A total of 2,618,862 participants reported their potential symptoms of COVID-19 on a smartphone-based app. Among the 18,401 who had undergone a SARS-CoV-2 test, the proportion of participants who reported loss of smell and taste was higher in those with a positive test result (4,668 of 7,178 individuals; 65.03%) than in those with a negative test result (2,436 of 11,223 participants; 21.71%) (odds ratio = 6.74; 95% confidence interval = 6.31–7.21). A model combining symptoms to predict probable infection was applied to the data from all app users who reported symptoms (805,753) and predicted that 140,312 (17.42%) participants are likely to have COVID-19. Analysis of data from a smartphone-based app designed for large-scale tracking of potential COVID-19 symptoms, used by over 2.5 million participants in the United Kingdom and United States, shows that loss of taste and smell sensations is predictive of potential SARS-CoV-2 infection.

Mutations in LRRK2, the gene that encodes leucine-rich repeat kinase 2, are a cause of Parkinson's disease (PD). The International LRRK2 Consortium was established to answer three key clinical questions: can LRRK2-associated PD be distinguished from idiopathic PD; which mutations in LRRK2 are pathogenic; and what is the age-specific cumulative risk of PD for individuals who inherit or are at risk of inheriting a deleterious mutation in LRRK2?Researchers from 21 centres across the world collaborated on this study. The frequency of the common LRRK2 Gly2019Ser mutation was estimated on the basis of data from 24 populations worldwide, and the penetrance of the mutation was defined in 1045 people with mutations in LRRK2 from 133 families. The LRRK2 phenotype was defined on the basis of 59 motor and non-motor symptoms in 356 patients with LRRK2-associated PD and compared with the symptoms of 543 patients with pathologically proven idiopathic PD.Six mutations met the consortium's criteria for being proven pathogenic. The frequency of the common LRRK2 Gly2019Ser mutation was 1% of patients with sporadic PD and 4% of patients with hereditary PD; the frequency was highest in the middle east and higher in southern Europe than in northern Europe. The risk of PD for a person who inherits the LRRK2 Gly2019Ser mutation was 28% at age 59 years, 51% at 69 years, and 74% at 79 years. The motor symptoms (eg, disease severity, rate of progression, occurrence of falls, and dyskinesia) and non-motor symptoms (eg, cognition and olfaction) of LRRK2-associated PD were more benign than those of idiopathic PD.Mutations in LRRK2 are a clinically relevant cause of PD that merit testing in patients with hereditary PD and in subgroups of patients with PD. However, this knowledge should be applied with caution in the diagnosis and counselling of patients.UK Medical Research Council; UK Parkinson's Disease Society; UK Brain Research Trust; Internationaal Parkinson Fonds; Volkswagen Foundation; National Institutes of Health: National Institute of Neurological Disorders and Stroke and National Institute of Aging; Udall Parkinson's Disease Centre of Excellence; Pacific Alzheimer Research Foundation Centre; Italian Telethon Foundation; Fondazione Grigioni per il Morbo di Parkinson; Michael J Fox Foundation for Parkinson's Research; Safra Global Genetics Consortium; US Department of Veterans Affairs; French Agence Nationale de la Recherche.

Recent genome-wide association (GWA) studies of lipids have been conducted in samples ascertained for other phenotypes, particularly diabetes. Here we report the first GWA analysis of loci affecting total cholesterol (TC), low-density lipoprotein (LDL) cholesterol, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol and triglycerides sampled randomly from 16 population-based cohorts and genotyped using mainly the Illumina HumanHap300-Duo platform. Our study included a total of 17,797-22,562 persons, aged 18-104 years and from geographic regions spanning from the Nordic countries to Southern Europe. We established 22 loci associated with serum lipid levels at a genome-wide significance level (P < 5 x 10(-8)), including 16 loci that were identified by previous GWA studies. The six newly identified loci in our cohort samples are ABCG5 (TC, P = 1.5 x 10(-11); LDL, P = 2.6 x 10(-10)), TMEM57 (TC, P = 5.4 x 10(-10)), CTCF-PRMT8 region (HDL, P = 8.3 x 10(-16)), DNAH11 (LDL, P = 6.1 x 10(-9)), FADS3-FADS2 (TC, P = 1.5 x 10(-10); LDL, P = 4.4 x 10(-13)) and MADD-FOLH1 region (HDL, P = 6 x 10(-11)). For three loci, effect sizes differed significantly by sex. Genetic risk scores based on lipid loci explain up to 4.8% of variation in lipids and were also associated with increased intima media thickness (P = 0.001) and coronary heart disease incidence (P = 0.04). The genetic risk score improves the screening of high-risk groups of dyslipidemia over classical risk factors.

