic inflammatory response commonly caused by severe infections or trauma. Despite the heterogeneous mechanisms underlying disease causality, genetic risk factors involved in ARDS susceptibility and outcomes are being identified. However, a full characterisation of the genetic architecture of this syndrome remains to be completed. Novel ‘omics’ tools have the promise for recognising ARDS subtypes, which will allow the identification of novel risk factors that will translate into individualised patient management and treatments, potentially leading to better individual prognosis. An important direction for future research is to encourage the use of large and well‐characterised samples, ensure that patients of diverse ancestry are included in genetic studies and establish the clinical utility of risk variants identified for prevention, therapy or risk stratification. Key Concepts Acute respiratory distress syndrome (ARDS) remains a major cause of death in adult intensive care units, with an overall hospital mortality of about 40%. Clinical trials and animal models indicate that mechanical ventilation using low tidal volumes remains one of the few proven interventions to reduce ARDS mortality. ARDS is a complex syndrome with a large phenotypic variation. Association studies have been widely used to find genetic variants involved in ARDS susceptibility and outcome, and several genes have been associated with ARDS, including IL6 , IL10 , VEGFA , ACE , MBL2 , IL1RN and NAMPT .