Helen Hobbs, Jonathan Cohen and colleagues identify a nonsynonymous variant in TM6SF2 associated with susceptibility to nonalcoholic fatty acid liver disease. They further show that knockdown of Tm6sf2 in mice results in increased liver triglyceride content and reduced very-low-density lipoprotein (VLDL) secretion, suggesting that impaired TM6SF2 function contributes causally to disease risk. Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is the most common form of liver disease. To elucidate the molecular basis of NAFLD, we performed an exome-wide association study of liver fat content. Three variants were associated with higher liver fat levels at the exome-wide significance level of 3.6 × 10−7: two in PNPLA3, an established locus for NAFLD, and one (encoding p.Glu167Lys) in TM6SF2, a gene of unknown function. The TM6SF2 variant encoding p.Glu167Lys was also associated with higher circulating levels of alanine transaminase, a marker of liver injury, and with lower levels of low-density lipoprotein–cholesterol (LDL-C), triglycerides and alkaline phosphatase in 3 independent populations (n > 80,000). When recombinant protein was expressed in cultured hepatocytes, 50% less Glu167Lys TM6SF2 protein was produced relative to wild-type TM6SF2. Adeno-associated virus–mediated short hairpin RNA knockdown of Tm6sf2 in mice increased liver triglyceride content by threefold and decreased very-low-density lipoprotein (VLDL) secretion by 50%. Taken together, these data indicate that TM6SF2 activity is required for normal VLDL secretion and that impaired TM6SF2 function causally contributes to NAFLD.

Elucidation of the genetic factors underlying chronic liver disease may reveal new therapeutic targets.We used exome sequence data and electronic health records from 46,544 participants in the DiscovEHR human genetics study to identify genetic variants associated with serum levels of alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST). Variants that were replicated in three additional cohorts (12,527 persons) were evaluated for association with clinical diagnoses of chronic liver disease in DiscovEHR study participants and two independent cohorts (total of 37,173 persons) and with histopathological severity of liver disease in 2391 human liver samples.A splice variant (rs72613567:TA) in HSD17B13, encoding the hepatic lipid droplet protein hydroxysteroid 17-beta dehydrogenase 13, was associated with reduced levels of ALT (P=4.2×10-12) and AST (P=6.2×10-10). Among DiscovEHR study participants, this variant was associated with a reduced risk of alcoholic liver disease (by 42% [95% confidence interval {CI}, 20 to 58] among heterozygotes and by 53% [95% CI, 3 to 77] among homozygotes), nonalcoholic liver disease (by 17% [95% CI, 8 to 25] among heterozygotes and by 30% [95% CI, 13 to 43] among homozygotes), alcoholic cirrhosis (by 42% [95% CI, 14 to 61] among heterozygotes and by 73% [95% CI, 15 to 91] among homozygotes), and nonalcoholic cirrhosis (by 26% [95% CI, 7 to 40] among heterozygotes and by 49% [95% CI, 15 to 69] among homozygotes). Associations were confirmed in two independent cohorts. The rs72613567:TA variant was associated with a reduced risk of nonalcoholic steatohepatitis, but not steatosis, in human liver samples. The rs72613567:TA variant mitigated liver injury associated with the risk-increasing PNPLA3 p.I148M allele and resulted in an unstable and truncated protein with reduced enzymatic activity.A loss-of-function variant in HSD17B13 was associated with a reduced risk of chronic liver disease and of progression from steatosis to steatohepatitis. (Funded by Regeneron Pharmaceuticals and others.).

Jonathan Cohen, Helen Hobbs and colleagues show that adiposity significantly amplifies the effects of PNPLA3, TM6SF2, and GCKR sequence variants on nonalcoholic fatty liver disease. They find that synergy between adiposity and genotype influences the full spectrum of the disease, from steatosis to hepatic inflammation and cirrhosis. Complex traits arise from the interplay between genetic and environmental factors. The actions of these factors usually appear to be additive, and few compelling examples of gene–environment synergy have been documented. Here we show that adiposity significantly amplifies the effect of three sequence variants (encoding PNPLA3 p.I148M, TM6SF2 p.E167K, and GCKR p.P446L) associated with nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). Synergy between adiposity and genotype promoted the full spectrum of NAFLD, from steatosis to hepatic inflammation to cirrhosis. We found no evidence of strong interaction between adiposity and sequence variants influencing other adiposity-associated traits. These results indicate that adiposity augments genetic risk of NAFLD at multiple loci that confer susceptibility to hepatic steatosis through diverse metabolic mechanisms.

