Schizophrenia is a highly heritable, neuropsychiatric disorder characterized by episodic psychosis and altered cognitive function. Despite success in identifying genetic variants associated with schizophrenia, there remains uncertainty about the causal genes involved in disease pathogenesis and how their function is regulated. We performed a multi-stage epigenome-wide association study, quantifying genome-wide patterns of DNA methylation in a total of 1714 individuals from three independent sample cohorts. We have identified multiple differentially methylated positions and regions consistently associated with schizophrenia across the three cohorts; these effects are independent of important confounders such as smoking. We also show that epigenetic variation at multiple loci across the genome contributes to the polygenic nature of schizophrenia. Finally, we show how DNA methylation quantitative trait loci in combination with Bayesian co-localization analyses can be used to annotate extended genomic regions nominated by studies of schizophrenia, and to identify potential regulatory variation causally involved in disease. This study represents the first systematic integrated analysis of genetic and epigenetic variation in schizophrenia, introducing a methodological approach that can be used to inform epigenome-wide association study analyses of other complex traits and diseases. We demonstrate the utility of using a polygenic risk score to identify molecular variation associated with etiological variation, and of using DNA methylation quantitative trait loci to refine the functional and regulatory variation associated with schizophrenia risk variants. Finally, we present strong evidence for the co-localization of genetic associations for schizophrenia and differential DNA methylation.

In a GWAS study of 32,438 adults, the authors discovered five novel loci for intracranial volume and confirmed two known signals. Variants for intracranial volume were also related to childhood and adult cognitive function and to Parkinson's disease, and enriched near genes involved in growth pathways, including PI3K-AKT signaling. Intracranial volume reflects the maximally attained brain size during development, and remains stable with loss of tissue in late life. It is highly heritable, but the underlying genes remain largely undetermined. In a genome-wide association study of 32,438 adults, we discovered five previously unknown loci for intracranial volume and confirmed two known signals. Four of the loci were also associated with adult human stature, but these remained associated with intracranial volume after adjusting for height. We found a high genetic correlation with child head circumference (ρgenetic = 0.748), which indicates a similar genetic background and allowed us to identify four additional loci through meta-analysis (Ncombined = 37,345). Variants for intracranial volume were also related to childhood and adult cognitive function, and Parkinson's disease, and were enriched near genes involved in growth pathways, including PI3K-AKT signaling. These findings identify the biological underpinnings of intracranial volume and their link to physiological and pathological traits.

Subcortical brain structures are integral to motion, consciousness, emotions and learning. We identified common genetic variation related to the volumes of the nucleus accumbens, amygdala, brainstem, caudate nucleus, globus pallidus, putamen and thalamus, using genome-wide association analyses in almost 40,000 individuals from CHARGE, ENIGMA and UK Biobank. We show that variability in subcortical volumes is heritable, and identify 48 significantly associated loci (40 novel at the time of analysis). Annotation of these loci by utilizing gene expression, methylation and neuropathological data identified 199 genes putatively implicated in neurodevelopment, synaptic signaling, axonal transport, apoptosis, inflammation/infection and susceptibility to neurological disorders. This set of genes is significantly enriched for Drosophila orthologs associated with neurodevelopmental phenotypes, suggesting evolutionarily conserved mechanisms. Our findings uncover novel biology and potential drug targets underlying brain development and disease. Genome-wide analysis identifies variants associated with the volume of seven different subcortical brain regions defined by magnetic resonance imaging. Implicated genes are involved in neurodevelopmental and synaptic signaling pathways.