Genome-wide association studies (GWAS) have identified many risk loci for complex diseases, but effect sizes are typically small and information on the underlying biological processes is often lacking. Associations with metabolic traits as functional intermediates can overcome these problems and potentially inform individualized therapy. Here we report a comprehensive analysis of genotype-dependent metabolic phenotypes using a GWAS with non-targeted metabolomics. We identified 37 genetic loci associated with blood metabolite concentrations, of which 25 show effect sizes that are unusually high for GWAS and account for 10–60% differences in metabolite levels per allele copy. Our associations provide new functional insights for many disease-related associations that have been reported in previous studies, including those for cardiovascular and kidney disorders, type 2 diabetes, cancer, gout, venous thromboembolism and Crohn’s disease. The study advances our knowledge of the genetic basis of metabolic individuality in humans and generates many new hypotheses for biomedical and pharmaceutical research. The interaction of genetic predispositions with environmental factors is key to the pathogenesis of complex diseases. A promising approach to understanding this relationship combines a genome-wide association study (GWAS) with the analysis of blood metabolites as functional intermediate phenotypes. The potential of this method is demonstrated by a large-scale cooperation combining data from the German KORA F4 and the British TwinsUK population studies. GWAS data, together with non-targeted metabolomics covering 60 biochemical pathways in 2,820 individuals, have identified 37 genetic loci associated with blood metabolite concentrations, 25 of them with unusually high effect sizes for a GWAS. These associations provide new functional insights for many previously reported associations, including those for cardiovascular and kidney disorders, type 2 diabetes, cancer, gout, venous thromboembolism and Crohn's disease.

While there have been studies exploring regulatory variation in one or more tissues, the complexity of tissue-specificity in multiple primary tissues is not yet well understood. We explore in depth the role of cis-regulatory variation in three human tissues: lymphoblastoid cell lines (LCL), skin, and fat. The samples (156 LCL, 160 skin, 166 fat) were derived simultaneously from a subset of well-phenotyped healthy female twins of the MuTHER resource. We discover an abundance of cis-eQTLs in each tissue similar to previous estimates (858 or 4.7% of genes). In addition, we apply factor analysis (FA) to remove effects of latent variables, thus more than doubling the number of our discoveries (1,822 eQTL genes). The unique study design (Matched Co-Twin Analysis—MCTA) permits immediate replication of eQTLs using co-twins (93%–98%) and validation of the considerable gain in eQTL discovery after FA correction. We highlight the challenges of comparing eQTLs between tissues. After verifying previous significance threshold-based estimates of tissue-specificity, we show their limitations given their dependency on statistical power. We propose that continuous estimates of the proportion of tissue-shared signals and direct comparison of the magnitude of effect on the fold change in expression are essential properties that jointly provide a biologically realistic view of tissue-specificity. Under this framework we demonstrate that 30% of eQTLs are shared among the three tissues studied, while another 29% appear exclusively tissue-specific. However, even among the shared eQTLs, a substantial proportion (10%–20%) have significant differences in the magnitude of fold change between genotypic classes across tissues. Our results underline the need to account for the complexity of eQTL tissue-specificity in an effort to assess consequences of such variants for complex traits.

Martin Tobin and colleagues report a meta-analysis of 23 genome-wide association studies for pulmonary function. They identify 16 loci newly associated with variation in two cross-sectional measures of lung function, used to define airway obstruction and to grade the severity of obstruction. Pulmonary function measures reflect respiratory health and are used in the diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease. We tested genome-wide association with forced expiratory volume in 1 second and the ratio of forced expiratory volume in 1 second to forced vital capacity in 48,201 individuals of European ancestry with follow up of the top associations in up to an additional 46,411 individuals. We identified new regions showing association (combined P < 5 × 10−8) with pulmonary function in or near MFAP2, TGFB2, HDAC4, RARB, MECOM (also known as EVI1), SPATA9, ARMC2, NCR3, ZKSCAN3, CDC123, C10orf11, LRP1, CCDC38, MMP15, CFDP1 and KCNE2. Identification of these 16 new loci may provide insight into the molecular mechanisms regulating pulmonary function and into molecular targets for future therapy to alleviate reduced lung function.

Gudmar Thorleifsson and colleagues report a genome-wide association study for primary open angle glaucoma, identifying a susceptibility locus near CAV1 and CAV2. We conducted a genome-wide association study for primary open-angle glaucoma (POAG) in 1,263 affected individuals (cases) and 34,877 controls from Iceland. We identified a common sequence variant at 7q31 (rs4236601[A], odds ratio (OR) = 1.36, P = 5.0 × 10−10). We then replicated the association in sample sets of 2,175 POAG cases and 2,064 controls from Sweden, the UK and Australia (combined OR = 1.18, P = 0.0015) and in 299 POAG cases and 580 unaffected controls from Hong Kong and Shantou, China (combined OR = 5.42, P = 0.0021). The risk variant identified here is located close to CAV1 and CAV2, both of which are expressed in the trabecular meshwork and retinal ganglion cells that are involved in the pathogenesis of POAG.

Direct and selective: Supported gold–palladium nanoparticles are active for the oxidation of methane, giving a high selectivity for the formation of methyl hydroperoxide and methanol, using hydrogen peroxide as the oxidant (see picture). The optimal methanol selectivity is achieved by performing the reaction in the presence of hydrogen peroxide that has been generated in situ from hydrogen and oxygen.

TwinsUK is a nation-wide registry of volunteer twins in the United Kingdom, with about 12,000 registered twins (83% female, equal number of monozygotic and dizygotic twins, predominantly middle-aged and older). Over the last 20 years, questionnaire and blood/urine/tissue samples have been collected on over 7,000 subjects, as well as three comprehensive phenotyping assessments in the clinical facilities of the Department of Twin Research and Genetic Epidemiology, King's College London. The primary focus of study has been the genetic basis of healthy aging process and complex diseases, including cardiovascular, metabolic, musculoskeletal, and ophthalmologic disorders. Alongside the detailed clinical, biochemical, behavioral, and socio-economic characterization of the study population, the major strength of TwinsUK is availability of several 'omics' technologies for the participants. These include genome-wide scans of single nucleotide variants, next-generation sequencing, exome sequencing, epigenetic markers (MeDIP sequencing), gene expression arrays and RNA sequencing, telomere length measures, metabolomic profiles, and gut flora microbiomics. The scientific community now can freely access parts of the phenotype data from the 'TwinsUK', and interested researchers are encouraged to contact us via our Web site (www.twinsuk.ac.uk) for future collaborations.

The UK's largest registry of adult twins, or TwinsUK Registry, started in 1992 and encompasses about 12 000 volunteer twins from all over the United Kingdom. More than 70% of the registered twins have filled at least one detailed health questionnaire and about half of them undergone a baseline comprehensive assessment and two follow-up clinical evaluations. The most recent follow-up visit, known as Healthy Ageing Twin Study (HATS), involved 3125 female twins aged >40 years with at least one previous clinical assessment to enable inspection of longitudinal changes in ageing traits and their genetic and environmental components. The study benefits from several state-of-the-art OMICs studies including genome-wide association, next-generation genome and transcriptome sequencing, and epigenetic and metabolomic profiles. This makes our cohort as one of the most deeply phenotyped and genotyped in the world. Several collaborative projects in the field of epidemiology of complex disorders are ongoing in our cohort and interested researchers are encouraged to get in contact for future collaborations.