Nonalcoholic fatty liver disease is epidemiologically associated with hepatic and metabolic disorders. The aim of this study was to examine whether hepatic fat accumulation has a causal role in determining liver damage and insulin resistance.We performed a Mendelian randomization analysis using risk alleles in PNPLA3, TM6SF2, GCKR and MBOAT7, and a polygenic risk score for hepatic fat, as instruments. We evaluated complementary cohorts of at-risk individuals and individuals from the general population: 1515 from the liver biopsy cohort (LBC), 3329 from the Swedish Obese Subjects Study (SOS) and 4570 from the population-based Dallas Heart Study (DHS).Hepatic fat was epidemiologically associated with liver damage, insulin resistance, dyslipidemia and hypertension. The impact of genetic variants on liver damage was proportional to their effect on hepatic fat accumulation. Genetically determined hepatic fat was associated with aminotransferases, and with inflammation, ballooning and fibrosis in the LBC. Furthermore, in the LBC, the causal association between hepatic fat and fibrosis was independent of disease activity, suggesting that a causal effect of long-term liver fat accumulation on liver disease is independent of inflammation. Genetically determined hepatic steatosis was associated with insulin resistance in the LBC and SOS. However, this association was dependent on liver damage severity. Genetically determined hepatic steatosis was associated with liver fibrosis/cirrhosis and with a small increase in risk of type 2 diabetes in publicly available databases.These data suggest that long-term hepatic fat accumulation plays a causal role in the development of chronic liver disease.

Genetic testing can be used to evaluate disease risk. We evaluated if the use of three Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs), alone or combined into a genetic risk score (GRS), can aid identify significant fibrosis in subjects with metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD). We assessed three known risk variants: PNPLA3 rs738409, TM6SF2 rs58542926, and HSD17B13 rs72613567. The study included 414 adult individuals invited from the Danish population, who were defined as at-risk of MASLD due to elevated ALT and body mass index (BMI) >25 kg/m2. Participants were assessed clinically and by the Fibrosis-4 (FIB-4) index and Fibroscan. In total, 17 participants (4.1%) had alcohol-related liver disease, 79 (19.1%) had no evidence of liver disease, and four (1.0%) were diagnosed with other liver diseases, including malignant disease. The remaining 314 participants (75.8%) were diagnosed with MASLD. Of the 27 who underwent a liver biopsy for suspected fibrosis, 15 had significant fibrosis (≥F2) and 12 had no/mild fibrosis (F0/F1). The GRS was not associated with significant fibrosis (p=0.09) but PNPLA3 was with an odds ratio of 6.75 (95% CI 1.29 – 50.7; p=0.039) risk allele CG/GG versus CC. The diagnostic accuracy of PNPLA3 combined with an increased Fib-4 (>1.3) was excellent for detecting significant fibrosis with a sensitivity of 1.00 (95% CI 0.72-1.00), but the specificity was no better than for FIB-4 alone. This study found no evidence to support the use of GRS for diagnosing significant fibrosis in MASLD. However, the combination of PNPLA3 and Fib-4 increased sensitivity considerably. In addition, ALT remains a useful tool for screening diagnosing other liver diseases than MASLD.

Treatments that prevent sepsis complications are needed. Circulating lipid and protein assemblies-lipoproteins play critical roles in clearing pathogens from the bloodstream. We investigated whether early inhibition of proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) may accelerate bloodstream clearance of immunogenic bacterial lipids and improve sepsis outcomes.Genetic and clinical epidemiology, and experimental models.Human genetics cohorts, secondary analysis of a phase 3 randomized clinical trial enrolling patients with cardiovascular disease (Evaluation of Cardiovascular Outcomes After an Acute Coronary Syndrome During Treatment With Alirocumab [ODYSSEY OUTCOMES]; NCT01663402), and experimental murine models of sepsis.Nine human cohorts with sepsis (total n = 12,514) were assessed for an association between sepsis mortality and PCSK9 loss-of-function (LOF) variants. Incident or fatal sepsis rates were evaluated among 18,884 participants in a post hoc analysis of ODYSSEY OUTCOMES. C57BI/6J mice were used in Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus bacteremia sepsis models, and in lipopolysaccharide-induced animal models.Observational human cohort studies used genetic PCSK9 LOF variants as instrumental variables. ODYSSEY OUTCOMES participants were randomized to alirocumab or placebo. Mice were administered alirocumab, a PCSK9 inhibitor, at 5 mg/kg or 25 mg/kg subcutaneously, or isotype-matched control, 48 hours prior to the induction of bacterial sepsis. Mice did not receive other treatments for sepsis.Across human cohort studies, the effect estimate for 28-day mortality after sepsis diagnosis associated with genetic PCSK9 LOF was odds ratio = 0.86 (95% CI, 0.67-1.10; p = 0.24). A significant association was present in antibiotic-treated patients. In ODYSSEY OUTCOMES, sepsis frequency and mortality were infrequent and did not significantly differ by group, although both were numerically lower with alirocumab vs. placebo (relative risk of death from sepsis for alirocumab vs. placebo, 0.62; 95% CI, 0.32-1.20; p = 0.15). Mice treated with alirocumab had lower endotoxin levels and improved survival.PCSK9 inhibition may improve clinical outcomes in sepsis in preventive, pretreatment settings.