The MAGIC investigators report results of a large genome-wide association study meta-analysis to identify common variants influencing fasting glucose homeostasis. They further show that several of the newly discovered loci influencing glycemic traits are also associated with risk of type 2 diabetes. Levels of circulating glucose are tightly regulated. To identify new loci influencing glycemic traits, we performed meta-analyses of 21 genome-wide association studies informative for fasting glucose, fasting insulin and indices of beta-cell function (HOMA-B) and insulin resistance (HOMA-IR) in up to 46,186 nondiabetic participants. Follow-up of 25 loci in up to 76,558 additional subjects identified 16 loci associated with fasting glucose and HOMA-B and two loci associated with fasting insulin and HOMA-IR. These include nine loci newly associated with fasting glucose (in or near ADCY5, MADD, ADRA2A, CRY2, FADS1, GLIS3, SLC2A2, PROX1 and C2CD4B) and one influencing fasting insulin and HOMA-IR (near IGF1). We also demonstrated association of ADCY5, PROX1, GCK, GCKR and DGKB-TMEM195 with type 2 diabetes. Within these loci, likely biological candidate genes influence signal transduction, cell proliferation, development, glucose-sensing and circadian regulation. Our results demonstrate that genetic studies of glycemic traits can identify type 2 diabetes risk loci, as well as loci containing gene variants that are associated with a modest elevation in glucose levels but are not associated with overt diabetes.

Mark McCarthy and colleagues identify twelve new risk loci for type 2 diabetes through a large-scale genome-wide association and replication study in individuals of European ancestry. The identified loci affect both beta-cell function and insulin action and are enriched for genes involved in cell cycle regulation. By combining genome-wide association data from 8,130 individuals with type 2 diabetes (T2D) and 38,987 controls of European descent and following up previously unidentified meta-analysis signals in a further 34,412 cases and 59,925 controls, we identified 12 new T2D association signals with combined P < 5 × 10−8. These include a second independent signal at the KCNQ1 locus; the first report, to our knowledge, of an X-chromosomal association (near DUSP9); and a further instance of overlap between loci implicated in monogenic and multifactorial forms of diabetes (at HNF1A). The identified loci affect both beta-cell function and insulin action, and, overall, T2D association signals show evidence of enrichment for genes involved in cell cycle regulation. We also show that a high proportion of T2D susceptibility loci harbor independent association signals influencing apparently unrelated complex traits.

We conducted a genome-wide association study for type 2 diabetes (T2D) in Icelandic cases and controls, and we found that a previously described variant in the transcription factor 7-like 2 gene (TCF7L2) gene conferred the most significant risk. In addition to confirming two recently identified risk variants1, we identified a variant in the CDKAL1 gene that was associated with T2D in individuals of European ancestry (allele-specific odds ratio (OR) = 1.20 (95% confidence interval, 1.13–1.27), P = 7.7 × 10−9) and individuals from Hong Kong of Han Chinese ancestry (OR = 1.25 (1.11–1.40), P = 0.00018). The genotype OR of this variant suggested that the effect was substantially stronger in homozygous carriers than in heterozygous carriers. The ORs for homozygotes were 1.50 (1.31–1.72) and 1.55 (1.23–1.95) in the European and Hong Kong groups, respectively. The insulin response for homozygotes was approximately 20% lower than for heterozygotes or noncarriers, suggesting that this variant confers risk of T2D through reduced insulin secretion.

Hypertension is strongly predicted by the combination of low birthweight and a large placenta. This association could be due to increased fetal exposure to maternal glucocorticoids. Fetal protection is normally effected by placental 11 β-hydroxysteroid dehydrogenase (11 β-OHSD), which converts physiological glucocorticoids to inactive products. We found that rat placental 11 β-OHSD activity correlated positively with term fetal weight and negatively with placental weight. Offspring of rats treated during pregnancy with dexamethasone (which is not metabolised by 11 β-OHSD) had lower birthweights and higher blood pressure when adult than did offspring of control rats. Increased fetal glucocorticoid exposure secondary to attenuated placental 11 β-OHSD activity may link low birthweight and high placental weight with hypertension.

