Despite the recent rapid growth in genome-wide data, much of human variation remains entirely unexplained. A significant challenge in the pursuit of the genetic basis for variation in common human traits is the efficient, coordinated collection of genotype and phenotype data. We have developed a novel research framework that facilitates the parallel study of a wide assortment of traits within a single cohort. The approach takes advantage of the interactivity of the Web both to gather data and to present genetic information to research participants, while taking care to correct for the population structure inherent to this study design. Here we report initial results from a participant-driven study of 22 traits. Replications of associations (in the genes OCA2, HERC2, SLC45A2, SLC24A4, IRF4, TYR, TYRP1, ASIP, and MC1R) for hair color, eye color, and freckling validate the Web-based, self-reporting paradigm. The identification of novel associations for hair morphology (rs17646946, near TCHH; rs7349332, near WNT10A; and rs1556547, near OFCC1), freckling (rs2153271, in BNC2), the ability to smell the methanethiol produced after eating asparagus (rs4481887, near OR2M7), and photic sneeze reflex (rs10427255, near ZEB2, and rs11856995, near NR2F2) illustrates the power of the approach.

Infectious diseases have a profound impact on our health and many studies suggest that host genetics play a major role in the pathogenesis of most of them. We perform 23 genome-wide association studies for common infections and infection-associated procedures, including chickenpox, shingles, cold sores, mononucleosis, mumps, hepatitis B, plantar warts, positive tuberculosis test results, strep throat, scarlet fever, pneumonia, bacterial meningitis, yeast infections, urinary tract infections, tonsillectomy, childhood ear infections, myringotomy, measles, hepatitis A, rheumatic fever, common colds, rubella and chronic sinus infection, in over 200,000 individuals of European ancestry. We detect 59 genome-wide significant (P < 5 × 10-8) associations in genes with key roles in immunity and embryonic development. We apply fine-mapping analysis to dissect associations in the human leukocyte antigen region, which suggests important roles of specific amino acid polymorphisms in the antigen-binding clefts. Our findings provide an important step toward dissecting the host genetic architecture of response to common infections.Susceptibility to infectious diseases is, among others, influenced by the genetic landscape of the host. Here, Tian and colleagues perform genome-wide association studies for 23 common infections and find 59 risk loci for 17 of these, both within the HLA region and non-HLA loci.

Circadian rhythms are a nearly universal feature of living organisms and affect almost every biological process. Our innate preference for mornings or evenings is determined by the phase of our circadian rhythms. We conduct a genome-wide association analysis of self-reported morningness, followed by analyses of biological pathways and related phenotypes. We identify 15 significantly associated loci, including seven near established circadian genes (rs12736689 near RGS16, P=7.0 × 10(-18); rs9479402 near VIP, P=3.9 × 10(-11); rs55694368 near PER2, P=2.6 × 10(-9); rs35833281 near HCRTR2, P=3.7 × 10(-9); rs11545787 near RASD1, P=1.4 × 10(-8); rs11121022 near PER3, P=2.0 × 10(-8); rs9565309 near FBXL3, P=3.5 × 10(-8). Circadian and phototransduction pathways are enriched in our results. Morningness is associated with insomnia and other sleep phenotypes; and is associated with body mass index and depression but we did not find evidence for a causal relationship in our Mendelian randomization analysis. Our findings reinforce current understanding of circadian biology and will guide future studies.

With next-generation sequencing technologies, experiments that were considered prohibitive only a few years ago are now possible. However, while these technologies have the ability to produce enormous volumes of data, the sequence reads are prone to error. This poses fundamental hurdles when genetic diversity is investigated. We developed ShoRAH, a computational method for quantifying genetic diversity in a mixed sample and for identifying the individual clones in the population, while accounting for sequencing errors. The software was run on simulated data and on real data obtained in wet lab experiments to assess its reliability. ShoRAH is implemented in C++, Python, and Perl and has been tested under Linux and Mac OS X. Source code is available under the GNU General Public License at http://www.cbg.ethz.ch/software/shorah .

