Large variability among Alzheimer's disease (AD) cases might impact genetic discoveries and complicate dissection of underlying biological pathways.Genome Research at Fundacio ACE (GR@ACE) is a genome-wide study of dementia and its clinical endophenotypes, defined based on AD's clinical certainty and vascular burden. We assessed the impact of known AD loci across endophenotypes to generate loci categories. We incorporated gene coexpression data and conducted pathway analysis per category. Finally, to evaluate the effect of heterogeneity in genetic studies, GR@ACE series were meta-analyzed with additional genome-wide association study data sets.We classified known AD loci into three categories, which might reflect the disease clinical heterogeneity. Vascular processes were only detected as a causal mechanism in probable AD. The meta-analysis strategy revealed the ANKRD31-rs4704171 and NDUFAF6-rs10098778 and confirmed SCIMP-rs7225151 and CD33-rs3865444.The regulation of vasculature is a prominent causal component of probable AD. GR@ACE meta-analysis revealed novel AD genetic signals, strongly driven by the presence of clinical heterogeneity in the AD series.

Long runs of homozygosity (ROH) are contiguous stretches of homozygous genotypes, which are a footprint of inbreeding and recessive inheritance. The presence of recessive loci is suggested for Alzheimer's disease (AD); however, their search has been poorly assessed to date. To investigate homozygosity in AD, here we performed a fine-scale ROH analysis using 10 independent cohorts of European ancestry (11,919 AD cases and 9181 controls.) We detected an increase of homozygosity in AD cases compared to controls [βAVROH (CI 95%) = 0.070 (0.037-0.104); P = 3.91 × 10-5; βFROH (CI95%) = 0.043 (0.009-0.076); P = 0.013]. ROHs increasing the risk of AD (OR > 1) were significantly overrepresented compared to ROHs increasing protection (p < 2.20 × 10-16). A significant ROH association with AD risk was detected upstream the HS3ST1 locus (chr4:11,189,482‒11,305,456), (β (CI 95%) = 1.09 (0.48 ‒ 1.48), p value = 9.03 × 10-4), previously related to AD. Next, to search for recessive candidate variants in ROHs, we constructed a homozygosity map of inbred AD cases extracted from an outbred population and explored ROH regions in whole-exome sequencing data (N = 1449). We detected a candidate marker, rs117458494, mapped in the SPON1 locus, which has been previously associated with amyloid metabolism. Here, we provide a research framework to look for recessive variants in AD using outbred populations. Our results showed that AD cases have enriched homozygosity, suggesting that recessive effects may explain a proportion of AD heritability.

Background: The Iberian peninsula stands out as having variable levels of population admixture and isolation, making Spain an interesting setting for studying the genetic architecture of neurodegenerative diseases. Objectives: To perform the largest Parkinson disease (PD) genome-wide association study (GWAS) restricted to a single country. Methods: We performed a GWAS for both risk of PD and age at onset (AAO) in 7,849 Spanish individuals. Further analyses included population-specific risk haplotype assessments, polygenic risk scoring through machine learning, Mendelian randomization of expression and methylation data to gain insight into disease-associated loci, heritability estimates, genetic correlations and burden analyses. Results: We identified a novel population-specific GWAS signal at PARK2 associated with AAO. We replicated four genome-wide independent signals associated with PD risk, including SNCA, LRRK2, KANSL1/MAPT and HLA-DQB1. A significant trend for smaller risk haplotypes at known loci was found compared to similar studies of non-Spanish origin. Seventeen PD-related genes showed functional consequence via two-sample Mendelian randomization in expression and methylation datasets. Long runs of homozygosity at 28 known genes/loci were found to be enriched in cases versus controls. Conclusions: Our data demonstrate the utility of the Spanish risk haplotype substructure for future fine-mapping efforts, showing how leveraging unique and diverse population histories can benefit genetic studies of complex diseases. The present study points to PARK2 as a major hallmark of PD etiology in Spain.