Yuen et al. developed a cloud-based database with 5,205 whole genomes from families with autism spectrum disorder (ASD). They identified 18 new candidate ASD-risk genes and approximately 100 risk genes and copy-number loci, which account for 11% of the cases. They also found that individuals bearing mutations in ASD-risk genes had lower adaptive ability. We are performing whole-genome sequencing of families with autism spectrum disorder (ASD) to build a resource (MSSNG) for subcategorizing the phenotypes and underlying genetic factors involved. Here we report sequencing of 5,205 samples from families with ASD, accompanied by clinical information, creating a database accessible on a cloud platform and through a controlled-access internet portal. We found an average of 73.8 de novo single nucleotide variants and 12.6 de novo insertions and deletions or copy number variations per ASD subject. We identified 18 new candidate ASD-risk genes and found that participants bearing mutations in susceptibility genes had significantly lower adaptive ability (P = 6 × 10−4). In 294 of 2,620 (11.2%) of ASD cases, a molecular basis could be determined and 7.2% of these carried copy number variations and/or chromosomal abnormalities, emphasizing the importance of detecting all forms of genetic variation as diagnostic and therapeutic targets in ASD.

PurposeGenetic testing is an integral diagnostic component of pediatric medicine. Standard of care is often a time-consuming stepwise approach involving chromosomal microarray analysis and targeted gene sequencing panels, which can be costly and inconclusive. Whole-genome sequencing (WGS) provides a comprehensive testing platform that has the potential to streamline genetic assessments, but there are limited comparative data to guide its clinical use.MethodsWe prospectively recruited 103 patients from pediatric non-genetic subspecialty clinics, each with a clinical phenotype suggestive of an underlying genetic disorder, and compared the diagnostic yield and coverage of WGS with those of conventional genetic testing.ResultsWGS identified diagnostic variants in 41% of individuals, representing a significant increase over conventional testing results (24%; P=0.01). Genes clinically sequenced in the cohort (n=1,226) were well covered by WGS, with a median exonic coverage of 40 × ±8 × (mean ±SD). All the molecular diagnoses made by conventional methods were captured by WGS. The 18 new diagnoses made with WGS included structural and non-exonic sequence variants not detectable with whole-exome sequencing, and confirmed recent disease associations with the genes PIGG, RNU4ATAC, TRIO, and UNC13A.ConclusionWGS as a primary clinical test provided a higher diagnostic yield than conventional genetic testing in a clinically heterogeneous cohort.

Abstract The standard of care for first-tier clinical investigation of the aetiology of congenital malformations and neurodevelopmental disorders is chromosome microarray analysis (CMA) for copy-number variations (CNVs), often followed by gene(s)-specific sequencing searching for smaller insertion–deletions (indels) and single-nucleotide variant (SNV) mutations. Whole-genome sequencing (WGS) has the potential to capture all classes of genetic variation in one experiment; however, the diagnostic yield for mutation detection of WGS compared to CMA, and other tests, needs to be established. In a prospective study we utilised WGS and comprehensive medical annotation to assess 100 patients referred to a paediatric genetics service and compared the diagnostic yield versus standard genetic testing. WGS identified genetic variants meeting clinical diagnostic criteria in 34% of cases, representing a fourfold increase in diagnostic rate over CMA (8% ; P value=1.42E−05) alone and more than twofold increase in CMA plus targeted gene sequencing (13%; P value=0.0009). WGS identified all rare clinically significant CNVs that were detected by CMA. In 26 patients, WGS revealed indel and missense mutations presenting in a dominant (63%) or a recessive (37%) manner. We found four subjects with mutations in at least two genes associated with distinct genetic disorders, including two cases harbouring a pathogenic CNV and SNV. When considering medically actionable secondary findings in addition to primary WGS findings, 38% of patients would benefit from genetic counselling. Clinical implementation of WGS as a primary test will provide a higher diagnostic yield than conventional genetic testing and potentially reduce the time required to reach a genetic diagnosis.

Induced Pluripotent Stem Cells (iPSC) derived from healthy individuals are important controls for disease modeling studies. To create a resource of genetically annotated iPSCs, we reprogrammed footprint-free lines from four volunteers in the Personal Genome Project Canada (PGPC). Multilineage directed differentiation efficiently produced functional cortical neurons, cardiomyocytes and hepatocytes. Pilot users further demonstrated line versatility by generating kidney organoids, T-lymphocytes and sensory neurons. A frameshift knockout was introduced into MYBPC3 and these cardiomyocytes exhibited the expected hypertrophic phenotype. Whole genome sequencing (WGS) based annotation of PGPC lines revealed on average 20 coding variants. Importantly, nearly all annotated PGPC and HipSci lines harboured at least one pre-existing or acquired variant with cardiac, neurological or other disease associations. Overall, PGPC lines were efficiently differentiated by multiple users into cell types found in six tissues for disease modeling, and clinical annotation highlighted variant-preferred lines for use as unaffected controls in specific disease settings.