The genetics of schizophrenia and other mental disorders are complex and poorly understood, and made even harder to study because reduced reproduction rates result in negative selection pressure on risk alleles. To date, some copy number variations have been linked to schizophrenia but the studies have been relatively small. Now two independent large-scale genome-wide studies of thousands of patients and controls by two international consortia confirm a previously identified locus but also reveal novel associations. In the first study, a collaboration between SGENE and partners, de novo (spontaneous) copy number variants are reported on chromosomes 1 and 15. In the second study, by the International Schizophrenia Consortium, deletions were also reported on these chromosomes, as was greater overall frequency of copy number variation in the genome. The genetics of schizophrenia and other mental disorders are complex and poorly understood, and made even harder to study due to reduced reproduction resulting in negative selection pressure on risk alleles. Two independent large-scale genome wide studies of thousands of patients and controls by two international consortia confirm a previously identified locus, but also reveal novel associations. In this study, de novo (spontaneous) copy number variants are reported on chromosomes 1 and 15. Reduced fecundity, associated with severe mental disorders1, places negative selection pressure on risk alleles and may explain, in part, why common variants have not been found that confer risk of disorders such as autism2, schizophrenia3 and mental retardation4. Thus, rare variants may account for a larger fraction of the overall genetic risk than previously assumed. In contrast to rare single nucleotide mutations, rare copy number variations (CNVs) can be detected using genome-wide single nucleotide polymorphism arrays. This has led to the identification of CNVs associated with mental retardation4,5 and autism2. In a genome-wide search for CNVs associating with schizophrenia, we used a population-based sample to identify de novo CNVs by analysing 9,878 transmissions from parents to offspring. The 66 de novo CNVs identified were tested for association in a sample of 1,433 schizophrenia cases and 33,250 controls. Three deletions at 1q21.1, 15q11.2 and 15q13.3 showing nominal association with schizophrenia in the first sample (phase I) were followed up in a second sample of 3,285 cases and 7,951 controls (phase II). All three deletions significantly associate with schizophrenia and related psychoses in the combined sample. The identification of these rare, recurrent risk variants, having occurred independently in multiple founders and being subject to negative selection, is important in itself. CNV analysis may also point the way to the identification of additional and more prevalent risk variants in genes and pathways involved in schizophrenia.

The cause of schizophrenia is unknown, but it has a significant genetic component. Pharmacologic studies, studies of gene expression in man, and studies of mouse mutants suggest involvement of glutamate and dopamine neurotransmitter systems. However, so far, strong association has not been found between schizophrenia and variants of the genes encoding components of these systems. Here, we report the results of a genomewide scan of schizophrenia families in Iceland; these results support previous work, done in five populations, showing that schizophrenia maps to chromosome 8p. Extensive fine-mapping of the 8p locus and haplotype-association analysis, supplemented by a transmission/disequilibrium test, identifies neuregulin 1 (NRG1) as a candidate gene for schizophrenia. NRG1 is expressed at central nervous system synapses and has a clear role in the expression and activation of neurotransmitter receptors, including glutamate receptors. Mutant mice heterozygous for either NRG1 or its receptor, ErbB4, show a behavioral phenotype that overlaps with mouse models for schizophrenia. Furthermore, NRG1 hypomorphs have fewer functional NMDA receptors than wild-type mice. We also demonstrate that the behavioral phenotypes of the NRG1 hypomorphs are partially reversible with clozapine, an atypical antipsychotic drug used to treat schizophrenia.