Myopia, or nearsightedness, is the most common eye disorder, resulting primarily from excess elongation of the eye. The etiology of myopia, although known to be complex, is poorly understood. Here we report the largest ever genome-wide association study (45,771 participants) on myopia in Europeans. We performed a survival analysis on age of myopia onset and identified 22 significant associations (), two of which are replications of earlier associations with refractive error. Ten of the 20 novel associations identified replicate in a separate cohort of 8,323 participants who reported if they had developed myopia before age 10. These 22 associations in total explain 2.9% of the variance in myopia age of onset and point toward a number of different mechanisms behind the development of myopia. One association is in the gene PRSS56, which has previously been linked to abnormally small eyes; one is in a gene that forms part of the extracellular matrix (LAMA2); two are in or near genes involved in the regeneration of 11-cis-retinal (RGR and RDH5); two are near genes known to be involved in the growth and guidance of retinal ganglion cells (ZIC2, SFRP1); and five are in or near genes involved in neuronal signaling or development. These novel findings point toward multiple genetic factors involved in the development of myopia and suggest that complex interactions between extracellular matrix remodeling, neuronal development, and visual signals from the retina may underlie the development of myopia in humans.

Major depressive disorder (MDD) is a notably complex illness with a lifetime prevalence of 14%. 1 It is often chronic or recurrent and is thus accompanied by considerable morbidity, excess mortality, substantial costs, and heightened risk of suicide. 2-7 MDD is a major cause of disability worldwide. 8 We conducted a genome-wide association (GWA) meta-analysis in 130,664 MDD cases and 330,470 controls, and identified 44 independent loci that met criteria for statistical significance. We present extensive analyses of these results which provide new insights into the nature of MDD. The genetic findings were associated with clinical features of MDD, and implicated prefrontal and anterior cingulate cortex in the pathophysiology of MDD (regions exhibiting anatomical differences between MDD cases and controls). Genes that are targets of antidepressant medications were strongly enriched for MDD association signals (P=8.5×10 −10 ), suggesting the relevance of these findings for improved pharmacotherapy of MDD. Sets of genes involved in gene splicing and in creating isoforms were also enriched for smaller MDD GWA P-values, and these gene sets have also been implicated in schizophrenia and autism. Genetic risk for MDD was correlated with that for many adult and childhood onset psychiatric disorders. Our analyses suggested important relations of genetic risk for MDD with educational attainment, body mass, and schizophrenia: the genetic basis of lower educational attainment and higher body mass were putatively causal for MDD whereas MDD and schizophrenia reflected a partly shared biological etiology. All humans carry lesser or greater numbers of genetic risk factors for MDD, and a continuous measure of risk underlies the observed clinical phenotype. MDD is not a distinct entity that neatly demarcates normalcy from pathology but rather a useful clinical construct associated with a range of adverse outcomes and the end result of a complex process of intertwined genetic and environmental effects. These findings help refine and define the fundamental basis of MDD.

Abstract The LRRK2 G2019S variant is the most common cause of monogenic Parkinson’s disease (PD); however, questions remain regarding the penetrance, clinical phenotype and natural history of carriers. We performed a 3.5-year prospective longitudinal online study in a large number of 1286 genotyped LRRK2 G2019S carriers and 109 154 controls, with and without PD, recruited from the 23andMe Research Cohort. We collected self-reported motor and non-motor symptoms every 6 months, as well as demographics, family histories and environmental risk factors. Incident cases of PD (phenoconverters) were identified at follow-up. We determined lifetime risk of PD using accelerated failure time modelling and explored the impact of polygenic risk on penetrance. We also computed the genetic ancestry of all LRRK2 G2019S carriers in the 23andMe database and identified regions of the world where carrier frequencies are highest. We observed that despite a 1 year longer disease duration (P = 0.016), LRRK2 G2019S carriers with PD had similar burden of motor symptoms, yet significantly fewer non-motor symptoms including cognitive difficulties, REM sleep behaviour disorder (RBD) and hyposmia (all P-values ≤ 0.0002). The cumulative incidence of PD in G2019S carriers by age 80 was 49%. G2019S carriers had a 10-fold risk of developing PD versus non-carriers. This rose to a 27-fold risk in G2019S carriers with a PD polygenic risk score in the top 25% versus non-carriers in the bottom 25%. In addition to identifying ancient founding events in people of North African and Ashkenazi descent, our genetic ancestry analyses infer that the G2019S variant was later introduced to Spanish colonial territories in the Americas. Our results suggest LRRK2 G2019S PD appears to be a slowly progressive predominantly motor subtype of PD with a lower prevalence of hyposmia, RBD and cognitive impairment. This suggests that the current prodromal criteria, which are based on idiopathic PD, may lack sensitivity to detect the early phases of LRRK2 PD in G2019S carriers. We show that polygenic burden may contribute to the development of PD in the LRRK2 G2019S carrier population. Collectively, the results should help support screening programmes and candidate enrichment strategies for upcoming trials of LRRK2 inhibitors in early-stage disease.

