Importance

 Estimates of familial cancer risk from population-based studies are essential components of cancer risk prediction. 

Objective

 To estimate familial risk and heritability of cancer types in a large twin cohort. 

Design, Setting, and Participants

 Prospective study of 80 309 monozygotic and 123 382 same-sex dizygotic twin individuals (N = 203 691) within the population-based registers of Denmark, Finland, Norway, and Sweden. Twins were followed up a median of 32 years between 1943 and 2010. There were 50 990 individuals who died of any cause, and 3804 who emigrated and were lost to follow-up. 

Exposures

 Shared environmental and heritable risk factors among pairs of twins. 

Main Outcomes and Measures

 The main outcome was incident cancer. Time-to-event analyses were used to estimate familial risk (risk of cancer in an individual given a twin’s development of cancer) and heritability (proportion of variance in cancer risk due to interindividual genetic differences) with follow-up via cancer registries. Statistical models adjusted for age and follow-up time, and accounted for censoring and competing risk of death. 

Results

 A total of 27 156 incident cancers were diagnosed in 23 980 individuals, translating to a cumulative incidence of 32%. Cancer was diagnosed in both twins among 1383 monozygotic (2766 individuals) and 1933 dizygotic (2866 individuals) pairs. Of these, 38% of monozygotic and 26% of dizygotic pairs were diagnosed with the same cancer type. There was an excess cancer risk in twins whose co-twin was diagnosed with cancer, with estimated cumulative risks that were an absolute 5% (95% CI, 4%-6%) higher in dizygotic (37%; 95% CI, 36%-38%) and an absolute 14% (95% CI, 12%-16%) higher in monozygotic twins (46%; 95% CI, 44%-48%) whose twin also developed cancer compared with the cumulative risk in the overall cohort (32%). For most cancer types, there were significant familial risks and the cumulative risks were higher in monozygotic than dizygotic twins. Heritability of cancer overall was 33% (95% CI, 30%-37%). Significant heritability was observed for the cancer types of skin melanoma (58%; 95% CI, 43%-73%), prostate (57%; 95% CI, 51%-63%), nonmelanoma skin (43%; 95% CI, 26%-59%), ovary (39%; 95% CI, 23%-55%), kidney (38%; 95% CI, 21%-55%), breast (31%; 95% CI, 11%-51%), and corpus uteri (27%; 95% CI, 11%-43%). 

Conclusions and Relevance

 In this long-term follow-up study among Nordic twins, there was significant excess familial risk for cancer overall and for specific types of cancer, including prostate, melanoma, breast, ovary, and uterus. This information about hereditary risks of cancers may be helpful in patient education and cancer risk counseling.

Amajor component of variation in body height is due to genetic differences, but environmental factors have a substantial contributory effect. In this study we aimed to analyse whether the genetic architecture of body height varies between affluent western societies. We analysed twin data from eight countries comprising 30,111 complete twin pairs by using the univariate genetic model of the Mx statistical package. Body height and zygosity were self-reported in seven populations and measured directly in one population. We found that there was substantial variation in mean body height between countries; body height was least in Italy (177 cm in men and 163 cm in women) and greatest in the Netherlands (184 cm and 171 cm, respectively). In men there was no corresponding variation in heritability of body height, heritability estimates ranging from 0.87 to 0.93 in populations under an additive genes/unique environment (AE) model. Among women the heritability estimates were generally lower than among men with greater variation between countries, ranging from 0.68 to 0.84 when an additive genes/shared environment/unique environment (ACE) model was used. In four populations where an AE model fit equally well or better, heritability ranged from 0.89 to 0.93. This difference between the sexes was mainly due to the effect of the shared environmental component of variance, which appears to be more important among women than among men in our study populations. Our results indicate that, in general, there are only minor differences in the genetic architecture of height between affluent Caucasian populations, especially among men.

Leukocyte telomere length, representing the mean length of all telomeres in leukocytes, is ostensibly a bioindicator of human aging. The authors hypothesized that shorter telomeres might forecast imminent mortality in elderly people better than leukocyte telomere length. They performed mortality analysis in 548 same-sex Danish twins (274 pairs) aged 73-94 years, of whom 204 pairs experienced the death of one or both co-twins during 9-10 years of follow-up (1997-2007). From the terminal restriction fragment length (TRFL) distribution, the authors obtained the mean TRFL (mTRFL) and the mean values of the shorter 50% (mTRFL(50)) and shortest 25% (mTRFL(25)) of TRFLs in the distribution and computed the mode of TRFL (MTRFL). They analyzed the proportions of twin pairs in which the co-twin with the shorter telomeres died first. The proportions derived from the intrapair comparisons indicated that the shorter telomeres predicted the death of the first co-twin better than the mTRFL did (mTRFL: 0.56, 95% confidence interval (CI): 0.49, 0.63; mTRFL(50): 0.59, 95% CI: 0.52, 0.66; mTRFL(25): 0.59, 95% CI: 0.52, 0.66; MTRFL: 0.60, 95% CI: 0.53, 0.67). The telomere-mortality association was stronger in years 3-4 than in the rest of the follow-up period, and it grew stronger with increasing intrapair difference in all telomere parameters. Leukocyte telomere dynamics might help explain the boundaries of the human life span.

