Susceptibility to asthma is influenced by genes and environment; implicated genes may indicate pathways for therapeutic intervention. Genetic risk factors may be useful in identifying subtypes of asthma and determining whether intermediate phenotypes, such as elevation of the total serum IgE level, are causally linked to disease.

Germline mutations in the CDKN2A gene, which encodes two proteins (p16INK4A and p14ARF), are the most common cause of inherited susceptibility to melanoma. We examined the penetrance of such mutations using data from eight groups from Europe, Australia and the United States that are part of The Melanoma Genetics Consortium.We analyzed 80 families with documented CDKN2A mutations and multiple cases of cutaneous melanoma. We modeled penetrance for melanoma using a logistic regression model incorporating survival analysis. Hypothesis testing was based on likelihood ratio tests. Covariates included gender, alterations in p14ARF protein, and population melanoma incidence rates. All statistical tests were two-sided.The 80 analyzed families contained 402 melanoma patients, 320 of whom were tested for mutations and 291 were mutation carriers. We also tested 713 unaffected family members for mutations and 194 were carriers. Overall, CDKN2A mutation penetrance was estimated to be 0.30 (95% confidence interval (CI) = 0.12 to 0.62) by age 50 years and 0.67 (95% CI = 0.31 to 0.96) by age 80 years. Penetrance was not statistically significantly modified by gender or by whether the CDKN2A mutation altered p14ARF protein. However, there was a statistically significant effect of residing in a location with a high population incidence rate of melanoma (P =.003). By age 50 years CDKN2A mutation penetrance reached 0.13 in Europe, 0.50 in the United States, and 0.32 in Australia; by age 80 years it was 0.58 in Europe, 0.76 in the United States, and 0.91 in Australia.This study, which gives the most informed estimates of CDKN2A mutation penetrance available, indicates that the penetrance varies with melanoma population incidence rates. Thus, the same factors that affect population incidence of melanoma may also mediate CDKN2A penetrance.

Timothy Bishop and colleagues from GenoMEL present a genome-wide association study for melanoma. They report three loci associated with susceptibility to melanoma, of which two were previously associated with pigmentation. We report a genome-wide association study of melanoma conducted by the GenoMEL consortium based on 317K tagging SNPs for 1,650 selected cases and 4,336 controls, with replication in an additional two cohorts (1,149 selected cases and 964 controls from GenoMEL, and a population-based case-control study in Leeds of 1,163 cases and 903 controls). The genome-wide screen identified five loci with genotyped or imputed SNPs reaching P < 5 × 10−7. Three of these loci were replicated: 16q24 encompassing MC1R (combined P = 2.54 × 10−27 for rs258322), 11q14-q21 encompassing TYR (P = 2.41 × 10−14 for rs1393350) and 9p21 adjacent to MTAP and flanking CDKN2A (P = 4.03 × 10−7 for rs7023329). MC1R and TYR are associated with pigmentation, freckling and cutaneous sun sensitivity, well-recognized melanoma risk factors. Common variants within the 9p21 locus have not previously been associated with melanoma. Despite wide variation in allele frequency, these genetic variants show notable homogeneity of effect across populations of European ancestry living at different latitudes and show independent association to disease risk.