BackgroundOsteoporosis is diagnosed by the measurement of bone mineral density, which is a highly heritable and multifactorial trait. We aimed to identify genetic loci that are associated with bone mineral density.MethodsIn this genome-wide association study, we identified the most promising of 314 075 single nucleotide polymorphisms (SNPs) in 2094 women in a UK study. We then tested these SNPs for replication in 6463 people from three other cohorts in western Europe. We also investigated allelic expression in lymphoblast cell lines. We tested the association between the replicated SNPs and osteoporotic fractures with data from two studies.FindingsWe identified genome-wide evidence for an association between bone mineral density and two SNPs (p<5×10−8). The SNPs were rs4355801, on chromosome 8, near to the TNFRSF11B (osteoprotegerin) gene, and rs3736228, on chromosome 11 in the LRP5 (lipoprotein-receptor-related protein) gene. A non-synonymous SNP in the LRP5 gene was associated with decreased bone mineral density (rs3736228, p=6·3×10−12 for lumbar spine and p=1·9×10−4 for femoral neck) and an increased risk of both osteoporotic fractures (odds ratio [OR] 1·3, 95% CI 1·09–1·52, p=0·002) and osteoporosis (OR 1·3, 1·08–1·63, p=0·008). Three SNPs near the TNFRSF11B gene were associated with decreased bone mineral density (top SNP, rs4355801: p=7·6×10−10 for lumbar spine and p=3·3×10−8 for femoral neck) and increased risk of osteoporosis (OR 1·2, 95% CI 1·01–1·42, p=0·038). For carriers of the risk allele at rs4355801, expression of TNFRSF11B in lymphoblast cell lines was halved (p=3·0×10−6). 1883 (22%) of 8557 people were at least heterozygous for these risk alleles, and these alleles had a cumulative association with bone mineral density (trend p=2·3×10−17). The presence of both risk alleles increased the risk of osteoporotic fractures (OR 1·3, 1·08–1·63, p=0·006) and this effect was independent of bone mineral density.InterpretationTwo gene variants of key biological proteins increase the risk of osteoporosis and osteoporotic fracture. The combined effect of these risk alleles on fractures is similar to that of most well-replicated environmental risk factors, and they are present in more than one in five white people, suggesting a potential role in screening.FundingWellcome Trust, European Commission, NWO Investments, Arthritis Research Campaign, Chronic Disease Research Foundation, Canadian Institutes of Health Research, European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis, Genome Canada, Genome Quebéc, Canada Research Chairs, National Health and Medical Research Council of Australia, and European Union.

Abstract The human gut is inhabited by a complex and metabolically active microbial ecosystem. While many studies focused on the effect of individual microbial taxa on human health, their overall metabolic potential has been under-explored. Using whole-metagenome shotgun sequencing data in 1,004 twins, we first observed that unrelated subjects share, on average, almost double the number of metabolic pathways (82%) than species (43%). Then, using 673 blood and 713 faecal metabolites, we found metabolic pathways to be associated with 34% of blood and 95% of faecal metabolites, with over 18,000 significant associations, while species showed less than 3,000 associations. Finally, we estimated that the microbiome was involved in a dialogue between 71% of faecal, and 15% of blood, metabolites. This study underlines the importance of studying the microbial metabolic potential rather than focusing purely on taxonomy to find therapeutic and diagnostic targets, and provides a unique resource describing the interplay between the microbiome and the systemic and faecal metabolic environments.