To examine the genetic and environmental influences on variances in weight, height, and BMI, from birth through 19 years of age, in boys and girls from three continents.Cross-sectional twin study. Data obtained from a total of 23 twin birth-cohorts from four countries: Canada, Sweden, Denmark, and Australia. Participants were Monozygotic (MZ) and dizygotic (DZ) (same- and opposite-sex) twin pairs with data available for both height and weight at a given age, from birth through 19 years of age. Approximately 24,036 children were included in the analyses.Heritability for body weight, height, and BMI was low at birth (between 6.4 and 8.7% for boys, and between 4.8 and 7.9% for girls) but increased over time, accounting for close to half or more of the variance in body weight and BMI after 5 months of age in both sexes. Common environmental influences on all body measures were high at birth (between 74.1-85.9% in all measures for boys, and between 74.2 and 87.3% in all measures for girls) and markedly reduced over time. For body height, the effect of the common environment remained significant for a longer period during early childhood (up through 12 years of age). Sex-limitation of genetic and shared environmental effects was observed.Genetics appear to play an increasingly important role in explaining the variation in weight, height, and BMI from early childhood to late adolescence, particularly in boys. Common environmental factors exert their strongest and most independent influence specifically in pre-adolescent years and more significantly in girls. These findings emphasize the need to target family and social environmental interventions in early childhood years, especially for females. As gene-environment correlation and interaction is likely, it is also necessary to identify the genetic variants that may predispose individuals to obesity.

DNA methylation (DNAm) has been reported to be associated with many diseases and with mortality. We hypothesized that the integration of DNAm with clinical risk factors would improve mortality prediction. We performed an epigenome-wide association study of whole blood DNAm in relation to mortality in 15 cohorts (n = 15,013). During a mean follow-up of 10 years, there were 4314 deaths from all causes including 1235 cardiovascular disease (CVD) deaths and 868 cancer deaths. Ancestry-stratified meta-analysis of all-cause mortality identified 163 CpGs in European ancestry (EA) and 17 in African ancestry (AA) participants at p < 1 × 10-7 , of which 41 (EA) and 16 (AA) were also associated with CVD death, and 15 (EA) and 9 (AA) with cancer death. We built DNAm-based prediction models for all-cause mortality that predicted mortality risk after adjusting for clinical risk factors. The mortality prediction model trained by integrating DNAm with clinical risk factors showed an improvement in prediction of cancer death with 5% increase in the C-index in a replication cohort, compared with the model including clinical risk factors alone. Mendelian randomization identified 15 putatively causal CpGs in relation to longevity, CVD, or cancer risk. For example, cg06885782 (in KCNQ4) was positively associated with risk for prostate cancer (Beta = 1.2, PMR = 4.1 × 10-4 ) and negatively associated with longevity (Beta = -1.9, PMR = 0.02). Pathway analysis revealed that genes associated with mortality-related CpGs are enriched for immune- and cancer-related pathways. We identified replicable DNAm signatures of mortality and demonstrated the potential utility of CpGs as informative biomarkers for prediction of mortality risk.

Abstract The heritability of traits such as body mass index (BMI), a measure of obesity, is generally estimated using family, twin, and increasingly by molecular genetic approaches. These studies generally assume that genetic effects are uniform across all trait values, yet there is emerging evidence that this may not always be the case. This paper analyzes twin data using a recently developed measure of heritability called the heritability curve. Under the assumption that trait values in twin pairs are governed by a flexible Gaussian mixture distribution, heritability curves may vary across trait values. The data consist of repeated measures of BMI on 1506 monozygotic (MZ) and 2843 like-sexed dizygotic (DZ) adult twin pairs, gathered from multiple surveys in older Finnish Twin Cohorts. The heritability curve and BMI value-specific MZ and DZ pairwise correlations were estimated, and these varied across the range of BMI. MZ correlations were highest at BMI values from 21 to 24, with a stronger decrease for women than for men at higher values. Models with additive and dominance effects fit best at low and high BMI values, while models with additive genetic and common environmental effects fit best in the normal range of BMI. Thus, we demonstrate that twin and molecular genetic studies need to consider how genetic effects vary across trait values. Such variation may reconcile findings of traits with high heritabilities and major differences in mean values between countries or over time.

Background. Epigenetic changes may result from the interplay of environmental exposures and genetic influences and contribute to differences in age-related disease, disability, and mortality risk. However, the etiologies contributing to stability and change in DNA methylation have rarely been examined longitudinally. Methods. We considered DNA methylation in whole blood leukocyte DNA across a 10-year span in two samples of same-sex aging twins: (a) Swedish Adoption Twin Study of Aging (SATSA; N = 53 pairs, 53% female; 62.9 and 72.5 years, SD=7.2 years); (b) Longitudinal Study of Aging Danish Twins (LSADT; N = 43 pairs, 72% female, 76.2 and 86.1 years, SD=1.8 years). Joint biometrical analyses were conducted on 358,836 methylation probes in common. Bivariate twin models were fitted, adjusting for age, sex and country. Results. Overall, results suggest genetic contributions to DNA methylation across 358,836 sites tended to be small and lessen across 10 years (broad heritability M=23.8% and 18.0%) but contributed to stability across time while person-specific environments explained emergent influences across the decade. Aging-specific sites identified from prior EWAS and methylation age clocks were more heritable than background sites. The 5,037 sites that showed the greatest heritable/familial influences (p<1E-07) were enriched for immune and inflammation pathways while 2,020 low stability sites showed enrichment in stress-related pathways. Conclusions. Across time, stability in methylation is primarily due to genetic contributions, while novel experiences and exposures contribute to methylation differences. Elevated genetic contributions at age-related methylation sites suggest that adaptions to aging and senescence may be differentially impacted by genetic background.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.