Genome-wide association studies (GWAS) have identified hundreds of cardiometabolic disease (CMD) risk loci. However, they contribute little to genetic variance, and most downstream gene-regulatory mechanisms are unknown. We genotyped and RNA-sequenced vascular and metabolic tissues from 600 coronary artery disease patients in the Stockholm-Tartu Atherosclerosis Reverse Networks Engineering Task study (STARNET). Gene expression traits associated with CMD risk single-nucleotide polymorphism (SNPs) identified by GWAS were more extensively found in STARNET than in tissue- and disease-unspecific gene-tissue expression studies, indicating sharing of downstream cis-/trans-gene regulation across tissues and CMDs. In contrast, the regulatory effects of other GWAS risk SNPs were tissue-specific; abdominal fat emerged as an important gene-regulatory site for blood lipids, such as for the low-density lipoprotein cholesterol and coronary artery disease risk gene PCSK9 STARNET provides insights into gene-regulatory mechanisms for CMD risk loci, facilitating their translation into opportunities for diagnosis, therapy, and prevention.

Abstract Immune dysregulation and cytokine release syndrome have emerged as pathological hallmarks of severe Coronavirus Disease 2019 (COVID-19), leading to the evaluation of cytokine antagonists as therapeutic agents. A number of immune-directed therapies being considered for COVID-19 patients are already in clinical use in chronic inflammatory conditions like inflammatory bowel disease (IBD). These considerations led us to systematically examine the intersections between COVID-19 and the GI tract during health and intestinal inflammation. We have observed that IBD medications, both biologic and non-biologic, do not significantly impact ACE2 and TMPRSS2 expression in the uninflamed intestines. Additionally, by comparing SARS CoV2-induced epithelial gene signatures with IBD-associated genes, we have identified a shared molecular subnetwork between COVID-19 and IBD. These data generate a novel appreciation of the confluence of COVID-19- and IBD-associated inflammation and provide mechanistic insights supporting further investigation of specific IBD drugs in the treatment of COVID-19.

To identify factors that regulate gut microbiota density and the impact of varied microbiota density on health, we assayed this fundamental ecosystem property in fecal samples across mammals, human disease, and therapeutic interventions. Physiologic features of the host (carrying capacity) and the fitness of the gut microbiota shape microbiota density. Therapeutic manipulation of microbiota density in mice altered host metabolic and immune homeostasis. In humans, gut microbiota density was reduced in Crohn's disease, ulcerative colitis, and ileal pouch-anal anastomosis. The gut microbiota in recurrent Clostridium difficile infection had lower density and reduced fitness that were restored by fecal microbiota transplantation. Understanding the interplay between microbiota and disease in terms of microbiota density, host carrying capacity, and microbiota fitness provide new insights into microbiome structure and microbiome targeted therapeutics.