Based on its symptoms, schizophrenia has been considered a discrete disease, and yet genome-wide association studies for copy number variations (CNVs) associated with the disease have revealed that some CNVs confer high relative risk of schizophrenia but also of other psychiatric disorders. But CNVs can affect several genes. Now, a genome-wide association of single nucleotide polymorphisms (SNPs) using data from several large genome-wide scans reveals significant associations to individual loci that implicate immunity, brain development, memory and cognition in predisposition to schizophrenia. Here, in the first of three papers on the genetics of schizophrenia, a genome-wide association study of single nucleotide polymorphisms using data from several large genome-wide scans reveals significant associations to individual loci that implicate perturbations in immunity, brain development, memory and cognition in the predisposition to schizophrenia. Schizophrenia is a complex disorder, caused by both genetic and environmental factors and their interactions. Research on pathogenesis has traditionally focused on neurotransmitter systems in the brain, particularly those involving dopamine. Schizophrenia has been considered a separate disease for over a century, but in the absence of clear biological markers, diagnosis has historically been based on signs and symptoms. A fundamental message emerging from genome-wide association studies of copy number variations (CNVs) associated with the disease is that its genetic basis does not necessarily conform to classical nosological disease boundaries. Certain CNVs confer not only high relative risk of schizophrenia but also of other psychiatric disorders1,2,3. The structural variations associated with schizophrenia can involve several genes and the phenotypic syndromes, or the ‘genomic disorders’, have not yet been characterized4. Single nucleotide polymorphism (SNP)-based genome-wide association studies with the potential to implicate individual genes in complex diseases may reveal underlying biological pathways. Here we combined SNP data from several large genome-wide scans and followed up the most significant association signals. We found significant association with several markers spanning the major histocompatibility complex (MHC) region on chromosome 6p21.3-22.1, a marker located upstream of the neurogranin gene (NRGN) on 11q24.2 and a marker in intron four of transcription factor 4 (TCF4) on 18q21.2. Our findings implicating the MHC region are consistent with an immune component to schizophrenia risk, whereas the association with NRGN and TCF4 points to perturbation of pathways involved in brain development, memory and cognition.

With the advent of large genomic data sets, geneticists can examine at a new level the influence of genes on behaviour. Two groups have conducted genome-wide association studies involving lung cancer, and both find that sequences in the nicotinic acetylcholine receptor subunit gene cluster contribute susceptibility, although the groups took different paths to this result. Hung et al. suggest that this susceptibility is not related to smoking status or frequency, and show association with a specific amino acid change. Thorgeirsson et al. find that alleles present in a cluster of nicotinic acid receptor genes do not influence whether or not a person smokes, but do affect the number of cigarettes smoked per day, and are therefore also associated with risk of lung cancer and peripheral arterial disease. Either way, the possible potential of nicotinic acetylcholine receptors as drug targets is underlined. A genome-wide association study involving lung cancer finds that genetic sequences in the nicotinic acetylcholine receptor subunit gene cluster contribute to susceptibility. This paper finds that alleles present in a cluster of nicotinic acid receptor genes affect smoking quantity in European samples, and are therefore also associated with risk of lung cancer and peripheral arterial disease. Smoking is a leading cause of preventable death, causing about 5 million premature deaths worldwide each year1,2. Evidence for genetic influence on smoking behaviour and nicotine dependence (ND)3,4,5,6,7,8 has prompted a search for susceptibility genes. Furthermore, assessing the impact of sequence variants on smoking-related diseases is important to public health9,10. Smoking is the major risk factor for lung cancer (LC)11,12,13,14 and is one of the main risk factors for peripheral arterial disease (PAD)15,16,17. Here we identify a common variant in the nicotinic acetylcholine receptor gene cluster on chromosome 15q24 with an effect on smoking quantity, ND and the risk of two smoking-related diseases in populations of European descent. The variant has an effect on the number of cigarettes smoked per day in our sample of smokers. The same variant was associated with ND in a previous genome-wide association study that used low-quantity smokers as controls18,19, and with a similar approach we observe a highly significant association with ND. A comparison of cases of LC and PAD with population controls each showed that the variant confers risk of LC and PAD. The findings provide a case study of a gene–environment interaction20, highlighting the role of nicotine addiction in the pathology of other serious diseases.

The restless legs syndrome (RLS) is a common neurologic disorder characterized by an irresistible urge to move the legs. It is a major cause of sleep disruption. Periodic limb movements in sleep are detectable in most patients with RLS and represent an objective physiological metric.

