Abstract Genetic variants that inactivate protein-coding genes are a powerful source of information about the phenotypic consequences of gene disruption: genes that are crucial for the function of an organism will be depleted of such variants in natural populations, whereas non-essential genes will tolerate their accumulation. However, predicted loss-of-function variants are enriched for annotation errors, and tend to be found at extremely low frequencies, so their analysis requires careful variant annotation and very large sample sizes 1 . Here we describe the aggregation of 125,748 exomes and 15,708 genomes from human sequencing studies into the Genome Aggregation Database (gnomAD). We identify 443,769 high-confidence predicted loss-of-function variants in this cohort after filtering for artefacts caused by sequencing and annotation errors. Using an improved model of human mutation rates, we classify human protein-coding genes along a spectrum that represents tolerance to inactivation, validate this classification using data from model organisms and engineered human cells, and show that it can be used to improve the power of gene discovery for both common and rare diseases.

Abstract Population isolates such as those in Finland benefit genetic research because deleterious alleles are often concentrated on a small number of low-frequency variants (0.1% ≤ minor allele frequency < 5%). These variants survived the founding bottleneck rather than being distributed over a large number of ultrarare variants. Although this effect is well established in Mendelian genetics, its value in common disease genetics is less explored 1,2 . FinnGen aims to study the genome and national health register data of 500,000 Finnish individuals. Given the relatively high median age of participants (63 years) and the substantial fraction of hospital-based recruitment, FinnGen is enriched for disease end points. Here we analyse data from 224,737 participants from FinnGen and study 15 diseases that have previously been investigated in large genome-wide association studies (GWASs). We also include meta-analyses of biobank data from Estonia and the United Kingdom. We identified 30 new associations, primarily low-frequency variants, enriched in the Finnish population. A GWAS of 1,932 diseases also identified 2,733 genome-wide significant associations (893 phenome-wide significant (PWS), P < 2.6 × 10 –11 ) at 2,496 (771 PWS) independent loci with 807 (247 PWS) end points. Among these, fine-mapping implicated 148 (73 PWS) coding variants associated with 83 (42 PWS) end points. Moreover, 91 (47 PWS) had an allele frequency of <5% in non-Finnish European individuals, of which 62 (32 PWS) were enriched by more than twofold in Finland. These findings demonstrate the power of bottlenecked populations to find entry points into the biology of common diseases through low-frequency, high impact variants.

Background Ciclosporin and infliximab are potential rescue treatments to avoid colectomy in patients with acute severe ulcerative colitis refractory to intravenous corticosteroids. We compared the efficacy and safety of these drugs for this indication. Methods In this parallel, open-label, randomised controlled trial, patients were aged at least 18 years, had an acute severe flare of ulcerative colitis defined by a Lichtiger score greater than 10 points, and had been given an unsuccessful course of high-dose intravenous steroids. None of the patients had previously received ciclosporin or infliximab. Between June 1, 2007, and Aug 31, 2010, patients at 27 European centres were randomly assigned (via computer-derived permutation tables; 1:1) to receive either intravenous ciclosporin (2 mg/kg per day for 1 week, followed by oral drug until day 98) or infliximab (5 mg/kg on days 0, 14, and 42). In both groups, azathioprine was started at day 7 in patients with a clinical response. Neither patients nor investigators were masked to study treatment. The primary efficacy outcome was treatment failure defined by absence of a clinical response at day 7, a relapse between day 7 and day 98, absence of steroid-free remission at day 98, a severe adverse event leading to treatment interruption, colectomy, or death. Analysis was by intention to treat. This trial is registered with EudraCT (2006-005299-42) and ClinicalTrials.gov (NCT00542152). Findings 115 patients were randomly assigned; 58 patients were allocated to receive ciclosporin and 57 to receive infliximab. Treatment failure occurred in 35 (60%) patients given ciclosporin and 31 (54%) given infliximab (absolute risk difference 6%; 95% CI −7 to 19; p=0·52). Nine (16%) patients in the ciclosporin group and 14 (25%) in the infliximab group had severe adverse events. Interpretation Ciclosporin was not more effective than infliximab in patients with acute severe ulcerative colitis refractory to intravenous steroids. In clinical practice, treatment choice should be guided by physician and centre experience. Funding Association François Aupetit, Société Nationale Française de Gastroentérologie, and the International Organization for the study of Inflammatory Bowel Disease.