Obesity is a highly heritable disorder but the genetic associations reported to date account for only a small percentage of the inherited variation in body mass index. Two groups report deletions on chromosome16p11.2 that may explain part of the 'missing heritability' in terms of 'high-penetrance' mutations that are rare but when present are very often associated with severe obesity. This is in contrast to more common gene defects that are less closely associated with clinical symptoms. Bochukova et al. identified rare recurrent copy number variants in 300 patients with severe early-onset obesity, caused by deletions involving several genes including SH2B1, known to be involved in leptin and insulin signalling. Many of the patients also suffered neurodevelopmental disorders. Walters et al. identified deletions of at least 593 kilobases on chromosome 16p11.2 in 31 patients with a previously unrecognized type of extreme obesity. The strategy they used to identify the lesion — using small well-phenotyped cohorts of extreme phenotypes with targeted follow-up in genome-wide association studies and population cohorts — shows promise as a means of identifying 'missing heritability' in complex metabolic diseases more generally. Recently, numerous single nucleotide polymorphisms have been identified as being associated with obesity, but these loci together account for only a small fraction of the known heritable component. Here, an association is reported between rare deletions of at least 593 kilobases at 16p11.2 and a highly penetrant form of obesity. The strategy used of combining study of extreme phenotypes with targeted follow-up is promising for identifying missing heritability in obesity. Obesity has become a major worldwide challenge to public health, owing to an interaction between the Western ‘obesogenic’ environment and a strong genetic contribution1. Recent extensive genome-wide association studies (GWASs) have identified numerous single nucleotide polymorphisms associated with obesity, but these loci together account for only a small fraction of the known heritable component1. Thus, the ‘common disease, common variant’ hypothesis is increasingly coming under challenge2. Here we report a highly penetrant form of obesity, initially observed in 31 subjects who were heterozygous for deletions of at least 593 kilobases at 16p11.2 and whose ascertainment included cognitive deficits. Nineteen similar deletions were identified from GWAS data in 16,053 individuals from eight European cohorts. These deletions were absent from healthy non-obese controls and accounted for 0.7% of our morbid obesity cases (body mass index (BMI) ≥ 40 kg m-2 or BMI standard deviation score ≥ 4; P = 6.4 × 10-8, odds ratio 43.0), demonstrating the potential importance in common disease of rare variants with strong effects. This highlights a promising strategy for identifying missing heritability in obesity and other complex traits: cohorts with extreme phenotypes are likely to be enriched for rare variants, thereby improving power for their discovery. Subsequent analysis of the loci so identified may well reveal additional rare variants that further contribute to the missing heritability, as recently reported for SIM1 (ref. 3). The most productive approach may therefore be to combine the ‘power of the extreme’4 in small, well-phenotyped cohorts, with targeted follow-up in case-control and population cohorts.

