Multiple sclerosis is a disease of the central nervous system that involves interplay between inflammation and neurodegeneration. Despite intensive study, much of the genetic architecture underlying susceptibility to the disease remains to be defined. A large, international, collaborative genome-wide association study involving almost 10,000 cases, all of European descent, has confirmed about 20 previously reported multiple-sclerosis-linked regions of DNA, and identified an additional 29 novel susceptibility loci. Further analysis implicates the differentiation of T-helper cells as particularly relevant to the pathogenesis of this disease. Multiple sclerosis is a common disease of the central nervous system in which the interplay between inflammatory and neurodegenerative processes typically results in intermittent neurological disturbance followed by progressive accumulation of disability1. Epidemiological studies have shown that genetic factors are primarily responsible for the substantially increased frequency of the disease seen in the relatives of affected individuals2,3, and systematic attempts to identify linkage in multiplex families have confirmed that variation within the major histocompatibility complex (MHC) exerts the greatest individual effect on risk4. Modestly powered genome-wide association studies (GWAS)5,6,7,8,9,10 have enabled more than 20 additional risk loci to be identified and have shown that multiple variants exerting modest individual effects have a key role in disease susceptibility11. Most of the genetic architecture underlying susceptibility to the disease remains to be defined and is anticipated to require the analysis of sample sizes that are beyond the numbers currently available to individual research groups. In a collaborative GWAS involving 9,772 cases of European descent collected by 23 research groups working in 15 different countries, we have replicated almost all of the previously suggested associations and identified at least a further 29 novel susceptibility loci. Within the MHC we have refined the identity of the HLA-DRB1 risk alleles and confirmed that variation in the HLA-A gene underlies the independent protective effect attributable to the class I region. Immunologically relevant genes are significantly overrepresented among those mapping close to the identified loci and particularly implicate T-helper-cell differentiation in the pathogenesis of multiple sclerosis.

The genetics underlying the autism spectrum disorders (ASDs) is complex and remains poorly understood. Previous work has demonstrated an important role for structural variation in a subset of cases, but has lacked the resolution necessary to move beyond detection of large regions of potential interest to identification of individual genes. To pinpoint genes likely to contribute to ASD etiology, we performed high density genotyping in 912 multiplex families from the Autism Genetics Resource Exchange (AGRE) collection and contrasted results to those obtained for 1,488 healthy controls. Through prioritization of exonic deletions (eDels), exonic duplications (eDups), and whole gene duplication events (gDups), we identified more than 150 loci harboring rare variants in multiple unrelated probands, but no controls. Importantly, 27 of these were confirmed on examination of an independent replication cohort comprised of 859 cases and an additional 1,051 controls. Rare variants at known loci, including exonic deletions at NRXN1 and whole gene duplications encompassing UBE3A and several other genes in the 15q11–q13 region, were observed in the course of these analyses. Strong support was likewise observed for previously unreported genes such as BZRAP1, an adaptor molecule known to regulate synaptic transmission, with eDels or eDups observed in twelve unrelated cases but no controls (p = 2.3×10−5). Less is known about MDGA2, likewise observed to be case-specific (p = 1.3×10−4). But, it is notable that the encoded protein shows an unexpectedly high similarity to Contactin 4 (BLAST E-value = 3×10−39), which has also been linked to disease. That hundreds of distinct rare variants were each seen only once further highlights complexity in the ASDs and points to the continued need for larger cohorts.

Abstract The epilepsies affect around 65 million people worldwide and have a substantial missing heritability component. We report a genome-wide mega-analysis involving 15,212 individuals with epilepsy and 29,677 controls, which reveals 16 genome-wide significant loci, of which 11 are novel. Using various prioritization criteria, we pinpoint the 21 most likely epilepsy genes at these loci, with the majority in genetic generalized epilepsies. These genes have diverse biological functions, including coding for ion-channel subunits, transcription factors and a vitamin-B6 metabolism enzyme. Converging evidence shows that the common variants associated with epilepsy play a role in epigenetic regulation of gene expression in the brain. The results show an enrichment for monogenic epilepsy genes as well as known targets of antiepileptic drugs. Using SNP-based heritability analyses we disentangle both the unique and overlapping genetic basis to seven different epilepsy subtypes. Together, these findings provide leads for epilepsy therapies based on underlying pathophysiology.

