Abstract The heart is a central human organ and its diseases are the leading cause of death worldwide, but an in-depth knowledge of the identity and quantity of its constituent proteins is still lacking. Here, we determine the healthy human heart proteome by measuring 16 anatomical regions and three major cardiac cell types by high-resolution mass spectrometry-based proteomics. From low microgram sample amounts, we quantify over 10,700 proteins in this high dynamic range tissue. We combine copy numbers per cell with protein organellar assignments to build a model of the heart proteome at the subcellular level. Analysis of cardiac fibroblasts identifies cellular receptors as potential cell surface markers. Application of our heart map to atrial fibrillation reveals individually distinct mitochondrial dysfunctions. The heart map is available at maxqb.biochem.mpg.de as a resource for future analyses of normal heart function and disease.

Abstract Rationale Genetic factors undoubtedly contribute to the development of congenital heart disease (CHD), but still remain mostly ill-defined. Objective Identification of genetic risk factors associated with CHD and functional analysis of SNP-carrying genes. Methods and Results Genetic association study of 1,440 Caucasian CHD patients from the German Heart Center Munich collected from March 2009 to June 2016, 2,594 patients of previous studies provided by the Newcastle University and 8,486 controls underwent meta-analysis to detect single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with CHD. Results 4,034 Caucasian CHD patients strictly classified according to the Society of Thoracic Surgeons nomenclature and 8,486 controls were included. One SNP on chromosome 5 reached genome-wide significance across all CHD phenotypes (rs185531658,OR:2.16, p =5.28×10 −9 ) and was also indicative for septal defects (OR:2.16, p =6.15×10 −8 ). One region on chromosome 20 pointing to the MACROD2 locus, identified four SNPs (rs150246290,OR:3.78, p =1.27×10 −10 ; rs149890280,OR:3.74, p =1.8×10 −10 ; rs149467721,OR:3.53; p =1.39×10 −9 , rs77094733,OR:3.53, p =1.73×10 −9 ) in patients with transposition of the great arteries (TGA). A second region was detected on chromosome 8 located at ZBTB10 (rs148563140,OR:3.42, p =3.28×10 −8 ; rs143638934,OR:3.42, p =3.51×10 −8 ) in the same subgroup. Three highly significant risk variants on chromosome 17 (rs76774446,OR:1.60, p =9.95×10 −8 ; rs11874,OR:1.60, p =6.64×10 −8 ; rs17677363,OR:1.60, p =9.81×10 −8 ) within the GOSR2 locus were identified in patients with anomalies of thoracic arteries and veins (ATAV). Genetic variants associated with ATAV are suggested to influence expression of WNT3 , and variant rs870142 related to septal defects is proposed to influence expression of MSX1 . Cardiac differentiation of human and murine induced pluripotent stem cells and single cell RNAseq analyses of developing murine and human hearts show essential functional roles for MACROD2, GOSR2, WNT3 and MSX1 at all developmental stages. Conclusions For the first time genetic risk factors in CHD patients with TGA and ATAV were identified. Several candidate genes play an essential functional role in heart development at the embryonic, newborn and adult stage.

Importance Aortic stenosis (AS) and coronary artery disease (CAD) frequently coexist. However, it is unknown which genetic and cardiovascular risk factors might be AS-specific and which could be shared between AS and CAD. Objective To identify genetic risk loci and cardiovascular risk factors with AS-specific associations. Design, Setting, and Participants This was a genomewide association study (GWAS) of AS adjusted for CAD with participants from the European Consortium for the Genetics of Aortic Stenosis (EGAS) (recruited 2000-2020), UK Biobank (recruited 2006-2010), Estonian Biobank (recruited 1997-2019), and FinnGen (recruited 1964-2019). EGAS participants were collected from 7 sites across Europe. All participants were of European ancestry, and information on comorbid CAD was available for all participants. Follow-up analyses with GWAS data on cardiovascular traits and tissue transcriptome data were also performed. Data were analyzed from October 2022 to July 2023. Exposures Genetic variants. Main Outcomes and Measures Cardiovascular traits associated with AS adjusted for CAD. Replication was performed in 2 independent AS GWAS cohorts. Results A total of 18 792 participants with AS and 434 249 control participants were included in this GWAS adjusted for CAD. The analysis found 17 AS risk loci, including 5 loci with novel and independently replicated associations ( RNF114A , AFAP1 , PDGFRA , ADAMTS7 , HAO1 ). Of all 17 associated loci, 11 were associated with risk specifically for AS and were not associated with CAD ( ALPL , PALMD , PRRX1 , RNF144A , MECOM , AFAP1 , PDGFRA , IL6 , TPCN2 , NLRP6 , HAO1 ). Concordantly, this study revealed only a moderate genetic correlation of 0.15 (SE, 0.05) between AS and CAD ( P = 1.60 × 10 −3 ). Mendelian randomization revealed that serum phosphate was an AS-specific risk factor that was absent in CAD (AS: odds ratio [OR], 1.20; 95% CI, 1.11-1.31; P = 1.27 × 10 −5 ; CAD: OR, 0.97; 95% CI 0.94-1.00; P = .04). Mendelian randomization also found that blood pressure, body mass index, and cholesterol metabolism had substantially lesser associations with AS compared with CAD. Pathway and transcriptome enrichment analyses revealed biological processes and tissues relevant for AS development. Conclusions and Relevance This GWAS adjusted for CAD found a distinct genetic risk profile for AS at the single-marker and polygenic level. These findings provide new targets for future AS research.