ABSTRACT Background Obesity is a major global health problem, and is associated with increased cardiometabolic morbidity and mortality. Protein glycosylation is a frequent postranslational modification, highly responsive to numerous pathophysiological conditions and ageing. The prospect of biological age reduction, by reverting glycosylation changes through metabolic intervention, opens many possibilities. We have investigated whether weight loss interventions affect inflammation- and ageing-associated IgG glycosylation changes, in a longitudinal cohort of bariatric surgery patients. To support potential findings, BMI-related glycosylation changes were monitored in a longitudinal twins cohort. Methods IgG N-glycans were chromatographically profiled in 37 obese patients, subjected to low-calorie diet, followed by bariatric surgery, across multiple timepoints. Similarly, plasma-derived IgG N-glycan traits were longitudinally monitored in 1,680 participants from the TwinsUK cohort. Results Low-calorie diet induced a marked decrease in the levels of IgG N-glycans with bisecting GlcNAc, whose higher levels are usually associated with ageing and inflammatory conditions. Bariatric surgery resulted in extensive alterations of the IgG glycome that accompanied progressive weight loss during one-year follow-up. We observed a significant increase in digalactosylated and sialylated glycans, and a substantial decrease in agalactosylated and core fucosylated IgG glycans. In general, this IgG glycan profile is associated with a younger biological age and reflects an enhanced anti-inflammatory IgG potential. Loss of BMI over a 20 year period in the TwinsUK cohort validated a weight loss-associated agalactosylation decrease and an increase in digalactosylation. Conclusions Altogether, these findings highlight that weight loss substantially affects IgG N-glycosylation, resulting in reduced biological and immune age. GRAPHICAL ABSTRACT HIGHLIGHTS Obesity is associated to inflammation-related agalactosylated and bisected IgG glycoforms IgG galactosylation and sialylation increase after bariatric surgery-induced weight loss Progressive decrease of BMI is associated to increased IgG galactosylation, implying a reduction of biological age

ABSTRACT X-chromosome inactivation (XCI) silences one X-chromosome in female cells to balance sex-differences in X-dosage. A subset of X-linked genes escape XCI, but the extent to which this phenomenon occurs and how it varies across tissues and in a population is as yet unclear. In order to characterize the incidence and variability of escape across individuals and tissues, we conducted a large scale transcriptomic study of XCI escape in adipose, skin, lymphoblastoid cell lines (LCLs) and immune cells in 248 twins drawn from a healthy population cohort. We identify 159 X-linked genes with detectable escape, of which 54 genes, including 19 lncRNAs, were not previously known to escape XCI. Across tissues we find a range of tissue-specificity, with 11% of genes escaping XCI constitutively across tissues and 24% demonstrating tissue-restricted escape, including genes with cell-type specific escape between immune cell types (B, T-CD4 + , T-CD8 + and NK cells) of the same individual. Escape genes interact with autosomal-encoded proteins and are involved in varied biological processes such as gene regulation. We find substantial variability in escape between individuals. 49% of genes show inter-individual variability in escape, indicating escape from XCI is an under-appreciated source of gene expression differences. We utilized twin models to investigate the role of genetics in variable escape. Overall, monozygotic (MZ) twin pairs share more similar escape than dizygotic twin pairs, indicating that genetic factors underlie differences in escape across individuals. However, we also identify instances of discordant XCI within MZ co-twin pairs, suggesting that environmental factors also influence escape. Thus, XCI escape may be shaped by an interplay of genetic factors with tissue- and cell type-specificity, and environment. These results illuminate an intricate phenotype whose characterization aids understanding the basis of variable trait expressivity in females.

The human gut is inhabited by a complex and metabolically active microbial ecosystem regulating host health. While many studies have focused on the effect of individual microbial taxa, the metabolic potential of the entire gut microbial ecosystem has been largely under-explored. We characterised the gut microbiome of 1,004 twins via whole shotgun metagenomic sequencing (average 39M reads per sample). We observed greater similarity, across unrelated individuals, for functional metabolic pathways (82%) than for taxonomic composition (43%). We conducted a microbiota-wide association study linking both taxonomic information and microbial metabolic pathways with 673 blood and 713 faecal metabolites (Metabolon, Inc.). Metabolic pathways associated with 34% of blood and 95% of faecal metabolites, with over 18,000 significant associations, while species-level results identified less than 3,000 associations, suggesting that coordinated action of multiple taxa is required to affect the metabolome. Finally, we estimated that the microbiome mediated a crosstalk between 71% of faecal and 15% of blood metabolites, highlighting six key species (unclassified Subdoligranulum spp., Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia inulinivorans, Methanobrevibacter smithii, Eubacterium rectale, and Akkermansia muciniphila). Because of the large inter-person variability in microbiome composition, our results underline the importance of studying gut microbial metabolic pathways rather than focusing purely on taxonomy to find therapeutic and diagnostic targets.