Hakon Hakonarson and colleagues report a genome-wide copy number variation study in 3,506 cases of attention-deficit hyperactivity disorder. The authors identify a statistically significant enrichment of CNVs impacting metabotropic glutamate receptor genes. Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is a common, heritable neuropsychiatric disorder of unknown etiology. We performed a whole-genome copy number variation (CNV) study on 1,013 cases with ADHD and 4,105 healthy children of European ancestry using 550,000 SNPs. We evaluated statistically significant findings in multiple independent cohorts, with a total of 2,493 cases with ADHD and 9,222 controls of European ancestry, using matched platforms. CNVs affecting metabotropic glutamate receptor genes were enriched across all cohorts (P = 2.1 × 10−9). We saw GRM5 (encoding glutamate receptor, metabotropic 5) deletions in ten cases and one control (P = 1.36 × 10−6). We saw GRM7 deletions in six cases, and we saw GRM8 deletions in eight cases and no controls. GRM1 was duplicated in eight cases. We experimentally validated the observed variants using quantitative RT-PCR. A gene network analysis showed that genes interacting with the genes in the GRM family are enriched for CNVs in ∼10% of the cases (P = 4.38 × 10−10) after correction for occurrence in the controls. We identified rare recurrent CNVs affecting glutamatergic neurotransmission genes that were overrepresented in multiple ADHD cohorts.

Abstract Common single-nucleotide polymorphisms (SNPs) are predicted to collectively explain 40–50% of phenotypic variation in human height, but identifying the specific variants and associated regions requires huge sample sizes 1 . Here, using data from a genome-wide association study of 5.4 million individuals of diverse ancestries, we show that 12,111 independent SNPs that are significantly associated with height account for nearly all of the common SNP-based heritability. These SNPs are clustered within 7,209 non-overlapping genomic segments with a mean size of around 90 kb, covering about 21% of the genome. The density of independent associations varies across the genome and the regions of increased density are enriched for biologically relevant genes. In out-of-sample estimation and prediction, the 12,111 SNPs (or all SNPs in the HapMap 3 panel 2 ) account for 40% (45%) of phenotypic variance in populations of European ancestry but only around 10–20% (14–24%) in populations of other ancestries. Effect sizes, associated regions and gene prioritization are similar across ancestries, indicating that reduced prediction accuracy is likely to be explained by linkage disequilibrium and differences in allele frequency within associated regions. Finally, we show that the relevant biological pathways are detectable with smaller sample sizes than are needed to implicate causal genes and variants. Overall, this study provides a comprehensive map of specific genomic regions that contain the vast majority of common height-associated variants. Although this map is saturated for populations of European ancestry, further research is needed to achieve equivalent saturation in other ancestries.

We present a database of copy number variations (CNVs) detected in 2026 disease-free individuals, using high-density, SNP-based oligonucleotide microarrays. This large cohort, comprised mainly of Caucasians (65.2%) and African-Americans (34.2%), was analyzed for CNVs in a single study using a uniform array platform and computational process. We have catalogued and characterized 54,462 individual CNVs, 77.8% of which were identified in multiple unrelated individuals. These nonunique CNVs mapped to 3272 distinct regions of genomic variation spanning 5.9% of the genome; 51.5% of these were previously unreported, and >85% are rare. Our annotation and analysis confirmed and extended previously reported correlations between CNVs and several genomic features such as repetitive DNA elements, segmental duplications, and genes. We demonstrate the utility of this data set in distinguishing CNVs with pathologic significance from normal variants. Together, this analysis and annotation provides a useful resource to assist with the assessment of CNVs in the contexts of human variation, disease susceptibility, and clinical molecular diagnostics.