Abstract GenoMEL, comprising major familial melanoma research groups from North America, Europe, Asia, and Australia has created the largest familial melanoma sample yet available to characterize mutations in the high-risk melanoma susceptibility genes CDKN2A/alternate reading frames (ARF), which encodes p16 and p14ARF, and CDK4 and to evaluate their relationship with pancreatic cancer (PC), neural system tumors (NST), and uveal melanoma (UM). This study included 466 families (2,137 patients) with at least three melanoma patients from 17 GenoMEL centers. Overall, 41% (n = 190) of families had mutations; most involved p16 (n = 178). Mutations in CDK4 (n = 5) and ARF (n = 7) occurred at similar frequencies (2-3%). There were striking differences in mutations across geographic locales. The proportion of families with the most frequent founder mutation(s) of each locale differed significantly across the seven regions (P = 0.0009). Single founder CDKN2A mutations were predominant in Sweden (p.R112_L113insR, 92% of family's mutations) and the Netherlands (c.225_243del19, 90% of family's mutations). France, Spain, and Italy had the same most frequent mutation (p.G101W). Similarly, Australia and United Kingdom had the same most common mutations (p.M53I, c.IVS2-105A&gt;G, p.R24P, and p.L32P). As reported previously, there was a strong association between PC and CDKN2A mutations (P &lt; 0.0001). This relationship differed by mutation. In contrast, there was little evidence for an association between CDKN2A mutations and NST (P = 0.52) or UM (P = 0.25). There was a marginally significant association between NST and ARF (P = 0.05). However, this particular evaluation had low power and requires confirmation. This GenoMEL study provides the most extensive characterization of mutations in high-risk melanoma susceptibility genes in families with three or more melanoma patients yet available. (Cancer Res 2006; 66(20): 9818-28)

Background: The major factors individually reported to be associated with an increased frequency of CDKN2A mutations are increased number of patients with melanoma in a family, early age at melanoma diagnosis, and family members with multiple primary melanomas (MPM) or pancreatic cancer. Methods: These four features were examined in 385 families with ⩾3 patients with melanoma pooled by 17 GenoMEL groups, and these attributes were compared across continents. Results: Overall, 39% of families had CDKN2A mutations ranging from 20% (32/162) in Australia to 45% (29/65) in North America to 57% (89/157) in Europe. All four features in each group, except pancreatic cancer in Australia (p = 0.38), individually showed significant associations with CDKN2A mutations, but the effects varied widely across continents. Multivariate examination also showed different predictors of mutation risk across continents. In Australian families, ⩾2 patients with MPM, median age at melanoma diagnosis ⩽40 years and ⩾6 patients with melanoma in a family jointly predicted the mutation risk. In European families, all four factors concurrently predicted the risk, but with less stringent criteria than in Australia. In North American families, only ⩾1 patient with MPM and age at diagnosis ⩽40 years simultaneously predicted the mutation risk. Conclusions: The variation in CDKN2A mutations for the four features across continents is consistent with the lower melanoma incidence rates in Europe and higher rates of sporadic melanoma in Australia. The lack of a pancreatic cancer–CDKN2A mutation relationship in Australia probably reflects the divergent spectrum of mutations in families from Australia versus those from North America and Europe. GenoMEL is exploring candidate host, genetic and/or environmental risk factors to better understand the variation observed.

A genomewide association study has shown an association between variants at chromosome 17q21 and an increased risk of asthma. To elucidate the relationship between this locus and disease, we examined a large, family-based data set that included extensive phenotypic and environmental data from the Epidemiological Study on the Genetics and Environment of Asthma.We tested 36 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in the 17q21 region in 1511 subjects from 372 families for an association with asthma. We also tested for genetic heterogeneity according to the age at the onset of asthma and exposure to environmental tobacco smoke in early life.Eleven SNPs were significantly associated with asthma (P<0.01), of which three (rs8069176, rs2305480, and rs4795400) were strongly associated (P<0.001). Ordered-subset regression analysis led us to select an onset at 4 years of age or younger to classify patients as having early-onset asthma. Association with early-onset asthma was highly significant (P<10(-5) for four SNPs), whereas no association was found with late-onset asthma. With respect to exposure to environmental tobacco smoke in early life, we observed a significant association with early-onset asthma only in exposed subjects (P<5x10(-5) for six SNPs). Under the best-fitting recessive model, homozygous status (GG) at the most strongly associated SNP (rs8069176) conferred an increase in risk by a factor of 2.9, as compared with other genotypes (AG and AA) in the group exposed to environmental tobacco smoke (P=2.8x10(-6); P=0.006 for the test for heterogeneity of the SNP effect on early-onset asthma between groups with tobacco exposure and those without such exposure).This study shows that the increased risk of asthma conferred by 17q21 genetic variants is restricted to early-onset asthma and that the risk is further increased by early-life exposure to environmental tobacco smoke. These findings provide a greater understanding of the functional role of the 17q21 variants in the pathophysiology of asthma.

