Early detection has the potential to reduce cancer mortality, but an effective screening test must demonstrate asymptomatic cancer detection years before conventional diagnosis in a longitudinal study. In the Taizhou Longitudinal Study (TZL), 123,115 healthy subjects provided plasma samples for long-term storage and were then monitored for cancer occurrence. Here we report the preliminary results of PanSeer, a noninvasive blood test based on circulating tumor DNA methylation, on TZL plasma samples from 605 asymptomatic individuals, 191 of whom were later diagnosed with stomach, esophageal, colorectal, lung or liver cancer within four years of blood draw. We also assay plasma samples from an additional 223 cancer patients, plus 200 primary tumor and normal tissues. We show that PanSeer detects five common types of cancer in 88% (95% CI: 80–93%) of post-diagnosis patients with a specificity of 96% (95% CI: 93–98%), We also demonstrate that PanSeer detects cancer in 95% (95% CI: 89–98%) of asymptomatic individuals who were later diagnosed, though future longitudinal studies are required to confirm this result. These results demonstrate that cancer can be non-invasively detected up to four years before current standard of care. Patients whose disease is diagnosed in its early stages have better outcomes. In this study, the authors develop a non invasive blood test based on circulating tumor DNA methylation that can potentially detect cancer occurrence even in asymptomatic patients.

To date, most genome-wide association studies (GWAS) and studies of fine-scale population structure have been conducted primarily on Europeans. Han Chinese, the largest ethnic group in the world, composing 20% of the entire global human population, is largely underrepresented in such studies. A well-recognized challenge is the fact that population structure can cause spurious associations in GWAS. In this study, we examined population substructures in a diverse set of over 1700 Han Chinese samples collected from 26 regions across China, each genotyped at ∼160K single-nucleotide polymorphisms (SNPs). Our results showed that the Han Chinese population is intricately substructured, with the main observed clusters corresponding roughly to northern Han, central Han, and southern Han. However, simulated case-control studies showed that genetic differentiation among these clusters, although very small (FST = 0.0002 ∼0.0009), is sufficient to lead to an inflated rate of false-positive results even when the sample size is moderate. The top two SNPs with the greatest frequency differences between the northern Han and southern Han clusters (FST > 0.06) were found in the FADS2 gene, which associates with the fatty acid composition in phospholipids, and in the HLA complex P5 gene (HCP5), which associates with HIV infection, psoriasis, and psoriatic arthritis. Ingenuity Pathway Analysis (IPA) showed that most differentiated genes among clusters are involved in cardiac arteriopathy (p < 10−101). These signals indicating significant differences among Han Chinese subpopulations should be carefully explained in case they are also detected in association studies, especially when sample sources are diverse. To date, most genome-wide association studies (GWAS) and studies of fine-scale population structure have been conducted primarily on Europeans. Han Chinese, the largest ethnic group in the world, composing 20% of the entire global human population, is largely underrepresented in such studies. A well-recognized challenge is the fact that population structure can cause spurious associations in GWAS. In this study, we examined population substructures in a diverse set of over 1700 Han Chinese samples collected from 26 regions across China, each genotyped at ∼160K single-nucleotide polymorphisms (SNPs). Our results showed that the Han Chinese population is intricately substructured, with the main observed clusters corresponding roughly to northern Han, central Han, and southern Han. However, simulated case-control studies showed that genetic differentiation among these clusters, although very small (FST = 0.0002 ∼0.0009), is sufficient to lead to an inflated rate of false-positive results even when the sample size is moderate. The top two SNPs with the greatest frequency differences between the northern Han and southern Han clusters (FST > 0.06) were found in the FADS2 gene, which associates with the fatty acid composition in phospholipids, and in the HLA complex P5 gene (HCP5), which associates with HIV infection, psoriasis, and psoriatic arthritis. Ingenuity Pathway Analysis (IPA) showed that most differentiated genes among clusters are involved in cardiac arteriopathy (p < 10−101). These signals indicating significant differences among Han Chinese subpopulations should be carefully explained in case they are also detected in association studies, especially when sample sources are diverse.

