Compared to other common complex diseases, it has proved remarkably difficult to establish the genetic basis of blood-pressure elevation. A multi-stage genome-wide association study involving 200,000 individuals of European descent provides some of the missing detail in the genetic picture. The study identified 16 relevant loci, of which only 6 contain genes previously known or suspected to regulate blood pressure. An association was found between hypertension, the thickness of the left ventricular wall, stroke and coronary artery disease, but not kidney disease or kidney function. Comparison with data from more than 75,000 people of East Asian, South Asian and African ancestries confirmed that many of the variants identified in European-ancestry subjects also influence blood pressure in other populations. Blood pressure is a heritable trait1 influenced by several biological pathways and responsive to environmental stimuli. Over one billion people worldwide have hypertension (≥140 mm Hg systolic blood pressure or ≥90 mm Hg diastolic blood pressure)2. Even small increments in blood pressure are associated with an increased risk of cardiovascular events3. This genome-wide association study of systolic and diastolic blood pressure, which used a multi-stage design in 200,000 individuals of European descent, identified sixteen novel loci: six of these loci contain genes previously known or suspected to regulate blood pressure (GUCY1A3–GUCY1B3, NPR3–C5orf23, ADM, FURIN–FES, GOSR2, GNAS–EDN3); the other ten provide new clues to blood pressure physiology. A genetic risk score based on 29 genome-wide significant variants was associated with hypertension, left ventricular wall thickness, stroke and coronary artery disease, but not kidney disease or kidney function. We also observed associations with blood pressure in East Asian, South Asian and African ancestry individuals. Our findings provide new insights into the genetics and biology of blood pressure, and suggest potential novel therapeutic pathways for cardiovascular disease prevention.

Iris Heid, Gonçalo Abecasis, Sudha Iyengar and colleagues report the results of a large genome-wide association meta-analysis of macular degeneration based on over 43,000 subjects. They identify 16 new risk loci, including some very rare coding variants. Advanced age-related macular degeneration (AMD) is the leading cause of blindness in the elderly, with limited therapeutic options. Here we report on a study of >12 million variants, including 163,714 directly genotyped, mostly rare, protein-altering variants. Analyzing 16,144 patients and 17,832 controls, we identify 52 independently associated common and rare variants (P < 5 × 10−8) distributed across 34 loci. Although wet and dry AMD subtypes exhibit predominantly shared genetics, we identify the first genetic association signal specific to wet AMD, near MMP9 (difference P value = 4.1 × 10−10). Very rare coding variants (frequency <0.1%) in CFH, CFI and TIMP3 suggest causal roles for these genes, as does a splice variant in SLC16A8. Our results support the hypothesis that rare coding variants can pinpoint causal genes within known genetic loci and illustrate that applying the approach systematically to detect new loci requires extremely large sample sizes.

Chronic kidney disease (CKD) is a significant public health problem, and recent genetic studies have identified common CKD susceptibility variants. The CKDGen consortium performed a meta-analysis of genome-wide association data in 67,093 individuals of European ancestry from 20 predominantly population-based studies in order to identify new susceptibility loci for reduced renal function as estimated by serum creatinine (eGFRcrea), serum cystatin c (eGFRcys) and CKD (eGFRcrea < 60 ml/min/1.73 m(2); n = 5,807 individuals with CKD (cases)). Follow-up of the 23 new genome-wide-significant loci (P < 5 x 10(-8)) in 22,982 replication samples identified 13 new loci affecting renal function and CKD (in or near LASS2, GCKR, ALMS1, TFDP2, DAB2, SLC34A1, VEGFA, PRKAG2, PIP5K1B, ATXN2, DACH1, UBE2Q2 and SLC7A9) and 7 loci suspected to affect creatinine production and secretion (CPS1, SLC22A2, TMEM60, WDR37, SLC6A13, WDR72 and BCAS3). These results further our understanding of the biologic mechanisms of kidney function by identifying loci that potentially influence nephrogenesis, podocyte function, angiogenesis, solute transport and metabolic functions of the kidney.

Martin Tobin and colleagues present genome-wide association studies for pulmonary function as part of the SpiroMeta consortium. Pulmonary function measures are heritable traits that predict morbidity and mortality and define chronic obstructive pulmonary disease (COPD). We tested genome-wide association with forced expiratory volume in 1 s (FEV1) and the ratio of FEV1 to forced vital capacity (FVC) in the SpiroMeta consortium (n = 20,288 individuals of European ancestry). We conducted a meta-analysis of top signals with data from direct genotyping (n ≤ 32,184 additional individuals) and in silico summary association data from the CHARGE Consortium (n = 21,209) and the Health 2000 survey (n ≤ 883). We confirmed the reported locus at 4q31 and identified associations with FEV1 or FEV1/FVC and common variants at five additional loci: 2q35 in TNS1 (P = 1.11 × 10−12), 4q24 in GSTCD (2.18 × 10−23), 5q33 in HTR4 (P = 4.29 × 10−9), 6p21 in AGER (P = 3.07 × 10−15) and 15q23 in THSD4 (P = 7.24 × 10−15). mRNA analyses showed expression of TNS1, GSTCD, AGER, HTR4 and THSD4 in human lung tissue. These associations offer mechanistic insight into pulmonary function regulation and indicate potential targets for interventions to alleviate respiratory disease.

