Compelling evidence in Caucasian populations suggests a role for copy-number variations (CNVs) in autism spectrum disorder (ASD) and schizophrenia (SCZ). We analyzed 1,108 ASD cases, 2,458 SCZ cases, and 2,095 controls in a Japanese population and confirmed an increased burden of rare exonic CNVs in both disorders. Clinically significant (or pathogenic) CNVs, including those at 29 loci common to both disorders, were found in about 8% of ASD and SCZ cases, which was significantly higher than in controls. Phenotypic analysis revealed an association between clinically significant CNVs and intellectual disability. Gene set analysis showed significant overlap of biological pathways in both disorders including oxidative stress response, lipid metabolism/modification, and genomic integrity. Finally, based on bioinformatics analysis, we identified multiple disease-relevant genes in eight well-known ASD/SCZ-associated CNV loci (e.g., 22q11.2, 3q29). Our findings suggest an etiological overlap of ASD and SCZ and provide biological insights into these disorders.

Abstract Recent genetic studies have found common genomic risk variants among psychiatric disorders, strongly suggesting the overlaps in their molecular and cellular mechanism. Our research group identified the variant in ASTN2 as one of the candidate risk factors across these psychiatric disorders by whole-genome copy number variation analysis. However, the alterations in the human neuronal cells resulting from ASTN2 variants identified in patients remain unknown. To address this, we used patient-derived and genome-edited iPS cells with ASTN2 deletion; cells were further differentiated into neuronal cells. A comprehensive gene expression analysis using genome-edited iPS cells with variants on both alleles revealed that the expression level of ZNF558 , a gene specifically expressed in human forebrain neural progenitor cells, was greatly reduced in ASTN2 -deleted neuronal cells. Furthermore, the expression of the mitophagy-related gene SPATA18 , which is repressed by ZNF558 , and mitophagy activity were increased in ASTN2 -deleted neuronal cells. These phenotypes were also detected in neuronal cells differentiated from patient-derived iPS cells with heterozygous ASTN2 deletion. Our results suggest that ASTN2 deletion is related to the common pathogenic mechanism of psychiatric disorders by regulating mitophagy via ZNF558 .

Psychiatric disorders are highly inheritable, and most psychiatric disorders exhibit genetic overlap. Recent studies associated the 3q29 recurrent deletion with schizophrenia (SCZ) and autism spectrum disorder (ASD). In this study, we investigated the association of genes in the 3q29 region with SCZ and ASD.

Aim Autism spectrum disorder (ASD) is a genetically and phenotypically heterogeneous neurodevelopmental disorder with a strong genetic basis. Conducting the first comprehensive whole‐genome sequencing (WGS) analysis of Japanese ASD trios, this study aimed to elucidate the clinical significance of pathogenic variants and enhance the understanding of ASD pathogenesis. Methods WGS was performed on 57 Japanese patients with ASD and their parents, investigating variants ranging from single‐nucleotide variants to structural variants (SVs), short tandem repeats (STRs), mitochondrial variants, and polygenic risk score (PRS). Results Potentially pathogenic variants that could explain observed phenotypes were identified in 18 patients (31.6%) overall and in 10 of 23 patients (43.5%) with comorbid intellectual developmental disorder (IDD). De novo variants in PTEN , CHD7 , and HNRNPH2 were identified in patients referred for genetic counseling who exhibited previously reported phenotypes, including one patient with ASD who had profound IDD and macrocephaly with PTEN L320S. Analysis of the AlphaFold3 protein structure indicated potential inhibition of intramolecular interactions within PTEN. SV analysis identified deletions in ARHGAP11B and TMLHE. A pathogenic de novo mitochondrial variant was identified in a patient with ASD who had a history of encephalitis and cognitive decline. GO enrichment analysis of genes with nonsense variants and missense variants (Missense badness, PolyPhen‐2, and Constraint >1) showed associations with regulation of growth and ATP‐dependent chromatin remodeler activity. No reportable results were obtained in the analysis of STR and PRS. Conclusion Characterizing the comprehensive genetic architecture and phenotypes of ASD is a fundamental step towards unraveling its complex biology.