Poor oral health has been linked with an increased risk of esophageal squamous cell carcinoma (ESCC). We investigated whether alteration of oral microbiota is associated with ESCC risk. Fasting saliva samples were collected from 87 incident and histopathologicallly diagnosed ESCC cases, 63 subjects with dysplasia and 85 healthy controls. All subjects were also interviewed with a questionnaire. V3–V4 region of 16S rRNA was amplified and sequenced by 454-pyrosequencing platform. Carriage of each genus was compared by means of multivariate-adjusted odds ratios derived from logistic regression model. Relative abundance was compared using Metastats method. Beta diversity was estimated using Unifrac and weighted Unifrac distances. Principal coordinate analysis (PCoA) was applied to ordinate dissimilarity matrices. Multinomial logistic regression was used to compare the coordinates between different groups. ESCC subjects had an overall decreased microbial diversity compared to control and dysplasia subjects (P<0.001). Decreased carriage of genera Lautropia, Bulleidia, Catonella, Corynebacterium, Moryella, Peptococcus and Cardiobacterium were found in ESCC subjects compared to non-ESCC subjects. Multinomial logistic regression analyses on PCoA coordinates also revealed that ESCC subjects had significantly different levels for several coordinates compared to non-ESCC subjects. In conclusion, we observed a correlation between altered salivary bacterial microbiota and ESCC risk. The results of our study on the saliva microbiome are of particular interest as it reflects the shift in microbial communities. Further studies are warranted to verify this finding, and if being verified, to explore the underlying mechanisms.

Fingerprints are of long-standing practical and cultural interest, but little is known about the mechanisms that underlie their variation. Using genome-wide scans in Han Chinese cohorts, we identified 18 loci associated with fingerprint type across the digits, including a genetic basis for the long-recognized "pattern-block" correlations among the middle three digits. In particular, we identified a variant near EVI1 that alters regulatory activity and established a role for EVI1 in dermatoglyph patterning in mice. Dynamic EVI1 expression during human development supports its role in shaping the limbs and digits, rather than influencing skin patterning directly. Trans-ethnic meta-analysis identified 43 fingerprint-associated loci, with nearby genes being strongly enriched for general limb development pathways. We also found that fingerprint patterns were genetically correlated with hand proportions. Taken together, these findings support the key role of limb development genes in influencing the outcome of fingerprint patterning.

Abstract It is a long standing question as to which genes define the characteristic facial features among different ethnic groups. In this study, we use Uyghurs, an ancient admixed population to query the genetic bases why Europeans and Han Chinese look different. Facial traits were analyzed based on high-dense 3D facial images; numerous biometric spaces were examined for divergent facial features between European and Han Chinese, ranging from inter-landmark distances to dense shape geometrics. Genome-wide association analyses were conducted on a discovery panel of Uyghurs. Six significant loci were identified four of which, rs1868752, rs118078182, rs60159418 at or near UBASH3B, COL23A1, PCDH7 and rs17868256 were replicated in independent cohorts of Uyghurs or Southern Han Chinese. A prospective model was also developed to predict 3D faces based on top GWAS signals, and tested in hypothetic forensic scenarios.

Kazakh people, like many other populations that settled in Central Asia, demonstrate an array of mixed anthropological features of East Eurasian (EEA) and West Eurasian (WEA) populations, indicating a possible scenario of biological admixture between already differentiated EEA and WEA populations. However, their complex biological origin, genomic makeup, and genetic interaction with surrounding populations are not well understood. To decipher their genetic structure and population history, we conducted, to our knowledge, the first whole-genome sequencing study of Kazakhs residing in Xinjiang (KZK). We demonstrated that KZK derived their ancestries from 4 ancestral source populations: East Asian (∼39.7%), West Asian (∼28.6%), Siberian (∼23.6%), and South Asian (∼8.1%). The recognizable interactions of EEA and WEA ancestries in Kazakhs were dated back to the 15th century BCE. Kazakhs were genetically distinctive from the Uyghurs in terms of their overall genomic makeup, although the 2 populations were closely related in genetics, and both showed a substantial admixture of western and eastern peoples. Notably, we identified a considerable sex-biased admixture, with an excess of western males and eastern females contributing to the KZK gene pool. We further identified a set of genes that showed remarkable differentiation in KZK from the surrounding populations, including those associated with skin color (SLC24A5, OCA2), essential hypertension (HLA-DQB1), hypertension (MTHFR, SLC35F3), and neuron development (CNTNAP2). These results advance our understanding of the complex history of contacts between Western and Eastern Eurasians, especially those living or along the old Silk Road.

Human face is a heritable surface with many complex sensory organs. In recent years, many genetic loci associated with facial features have been reported in different populations, yet there is a lack for the Han Chinese population. We report a genome-wide association analysis of 3D normal human faces in 2659 Han Chinese with two groups of phenotypes, the partial and whole face phenotypes and the distance and angle phenotypes. We found significant signals in five genomic regions with traits related to nose or eyes, including rs970797 in 2q31.1 near HOXD1 and MTX2, rs16897517 in 8q22.2 at intron of VPS13B, rs9995821 in 4q31.3 near DCHS2 and SFRP2, rs12636297 in 3q23 near PISRT1, and rs12948076 in 17q24.3 near SOX9 and CASC17. We visualized changes in facial morphology by comparing the volume of local areas and observed that these nose-related loci were associated with different features of the nose, including nose prominence, nasion height, and nostril shape, suggesting that the nose underlies precise genetic regulation. These results provide a more comprehensive understanding of the relationship between genetic loci and human facial morphology.