Pair-bonding has been suggested to be a critical factor in the evolutionary development of the social brain. The brain neuropeptide arginine vasopressin (AVP) exerts an important influence on pair-bonding behavior in voles. There is a strong association between a polymorphic repeat sequence in the 5′ flanking region of the gene ( avpr1a ) encoding one of the AVP receptor subtypes (V1aR), and proneness for monogamous behavior in males of this species. It is not yet known whether similar mechanisms are important also for human pair-bonding. Here, we report an association between one of the human AVPR1A repeat polymorphisms (RS3) and traits reflecting pair-bonding behavior in men, including partner bonding, perceived marital problems, and marital status, and show that the RS3 genotype of the males also affects marital quality as perceived by their spouses. These results suggest an association between a single gene and pair-bonding behavior in humans, and indicate that the well characterized influence of AVP on pair-bonding in voles may be of relevance also for humans.

Rationale Lung function measures are heritable traits that predict population morbidity and mortality and are essential for the diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Variations in many genes have been reported to affect these traits, but attempts at replication have provided conflicting results. Recently, we undertook a meta-analysis of Genome Wide Association Study (GWAS) results for lung function measures in 20,288 individuals from the general population (the SpiroMeta consortium). Objectives To comprehensively analyse previously reported genetic associations with lung function measures, and to investigate whether single nucleotide polymorphisms (SNPs) in these genomic regions are associated with lung function in a large population sample. Methods We analysed association for SNPs tagging 130 genes and 48 intergenic regions (+/−10 kb), after conducting a systematic review of the literature in the PubMed database for genetic association studies reporting lung function associations. Results The analysis included 16,936 genotyped and imputed SNPs. No loci showed overall significant association for FEV1 or FEV1/FVC traits using a carefully defined significance threshold of 1.3×10−5. The most significant loci associated with FEV1 include SNPs tagging MACROD2 (P = 6.81×10−5), CNTN5 (P = 4.37×10−4), and TRPV4 (P = 1.58×10−3). Among ever-smokers, SERPINA1 showed the most significant association with FEV1 (P = 8.41×10−5), followed by PDE4D (P = 1.22×10−4). The strongest association with FEV1/FVC ratio was observed with ABCC1 (P = 4.38×10−4), and ESR1 (P = 5.42×10−4) among ever-smokers. Conclusions Polymorphisms spanning previously associated lung function genes did not show strong evidence for association with lung function measures in the SpiroMeta consortium population. Common SERPINA1 polymorphisms may affect FEV1 among smokers in the general population.

Omega-3 and omega-6 long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFAs) are essential for the development and function of the human brain. They can be obtained directly from food, e.g., fish, or synthesized from precursor molecules found in vegetable oils. To determine the importance of genetic variability to fatty-acid biosynthesis, we studied FADS1 and FADS2, which encode rate-limiting enzymes for fatty-acid conversion. We performed genome-wide genotyping (n = 5,652 individuals) and targeted resequencing (n = 960 individuals) of the FADS region in five European population cohorts. We also analyzed available genomic data from human populations, archaic hominins, and more distant primates. Our results show that present-day humans have two common FADS haplotypes—defined by 28 closely linked SNPs across 38.9 kb—that differ dramatically in their ability to generate LC-PUFAs. No independent effects on FADS activity were seen for rare SNPs detected by targeted resequencing. The more efficient, evolutionarily derived haplotype appeared after the lineage split leading to modern humans and Neanderthals and shows evidence of positive selection. This human-specific haplotype increases the efficiency of synthesizing essential long-chain fatty acids from precursors and thereby might have provided an advantage in environments with limited access to dietary LC-PUFAs. In the modern world, this haplotype has been associated with lifestyle-related diseases, such as coronary artery disease. Omega-3 and omega-6 long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFAs) are essential for the development and function of the human brain. They can be obtained directly from food, e.g., fish, or synthesized from precursor molecules found in vegetable oils. To determine the importance of genetic variability to fatty-acid biosynthesis, we studied FADS1 and FADS2, which encode rate-limiting enzymes for fatty-acid conversion. We performed genome-wide genotyping (n = 5,652 individuals) and targeted resequencing (n = 960 individuals) of the FADS region in five European population cohorts. We also analyzed available genomic data from human populations, archaic hominins, and more distant primates. Our results show that present-day humans have two common FADS haplotypes—defined by 28 closely linked SNPs across 38.9 kb—that differ dramatically in their ability to generate LC-PUFAs. No independent effects on FADS activity were seen for rare SNPs detected by targeted resequencing. The more efficient, evolutionarily derived haplotype appeared after the lineage split leading to modern humans and Neanderthals and shows evidence of positive selection. This human-specific haplotype increases the efficiency of synthesizing essential long-chain fatty acids from precursors and thereby might have provided an advantage in environments with limited access to dietary LC-PUFAs. In the modern world, this haplotype has been associated with lifestyle-related diseases, such as coronary artery disease.