To characterize type 2 diabetes (T2D)-associated variation across the allele frequency spectrum, we conducted a meta-analysis of genome-wide association data from 26,676 T2D case and 132,532 control subjects of European ancestry after imputation using the 1000 Genomes multiethnic reference panel. Promising association signals were followed up in additional data sets (of 14,545 or 7,397 T2D case and 38,994 or 71,604 control subjects). We identified 13 novel T2D-associated loci (P < 5 × 10-8), including variants near the GLP2R, GIP, and HLA-DQA1 genes. Our analysis brought the total number of independent T2D associations to 128 distinct signals at 113 loci. Despite substantially increased sample size and more complete coverage of low-frequency variation, all novel associations were driven by common single nucleotide variants. Credible sets of potentially causal variants were generally larger than those based on imputation with earlier reference panels, consistent with resolution of causal signals to common risk haplotypes. Stratification of T2D-associated loci based on T2D-related quantitative trait associations revealed tissue-specific enrichment of regulatory annotations in pancreatic islet enhancers for loci influencing insulin secretion and in adipocytes, monocytes, and hepatocytes for insulin action-associated loci. These findings highlight the predominant role played by common variants of modest effect and the diversity of biological mechanisms influencing T2D pathophysiology.

Effects of susceptibility variants may depend on from which parent they are inherited. Although many associations between sequence variants and human traits have been discovered through genome-wide associations, the impact of parental origin has largely been ignored. Here we show that for 38,167 Icelanders genotyped using single nucleotide polymorphism (SNP) chips, the parental origin of most alleles can be determined. For this we used a combination of genealogy and long-range phasing. We then focused on SNPs that associate with diseases and are within 500 kilobases of known imprinted genes. Seven independent SNP associations were examined. Five—one with breast cancer, one with basal-cell carcinoma and three with type 2 diabetes—have parental-origin-specific associations. These variants are located in two genomic regions, 11p15 and 7q32, each harbouring a cluster of imprinted genes. Furthermore, we observed a novel association between the SNP rs2334499 at 11p15 and type 2 diabetes. Here the allele that confers risk when paternally inherited is protective when maternally transmitted. We identified a differentially methylated CTCF-binding site at 11p15 and demonstrated correlation of rs2334499 with decreased methylation of that site. Many associations between gene sequence variants and human traits have been discovered in genome-wide association studies (GWAS), but most of these studies treat maternal and paternal alleles as interchangeable, so little is known about how the parental origin of sequence variants influences phenotypes. A new GWAS technique that combines genealogy and long-range phasing can determine the parental origin of most alleles, as shown in a survey of genotypes from over 38,000 Icelandic individuals. Five single-nucleotide variations previously shown to be associated with complex diseases — one with breast cancer, one with base-cell carcinoma and three with type 2 diabetes — are found to be dependent on parental origin. A new variant that is protective when maternally transmitted is second only to that of the gene TCF7L2 variant in contributing to diabetes risk when transmitted paternally. The effect of sequence variants on phenotypes may depend on parental origin. Here, a method is developed that takes parental origin — the impact of which, to date, has largely been ignored — into account in genome-wide association studies. For 38,167 Icelanders genotyped, the parental origin of most alleles is determined; furthermore, a number of variants are found that show associations specific to parental origin, including three with type 2 diabetes.

Low birthweight is associated with the subsequent development of common disorders of adult life, especially hypertension; maternal malnutrition has been suggested as the cause. We suggest an alternative aetiology—increased fetal exposure to maternal glucocorticoids. This hypothesis is supported by our findings that in rats decreased activity of the enzyme that acts as a placental barrier to maternal glucocorticoids (11 β-hydroxysteroid dehydrogenase) is associated with low birthweight. Furthermore, increased exposure of the fetus to exogenous glucocorticoids leads to low birthweight and subsequent hypertension in the offspring. Glucocorticoids acting during critical periods of prenatal development may, like other steroid hormones, exert organisational effects or imprint patterns of response that persist throughout life. Thus, the lifetime risk of common disorders may be partly determined by the intrauterine environment.