Recently, we identified neuregulin 1 (NRG1) as a susceptibility gene for schizophrenia in the Icelandic population, by a combined linkage and association approach. Here, we report the first study evaluating the relevance of NRG1 to schizophrenia in a population outside Iceland. Markers representing a core at-risk haplotype found in Icelanders at the 5′ end of the NRG1 gene were genotyped in 609 unrelated Scottish patients and 618 unrelated Scottish control individuals. This haplotype consisted of five SNP markers and two microsatellites, which all appear to be in strong linkage disequilibrium. For the Scottish patients and control subjects, haplotype frequencies were estimated by maximum likelihood, using the expectation-maximization algorithm. The frequency of the seven-marker haplotype among the Scottish patients was significantly greater than that among the control subjects (10.2% vs. 5.9%, P=.00031). The estimated risk ratio was 1.8, which is in keeping with our report of unrelated Icelandic patients (2.1). Three of the seven markers in the haplotype gave single-point P values ranging from .000064 to .0021 for the allele contributing to the at-risk haplotype. This direct replication of haplotype association in a second population further implicates NRG1 as a factor that contributes to the etiology of schizophrenia. Recently, we identified neuregulin 1 (NRG1) as a susceptibility gene for schizophrenia in the Icelandic population, by a combined linkage and association approach. Here, we report the first study evaluating the relevance of NRG1 to schizophrenia in a population outside Iceland. Markers representing a core at-risk haplotype found in Icelanders at the 5′ end of the NRG1 gene were genotyped in 609 unrelated Scottish patients and 618 unrelated Scottish control individuals. This haplotype consisted of five SNP markers and two microsatellites, which all appear to be in strong linkage disequilibrium. For the Scottish patients and control subjects, haplotype frequencies were estimated by maximum likelihood, using the expectation-maximization algorithm. The frequency of the seven-marker haplotype among the Scottish patients was significantly greater than that among the control subjects (10.2% vs. 5.9%, P=.00031). The estimated risk ratio was 1.8, which is in keeping with our report of unrelated Icelandic patients (2.1). Three of the seven markers in the haplotype gave single-point P values ranging from .000064 to .0021 for the allele contributing to the at-risk haplotype. This direct replication of haplotype association in a second population further implicates NRG1 as a factor that contributes to the etiology of schizophrenia.

Deletions within the neurexin 1 gene (NRXN1; 2p16.3) are associated with autism and have also been reported in two families with schizophrenia. We examined NRXN1, and the closely related NRXN2 and NRXN3 genes, for copy number variants (CNVs) in 2977 schizophrenia patients and 33 746 controls from seven European populations (Iceland, Finland, Norway, Germany, The Netherlands, Italy and UK) using microarray data. We found 66 deletions and 5 duplications in NRXN1, including a de novo deletion: 12 deletions and 2 duplications occurred in schizophrenia cases (0.47%) compared to 49 and 3 (0.15%) in controls. There was no common breakpoint and the CNVs varied from 18 to 420 kb. No CNVs were found in NRXN2 or NRXN3. We performed a Cochran–Mantel–Haenszel exact test to estimate association between all CNVs and schizophrenia (P = 0.13; OR = 1.73; 95% CI 0.81–3.50). Because the penetrance of NRXN1 CNVs may vary according to the level of functional impact on the gene, we next restricted the association analysis to CNVs that disrupt exons (0.24% of cases and 0.015% of controls). These were significantly associated with a high odds ratio (P = 0.0027; OR 8.97, 95% CI 1.8–51.9). We conclude that NRXN1 deletions affecting exons confer risk of schizophrenia.

Circulating proteins are vital in human health and disease and are frequently used as biomarkers for clinical decision-making or as targets for pharmacological intervention. Here, we map and replicate protein quantitative trait loci (pQTL) for 90 cardiovascular proteins in over 30,000 individuals, resulting in 451 pQTLs for 85 proteins. For each protein, we further perform pathway mapping to obtain trans-pQTL gene and regulatory designations. We substantiate these regulatory findings with orthogonal evidence for trans-pQTLs using mouse knockdown experiments (ABCA1 and TRIB1) and clinical trial results (chemokine receptors CCR2 and CCR5), with consistent regulation. Finally, we evaluate known drug targets, and suggest new target candidates or repositioning opportunities using Mendelian randomization. This identifies 11 proteins with causal evidence of involvement in human disease that have not previously been targeted, including EGF, IL-16, PAPPA, SPON1, F3, ADM, CASP-8, CHI3L1, CXCL16, GDF15 and MMP-12. Taken together, these findings demonstrate the utility of large-scale mapping of the genetics of the proteome and provide a resource for future precision studies of circulating proteins in human health. Folkersen et al. report the first results from the SCALLOP consortium, a collaborative framework for pQTL mapping and biomarker analysis of proteins on the Olink platform. A total of 315 primary and 136 secondary pQTLs for 85 circulating cardiovascular proteins from over 30,000 individuals were identified and replicated to yield new insights for translational studies and drug development.