Correlation of endoscopic Crohn's disease activity with fecal calprotectin and lactoferrin is insufficiently studied. We evaluated the clinical significance of these neutrofil-derived proteins in assessment of Crohn's disease activity by comparing them with endoscopic disease activity and with Crohn's disease activity index (CDAI) and serum CRP.A total of 77 CD patients underwent one or more ileocolonoscopies (n = 106) with scoring of Crohn's disease index of severity (CDEIS). Patients provided stool samples for calprotectin and lactoferrin measurements and blood samples for CRP. Clinical activity was based on the CDAI.Both fecal calprotectin and lactoferrin correlated significantly with CDEIS (Spearman's r 0.729 and 0.773, P < 0.001). With a cutoff level of 200 microg/g for a raised fecal calprotectin concentration, sensitivity was 70%, specificity 92%, positive predictive value (PPV) 94%, and negative predictive value (NPV) 61% in predicting endoscopically active disease (CDEIS >/= 3). A fecal lactoferrin concentration of 10 microg/g as the cutoff value gave a sensitivity, specificity, PPV, and NPV of 66%, 92%, 94%, and 59%. Sensitivity of CDAI >/= 150 to detect endoscopically active disease was only 27%, specificity 94%, PPV 91%, and NPV 40%. A raised serum CRP (> 5 mg/l) gave a sensitivity, specificity, PPV, and NPV of 48%, 91%, 91%, and 48%.For evaluation of Crohn's disease activity, based on endoscopic findings, more sensitive surrogate markers than is CDAI or CRP are fecal calprotectin and lactoferrin. These prove to be useful tools for estimation of disease activity in Crohn's disease.

Primary sclerosing cholangitis (PSC) is an orphan hepatobiliary disorder associated with inflammatory bowel disease (IBD). We aimed to estimate the risk of disease progression based on distinct clinical phenotypes in a large international cohort of patients with PSC.

Background & AimsAutoimmune hepatitis (AIH) is a chronic liver disease associated with cirrhosis and liver failure. Corticosteroid therapy induces long-term remission but has many side effects. We compared the effects of budesonide (a steroid that is rapidly metabolized, with low systemic exposure) and prednisone, both in combination with azathioprine.MethodsWe performed a 6-month, prospective, double-blind, randomized, active-controlled, multicenter, phase IIb trial of patients with AIH without evidence of cirrhosis who were given budesonide (3 mg, three times daily or twice daily) or prednisone (40 mg/d, tapered to 10 mg/d); patients also received azathioprine (1–2 mg/kg/d). Treatment was followed by a 6-month, open-label phase during which all patients received budesonide in addition to azathioprine. The primary end point was complete biochemical remission, defined as normal serum levels of aspartate aminotransferase and alanine aminotransferase, without predefined steroid-specific side effects, at 6 months.ResultsThe primary end point was achieved in 47/100 patients given budesonide (47.0%) and in 19/103 patients given prednisone (18.4%) (P < .001; 97.5% 1-side confidence interval [CI] = 16.2). At 6 months, complete biochemical remission occurred in 60% of the patients given budesonide versus 38.8% of those given prednisone (P = .001; CI: 7.7); 72.0% of those in the budesonide group did not develop steroid-specific side effects versus 46.6% in the prednisone group (P < .001; CI = 12.3). Among 87 patients who were initially given prednisone and then received budesonide after 6 months, steroid-specific side effects decreased from 44.8% to 26.4% at month 12 (P < .002).ConclusionsOral budesonide, in combination with azathioprine, induces and maintains remission in patients with noncirrhotic AIH, with a low rate of steroid-specific side effects. Autoimmune hepatitis (AIH) is a chronic liver disease associated with cirrhosis and liver failure. Corticosteroid therapy induces long-term remission but has many side effects. We compared the effects of budesonide (a steroid that is rapidly metabolized, with low systemic exposure) and prednisone, both in combination with azathioprine. We performed a 6-month, prospective, double-blind, randomized, active-controlled, multicenter, phase IIb trial of patients with AIH without evidence of cirrhosis who were given budesonide (3 mg, three times daily or twice daily) or prednisone (40 mg/d, tapered to 10 mg/d); patients also received azathioprine (1–2 mg/kg/d). Treatment was followed by a 6-month, open-label phase during which all patients received budesonide in addition to azathioprine. The primary end point was complete biochemical remission, defined as normal serum levels of aspartate aminotransferase and alanine aminotransferase, without predefined steroid-specific side effects, at 6 months. The primary end point was achieved in 47/100 patients given budesonide (47.0%) and in 19/103 patients given prednisone (18.4%) (P < .001; 97.5% 1-side confidence interval [CI] = 16.2). At 6 months, complete biochemical remission occurred in 60% of the patients given budesonide versus 38.8% of those given prednisone (P = .001; CI: 7.7); 72.0% of those in the budesonide group did not develop steroid-specific side effects versus 46.6% in the prednisone group (P < .001; CI = 12.3). Among 87 patients who were initially given prednisone and then received budesonide after 6 months, steroid-specific side effects decreased from 44.8% to 26.4% at month 12 (P < .002). Oral budesonide, in combination with azathioprine, induces and maintains remission in patients with noncirrhotic AIH, with a low rate of steroid-specific side effects.