Copy number variations (CNVs) and single nucleotide polymorphisms (SNPs) are two important potential sources of phenotypic variation in humans. Until now, only SNPs have been associated with cancer, but the increasing recognition that germline DNA dosage is a critical component of human diversity raises the possibility that CNVs might also influence susceptibility to this cancer. Diskin et al. now report that a common CNV at chromosome 1q21.1 is associated with the childhood cancer neuroblastoma, and that a transcript within this CNV, the previously unknown neuroblastoma breakpoint family gene NBPF23, is involved in the early stages of tumorigenesis. Copy number variations (CNVs) and single nucleotide polymorphisms (SNPs) are two important potential sources of phenotypic variation in humans; however, only SNPs have been associated with cancer. Here, a CNV at 1q21.1 is shown to be associated with neuroblastoma, and a transcript within this CNV, NBPF23, is implicated in early tumorigenesis of the disease. Common copy number variations (CNVs) represent a significant source of genetic diversity, yet their influence on phenotypic variability, including disease susceptibility, remains poorly understood. To address this problem in human cancer, we performed a genome-wide association study of CNVs in the childhood cancer neuroblastoma, a disease in which single nucleotide polymorphism variations are known to influence susceptibility1,2. We first genotyped 846 Caucasian neuroblastoma patients and 803 healthy Caucasian controls at ∼550,000 single nucleotide polymorphisms, and performed a CNV-based test for association. We then replicated significant observations in two independent sample sets comprised of a total of 595 cases and 3,357 controls. Here we describe the identification of a common CNV at chromosome 1q21.1 associated with neuroblastoma in the discovery set, which was confirmed in both replication sets. This CNV was validated by quantitative polymerase chain reaction, fluorescent in situ hybridization and analysis of matched tumour specimens, and was shown to be heritable in an independent set of 713 cancer-free parent–offspring trios. We identified a previously unknown transcript within the CNV that showed high sequence similarity to several neuroblastoma breakpoint family (NBPF) genes3,4 and represents a new member of this gene family (NBPF23). This transcript was preferentially expressed in fetal brain and fetal sympathetic nervous tissues, and the expression level was strictly correlated with CNV state in neuroblastoma cells. These data demonstrate that inherited copy number variation at 1q21.1 is associated with neuroblastoma and implicate a previously unknown neuroblastoma breakpoint family gene in early tumorigenesis of this childhood cancer.

Genome-wide association studies (GWAS) have identified >250 loci for body mass index (BMI), implicating pathways related to neuronal biology. Most GWAS loci represent clusters of common, noncoding variants from which pinpointing causal genes remains challenging. Here we combined data from 718,734 individuals to discover rare and low-frequency (minor allele frequency (MAF) < 5%) coding variants associated with BMI. We identified 14 coding variants in 13 genes, of which 8 variants were in genes (ZBTB7B, ACHE, RAPGEF3, RAB21, ZFHX3, ENTPD6, ZFR2 and ZNF169) newly implicated in human obesity, 2 variants were in genes (MC4R and KSR2) previously observed to be mutated in extreme obesity and 2 variants were in GIPR. The effect sizes of rare variants are ~10 times larger than those of common variants, with the largest effect observed in carriers of an MC4R mutation introducing a stop codon (p.Tyr35Ter, MAF = 0.01%), who weighed ~7 kg more than non-carriers. Pathway analyses based on the variants associated with BMI confirm enrichment of neuronal genes and provide new evidence for adipocyte and energy expenditure biology, widening the potential of genetically supported therapeutic targets in obesity. Exome-wide analysis identifies rare and low-frequency coding variants associated with body mass index. Gene-based meta-analysis and functional studies implicate 13 genes, eight of which are novel, and neuronal pathways as factors in human obesity.

Asthma is a complex disease that has genetic and environmental causes. The genetic factors associated with susceptibility to asthma remain largely unknown.

Hakon Hakonarson and colleagues report the identification of two new susceptibility loci for inflammatory bowel disease (IBD). One variant is near a gene encoding tumor necrosis factor receptor subfamily member 6B and is associated with increased levels of this protein in serum from individuals with IBD. Inflammatory bowel disease (IBD) is a common inflammatory disorder with complex etiology that involves both genetic and environmental triggers, including but not limited to defects in bacterial clearance, defective mucosal barrier and persistent dysregulation of the immune response to commensal intestinal bacteria. IBD is characterized by two distinct phenotypes: Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC). Previously reported GWA studies have identified genetic variation accounting for a small portion of the overall genetic susceptibility to CD and an even smaller contribution to UC pathogenesis. We hypothesized that stratification of IBD by age of onset might identify additional genes associated with IBD. To that end, we carried out a GWA analysis in a cohort of 1,011 individuals with pediatric-onset IBD and 4,250 matched controls. We identified and replicated significantly associated, previously unreported loci on chromosomes 20q13 (rs2315008[T] and rs4809330[A]; P = 6.30 × 10−8 and 6.95 × 10−8, respectively; odds ratio (OR) = 0.74 for both) and 21q22 (rs2836878[A]; P = 6.01 × 10−8; OR = 0.73), located close to the TNFRSF6B and PSMG1 genes, respectively.