ABSTRACT Background Complex molecular programs in specific cell lineages govern human heart development. Hypoplastic left heart syndrome (HLHS) is the most common and severe manifestation within the spectrum of left ventricular outflow tract obstruction defects occurring in association with ventricular hypoplasia. The pathogenesis of HLHS is unknown, but hemodynamic disturbances are assumed to play a prominent role. Methods To identify perturbations in gene programs controlling ventricular muscle lineage development in HLHS, we performed: i) whole-exome sequencing of 87 HLHS parent-offspring trios, ii) nuclear transcriptomics of cardiomyocytes from ventricles of 4 patients with HLHS and 15 controls at different stages of heart development, iii) single cell RNA sequencing and iv) 3D modeling in iPSCs from 3 patients with HLHS and 3 controls. Results Gene set enrichment and protein network analyses of damaging de-novo mutations and dysregulated genes from ventricles of patients with HLHS suggested alterations in specific gene programs and cellular processes critical during fetal ventricular cardiogenesis, including cell-cycle and cardiomyocyte maturation. Single-cell and 3D modeling with iPSCs demonstrated intrinsic defects in the cell-cycle/UPR/autophagy hub resulting in disrupted differentiation of early cardiac progenitor lineages leading to defective cardiomyocyte-subtype differentiation/maturation in HLHS. Additionally, premature cell-cycle exit of ventricular cardiomyocytes from HLHS patients prevented normal tissue responses to developmental signals for growth leading to multinucleation/polyploidy, accumulation of DNA damage, and exacerbated apoptosis, all potential drivers of left ventricular hypoplasia in absence of hemodynamic cues. Conclusions Our results highlight that despite genetic heterogeneity in HLHS, many mutations converge on sequential cellular processes primarily driving cardiac myogenesis, suggesting novel therapeutic approaches.

Importance In patients with acute coronary syndrome (ACS) undergoing invasive treatment, ticagrelor and prasugrel are guideline-recommended P2Y12 receptor inhibitors. The ISAR-REACT5 randomized clinical trial demonstrated superiority for prasugrel, although concerns were raised about the generalizability of some underpowered subgroup analyses. Objectives To emulate a randomized clinical trial evaluating the safety and effectiveness of ticagrelor vs prasugrel under the conditions of routine care in individuals with ACS planned to undergo an invasive treatment strategy. Design, Setting, and Participants This new-user cohort study included secondary data from a German statutory health insurance claims database between January 2012 and December 2021, using 1:1 propensity score nearest-neighbor matching to emulate ISAR-REACT5. Individuals with ACS receiving either ticagrelor or prasugrel treatment after hospital discharge were followed up for 1 year. Eligibility criteria closely emulated those of ISAR-REACT5 and included age of 18 years or older and cardiovascular risk factors. Data were analyzed from May 2023 to May 2024. Exposure Outpatient prescription of ticagrelor or prasugrel. Main Outcomes and Measures The primary end point was the composite of all-cause mortality, myocardial infarction (MI), or stroke within 1 year of outpatient treatment initiation. Secondary end points included individual components of the primary end point and stent thrombosis. The safety end point was major bleeding. A Cox proportional hazards regression model was fitted to the overall cohort. Results Of 17 642 propensity score–matched individuals (mean [SD] age, 63.1 [10.9] years; 73.9% male), 8821 received ticagrelor and 8821 received prasugrel. Agreement was met in 11 of 12 predefined agreement metrics when comparing the results with ISAR-REACT5. The primary composite end point of all-cause mortality, MI, or stroke occurred in 815 individuals (9.2%) receiving ticagrelor and 663 (7.5%) receiving prasugrel (hazard ratio [HR], 1.24; 95% CI, 1.12-1.37). Myocardial infarction (HR, 1.20; 95% CI, 1.06-1.36) and stroke (HR, 1.33; 95% CI, 1.02-1.74) each occurred significantly more often in the ticagrelor group. Analysis of all-cause mortality (HR, 1.27; 95% CI, 0.99-1.64), stent thrombosis (HR, 1.11; 95% CI, 0.89-1.30), and major bleeding (HR, 1.12; 95% CI, 0.96-1.32) revealed no significant differences between treatment groups. Subgroup analysis showed that prasugrel was associated with the primary composite end point in fewer individuals with ST-segment elevation MI (338 of 4941 [6.8%] vs 451 of 4852 [9.3%]). Conclusions and Relevance This cohort study found that prasugrel was associated with lower rates of all-cause mortality, MI, or stroke compared with ticagrelor in individuals with ACS undergoing an invasive treatment strategy in routine care, particularly in individuals with ST-segment elevation MI. The findings suggest that carefully designed database studies can complement and extend findings from randomized clinical trials, informing guidelines and clinical decision-making.