Migraine is a debilitating neurological disorder affecting around 1 in 7 people worldwide, but its molecular mechanisms remain poorly understood. Some debate exists over whether migraine is a disease of vascular dysfunction, or a result of neuronal dysfunction with secondary vascular changes. Genome-wide association (GWA) studies have thus far identified 13 independent loci associated with migraine. To identify new susceptibility loci, we performed the largest genetic study of migraine to date, comprising 59,674 cases and 316,078 controls from 22 GWA studies. We identified 45 independent single nucleotide polymorphisms (SNPs) significantly associated with migraine risk (P < 5 x 10-8) that map to 38 distinct genomic loci, including 28 loci not previously reported and the first locus identified on chromosome X. Furthermore, a subset analysis for migraine without aura (MO) identified seven of the same loci as from the full sample, whereas no loci reached genome-wide significance in the migraine with aura (MA) subset. In subsequent computational analyzes, the identified loci showed enrichment for genes expressed in vascular and smooth muscle tissues, consistent with a predominant theory of migraine that highlights vascular etiologies.

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) shows substantial heritability and is 2-7 times more common in males than females. We examined two putative genetic mechanisms underlying this sex bias: sex-specific heterogeneity and higher burden of risk in female cases. We analyzed genome-wide common variants from the Psychiatric Genomics Consortium and iPSYCH Project (20,183 cases, 35,191 controls) and Swedish population-registry data (N=77,905 cases, N=1,874,637 population controls). We find strong genetic correlation for ADHD across sex and no mean difference in polygenic burden across sex. In contrast, siblings of female probands are at an increased risk of ADHD, compared to siblings of male probands. The results also suggest that females with ADHD are at especially high risk of comorbid developmental conditions. Overall, this study supports a greater familial burden of risk in females with ADHD and some clinical and etiological heterogeneity. However, autosomal common variants largely do not explain the sex bias in ADHD prevalence.

We performed 23 genome-wide association studies for common infections, including chickenpox, shingles, cold sores, mononucleosis, mumps, hepatitis B, plantar warts, positive tuberculosis test results, strep throat, scarlet fever, pneumonia, bacterial meningitis, yeast infections, urinary tract infections, tonsillectomy, childhood ear infections, myringotomy, measles, hepatitis A, rheumatic fever, common colds, rubella and chronic sinus infection, in more than 200,000 individuals of European ancestry. For the first time, genome-wide significant associations (P < 5 x 10-8) were identified for many common infections. The associations were mapped to genes with key roles in acquired and innate immunity (HLA, IFNA21, FUT2, ST3GAL4, ABO, IFNL4, LCE3E, DSG1, LTBR, MTMR3, TNFRSF13B, TNFSF13B, NFKB1, CD40) and in regulation of embryonic developmental process (TBX1, FGF, FOXA1 and FOXN1). Several missense mutations were also identified (in LCE5A, DSG1, FUT2, TBX1, CDHR3, PLG, TNFRSF13B, FOXA1, SH2B3, ST5 and FOXN1). Missense mutations in FUT2 and TBX1 were implicated in multiple infections. We applied fine-mapping analysis to dissect associations in the human leukocyte antigen region, which suggested important roles of specific amino acid polymorphisms in the antigen-binding clefts. Our findings provide an important step toward dissecting the host genetic architecture of response to common infections.