We analyzed summary-level data from genome-wide association studies (GWAS) of European ancestry across fourteen cancer sites to estimate the number of common susceptibility variants (polygenicity) contributing to risk, as well as the distribution of their associated effect sizes. All cancers evaluated showed polygenicity, involving at a minimum thousands of independent susceptibility variants. For some malignancies, particularly chronic lymphoid leukemia (CLL) and testicular cancer, susceptibility variants have a larger proportion of variants with larger effect sizes than those for other cancers. In contrast, most variants for lung and breast cancers have very small associated effect sizes. We estimate a wide range of GWAS sample sizes for different cancer sites required to explain 80% of GWAS heritability, varying from 60,000 cases for CLL to over 1,000,000 cases for lung cancer. The maximum relative risk achievable for subjects at the 99th risk percentile of underlying polygenic risk-scores, compared to average risk, ranges from 12 for testicular to 2.5 for ovarian cancer. We show that polygenic risk scores have substantial potential for risk stratification for relatively common cancers such as breast, prostate and colon, but limited potential for other cancer sites because of modest heritability and lower disease incidence.

The total number of acquired melanocytic nevi on the skin is strongly correlated with melanoma risk. Here we report a meta-analysis of 11 nevus GWAS from Australia, Netherlands, United Kingdom, and United States, comprising a total of 52,506 phenotyped individuals. We confirm known loci including MTAP, PLA2G6, and IRF4, and detect novel SNPs at a genome-wide level of significance in KITLG, DOCK8, and a broad region of 9q32. In a bivariate analysis combining the nevus results with those from a recent melanoma GWAS meta-analysis (12,874 cases, 23,203 controls), SNPs near GPRC5A, CYP1B1, PPARGC1B, HDAC4, FAM208B and SYNE2 reached global significance, and other loci, including MIR146A and OBFC1, reached a suggestive level of significance. Overall, we conclude that most nevus genes affect melanoma risk (KITLG an exception), while many melanoma risk loci do not alter nevus count. For example, variants in TERC and OBFC1 affect both traits, but other telomere length maintenance genes seem to affect melanoma risk only. Our findings implicate multiple pathways in nevogenesis via genes we can show to be expressed under control of the MITF melanocytic cell lineage regulator.

Genome-wide association studies (GWAS) have identified ~20 melanoma susceptibility loci. To identify susceptibility genes and variants simultaneously from multiple GWAS loci, we integrated massively-parallel reporter assays (MPRA) with cell type-specific epigenomic data as well as melanocyte-specific expression quantitative trait loci (eQTL) profiling. Starting from 16 melanoma loci, we selected 832 variants overlapping active regions of chromatin in cells of melanocytic lineage and identified 39 candidate functional variants displaying allelic transcriptional activity by MPRA. For four of these loci, we further identified four colocalizing melanocyte cis -eQTL genes ( CTSS , CASP8 , MX2 , and MAFF ) matching the allelic activity of MPRA functional variants. Among these, we further characterized the locus encompassing the HIV-1 restriction gene, MX2 , on chromosome band Chr21q22.3 and validated a functional variant, rs398206, among multiple high LD variants. rs398206 mediates allelic transcriptional activity via binding of the transcription factor, YY1. This allelic transcriptional regulation is consistent with a significant cis -eQTL of MX2 in primary human melanocytes, where the melanoma risk-associated A allele of rs398206 is correlated with higher MX2 levels. Melanocyte-specific transgenic expression of human MX2 in a zebrafish model demonstrated accelerated melanoma formation in a BRAF V600E background. Thus, using an efficient scalable approach to streamline GWAS follow-up functional studies, we identified multiple candidate melanoma susceptibility genes and variants, and uncovered a pleiotropic function of MX2 in melanoma susceptibility.