Arno Palotie, Verneri Anttila and colleagues report a genome-wide association study of migraine. They identify a variant on chromosome 8q22.1 associated with risk of migraine. Migraine is a common episodic neurological disorder, typically presenting with recurrent attacks of severe headache and autonomic dysfunction. Apart from rare monogenic subtypes, no genetic or molecular markers for migraine have been convincingly established. We identified the minor allele of rs1835740 on chromosome 8q22.1 to be associated with migraine (P = 5.38 × 10−9, odds ratio = 1.23, 95% CI 1.150–1.324) in a genome-wide association study of 2,731 migraine cases ascertained from three European headache clinics and 10,747 population-matched controls. The association was replicated in 3,202 cases and 40,062 controls for an overall meta-analysis P value of 1.69 × 10−11 (odds ratio = 1.18, 95% CI 1.127–1.244). rs1835740 is located between MTDH (astrocyte elevated gene 1, also known as AEG-1) and PGCP (encoding plasma glutamate carboxypeptidase). In an expression quantitative trait study in lymphoblastoid cell lines, transcript levels of the MTDH were found to have a significant correlation to rs1835740 (P = 3.96 × 10−5, permuted threshold for genome-wide significance 7.7 × 10−5). To our knowledge, our data establish rs1835740 as the first genetic risk factor for migraine.

Summary Background : Irritable bowel syndrome is a gastrointestinal disorder of unknown aetiology. The effect of probiotics in this syndrome remains unclear. Aim : To investigate whether a probiotic mixture containing Lactobacillus rhamnosus GG, L. rhamnosus LC705, Bifidobacterium breve Bb99 and Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii JS is effective in alleviating irritable bowel syndrome symptoms. Methods : A total of 103 patients fulfilling the Rome I or II criteria took part in this 6‐month, randomized, double‐blind placebo‐controlled trial. The patients received a probiotic capsule or a placebo capsule daily. Gastrointestinal symptoms and bowel habits were recorded. Results : At the end the total symptom score (abdominal pain + distension + flatulence + borborygmi) was 7.7 (95% CI: −13.9 to −1.6) points lower in the probiotic group ( P = 0.015). This represents a median reduction of 42% in the symptom score of the probiotic group compared with 6% in the placebo group. In individual symptoms, borborygmi was milder in the probiotic group ( P = 0.008), and for the rest of the symptoms there was a non‐significant trend. Conclusions : The results indicate that this probiotic mixture is effective in alleviating irritable bowel syndrome symptoms. Considering the high prevalence of irritable bowel syndrome and the lack of effective therapies, even a slight reduction in symptoms could have positive public health consequences.

Arn van den Maagdenberg and colleagues report a genome-wide association analysis for migraine without aura, the most common form of migraine. They identify two loci that are newly associated with migraine without aura. Migraine without aura is the most common form of migraine, characterized by recurrent disabling headache and associated autonomic symptoms. To identify common genetic variants associated with this migraine type, we analyzed genome-wide association data of 2,326 clinic-based German and Dutch individuals with migraine without aura and 4,580 population-matched controls. We selected SNPs from 12 loci with 2 or more SNPs associated with P values of <1 × 10−5 for replication testing in 2,508 individuals with migraine without aura and 2,652 controls. SNPs at two of these loci showed convincing replication: at 1q22 (in MEF2D; replication P = 4.9 × 10−4; combined P = 7.06 × 10−11) and at 3p24 (near TGFBR2; replication P = 1.0 × 10−4; combined P = 1.17 × 10−9). In addition, SNPs at the PHACTR1 and ASTN2 loci showed suggestive evidence of replication (P = 0.01; combined P = 3.20 × 10−8 and P = 0.02; combined P = 3.86 × 10−8, respectively). We also replicated associations at two previously reported migraine loci in or near TRPM8 and LRP1. This study identifies the first susceptibility loci for migraine without aura, thereby expanding our knowledge of this debilitating neurological disorder.

Faecal calprotectin and lactoferrin increasingly serve as surrogate markers of disease activity in IBD. Data on the correlation of these markers with simple endoscopic score for Crohn's disease (SES-CD) and with histological findings are as yet limited. Aim To study the correlation of faecal calprotectin and lactoferrin with SES-CD and histology.During 87 consecutive ileocolonoscopies, SES-CD was calculated and biopsy specimens were obtained from the ileum, colon and rectum. Faecal calprotectin and lactoferrin were measured.In ileocolonic or colonic disease, both faecal calprotectin and lactoferrin correlated significantly with colon SES-CD (P < 0.001) and colon histology (P < 0.001). In patients with normal calprotectin or lactoferrin levels, endoscopic and histology scores were significantly lower than in those with elevated concentrations (P < 0.001). In ileal CD, ileal SES-CD correlated with histology (P < 0.001), but not with faecal calprotectin (P = 0.161) or lactoferrin (P = 0.448).In ileocolonic and colonic disease, endoscopic score SES-CD and histological findings correlated significantly with faecal calprotectin and lactoferrin. A normal faecal-marker concentration was a reliable surrogate marker for endoscopically and histologically inactive CD. Ileal endoscopic score and histological findings failed, however, to correlate with faecal markers.