Copy number variants (CNVs) are associated with many neurocognitive disorders; however, these events are typically large, and the underlying causative genes are unclear. We created an expanded CNV morbidity map from 29,085 children with developmental delay in comparison to 19,584 healthy controls, identifying 70 significant CNVs. We resequenced 26 candidate genes in 4,716 additional cases with developmental delay or autism and 2,193 controls. An integrated analysis of CNV and single-nucleotide variant (SNV) data pinpointed 10 genes enriched for putative loss of function. Follow-up of a subset of affected individuals identified new clinical subtypes of pediatric disease and the genes responsible for disease-associated CNVs. These genetic changes include haploinsufficiency of SETBP1 associated with intellectual disability and loss of expressive language and truncations of ZMYND11 in individuals with autism, aggression and complex neuropsychiatric features. This combined CNV and SNV approach facilitates the rapid discovery of new syndromes and genes involved in neuropsychiatric disease despite extensive genetic heterogeneity.

We report the identification of a recurrent, 520-kb 16p12.1 microdeletion associated with childhood developmental delay. The microdeletion was detected in 20 of 11,873 cases compared with 2 of 8,540 controls (P = 0.0009, OR = 7.2) and replicated in a second series of 22 of 9,254 cases compared with 6 of 6,299 controls (P = 0.028, OR = 2.5). Most deletions were inherited, with carrier parents likely to manifest neuropsychiatric phenotypes compared to non-carrier parents (P = 0.037, OR = 6). Probands were more likely to carry an additional large copy-number variant when compared to matched controls (10 of 42 cases, P = 5.7 x 10(-5), OR = 6.6). The clinical features of individuals with two mutations were distinct from and/or more severe than those of individuals carrying only the co-occurring mutation. Our data support a two-hit model in which the 16p12.1 microdeletion both predisposes to neuropsychiatric phenotypes as a single event and exacerbates neurodevelopmental phenotypes in association with other large deletions or duplications. Analysis of other microdeletions with variable expressivity indicates that this two-hit model might be more generally applicable to neuropsychiatric disease.

We report the discovery of GATA2 as a new myelodysplastic syndrome (MDS)-acute myeloid leukemia (AML) predisposition gene. We found the same, previously unidentified heterozygous c.1061C>T (p.Thr354Met) missense mutation in the GATA2 transcription factor gene segregating with the multigenerational transmission of MDS-AML in three families and a GATA2 c.1063_1065delACA (p.Thr355del) mutation at an adjacent codon in a fourth MDS family. The resulting alterations reside within the second zinc finger of GATA2, which mediates DNA-binding and protein-protein interactions. We show differential effects of the mutations on the transactivation of target genes, cellular differentiation, apoptosis and global gene expression. Identification of such predisposing genes to familial forms of MDS and AML is critical for more effective diagnosis and prognosis, counseling, selection of related bone marrow transplant donors and development of therapies.

Evan Eichler and colleagues use single-molecule molecular-inversion probes to sequence the coding and splicing regions of 208 candidate genes in more than 11,730 individuals with neurodevelopmental disorders. They report 91 genes with an excess of de novo or private disruptive mutations, identify 25 genes showing a bias for autism versus intellectual disability, and highlight a network associated with high-functioning autism. Gene-disruptive mutations contribute to the biology of neurodevelopmental disorders (NDDs), but most of the related pathogenic genes are not known. We sequenced 208 candidate genes from >11,730 cases and >2,867 controls. We identified 91 genes, including 38 new NDD genes, with an excess of de novo mutations or private disruptive mutations in 5.7% of cases. Drosophila functional assays revealed a subset with increased involvement in NDDs. We identified 25 genes showing a bias for autism versus intellectual disability and highlighted a network associated with high-functioning autism (full-scale IQ >100). Clinical follow-up for NAA15, KMT5B, and ASH1L highlighted new syndromic and nonsyndromic forms of disease.

Epilepsy and mental retardation limited to females (EFMR) is a disorder with an X-linked mode of inheritance and an unusual expression pattern. Disorders arising from mutations on the X chromosome are typically characterized by affected males and unaffected carrier females. In contrast, EFMR spares transmitting males and affects only carrier females. Aided by systematic resequencing of 737 X chromosome genes, we identified different protocadherin 19 (PCDH19) gene mutations in seven families with EFMR. Five mutations resulted in the introduction of a premature termination codon. Study of two of these demonstrated nonsense-mediated decay of PCDH19 mRNA. The two missense mutations were predicted to affect adhesiveness of PCDH19 through impaired calcium binding. PCDH19 is expressed in developing brains of human and mouse and is the first member of the cadherin superfamily to be directly implicated in epilepsy or mental retardation.