Levels of low-density lipoprotein (LDL) cholesterol, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol, triglycerides and total cholesterol are heritable, modifiable risk factors for coronary artery disease. To identify new loci and refine known loci influencing these lipids, we examined 188,577 individuals using genome-wide and custom genotyping arrays. We identify and annotate 157 loci associated with lipid levels at P < 5 × 10(-8), including 62 loci not previously associated with lipid levels in humans. Using dense genotyping in individuals of European, East Asian, South Asian and African ancestry, we narrow association signals in 12 loci. We find that loci associated with blood lipid levels are often associated with cardiovascular and metabolic traits, including coronary artery disease, type 2 diabetes, blood pressure, waist-hip ratio and body mass index. Our results demonstrate the value of using genetic data from individuals of diverse ancestry and provide insights into the biological mechanisms regulating blood lipids to guide future genetic, biological and therapeutic research.

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.

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.

Context

Clopidogrel therapy improves cardiovascular outcomes in patients with acute coronary syndromes and following percutaneous coronary intervention by inhibiting adenosine diphosphate (ADP)–dependent platelet activation. However, nonresponsiveness is widely recognized and is related to recurrent ischemic events.

Objective

To identify gene variants that influence clopidogrel response.

Design, Setting, and Participants

In the Pharmacogenomics of Antiplatelet Intervention (PAPI) Study (2006-2008), we administered clopidogrel for 7 days to 429 healthy Amish persons and measured response by ex vivo platelet aggregometry. A genome-wide association study was performed followed by genotyping the loss-of-function cytochrome P450 (CYP) 2C19*2 variant (rs4244285). Findings in the PAPI Study were extended by examining the relation of CYP2C19*2 genotype to platelet function and cardiovascular outcomes in an independent sample of 227 patients undergoing percutaneous coronary intervention.

Main Outcome Measure

ADP-stimulated platelet aggregation in response to clopidogrel treatment and cardiovascular events.

Results

Platelet response to clopidogrel was highly heritable (h² = 0.73; P < .001). Thirteen single-nucleotide polymorphisms on chromosome 10q24 within the CYP2C18–CYP2C19–CYP2C9–CYP2C8 cluster were associated with diminished clopidogrel response, with a high degree of statistical significance (P = 1.5 × 10⁻¹³ for rs12777823, additive model). The rs12777823 polymorphism was in strong linkage disequilibrium with the CYP2C19*2 variant, and was associated with diminished clopidogrel response, accounting for 12% of the variation in platelet aggregation to ADP (P = 4.3 × 10⁻¹¹). The relation between CYP2C19*2 genotype and platelet aggregation was replicated in clopidogrel-treated patients undergoing coronary intervention (P = .02). Furthermore, patients with the CYP2C19*2 variant were more likely (20.9% vs 10.0%) to have a cardiovascular ischemic event or death during 1 year of follow-up (hazard ratio, 2.42; 95% confidence interval, 1.18-4.99; P = .02).

Conclusion

CYP2C19*2 genotype was associated with diminished platelet response to clopidogrel treatment and poorer cardiovascular outcomes.

Sekar Kathiresan and colleagues examine 185 common variants using a modified mendelian randomization approach and provide evidence supporting a causal role of triglyceride-rich lipoproteins in the development of coronary artery disease. Triglycerides are transported in plasma by specific triglyceride-rich lipoproteins; in epidemiological studies, increased triglyceride levels correlate with higher risk for coronary artery disease (CAD). However, it is unclear whether this association reflects causal processes. We used 185 common variants recently mapped for plasma lipids (P < 5 × 10−8 for each) to examine the role of triglycerides in risk for CAD. First, we highlight loci associated with both low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) and triglyceride levels, and we show that the direction and magnitude of the associations with both traits are factors in determining CAD risk. Second, we consider loci with only a strong association with triglycerides and show that these loci are also associated with CAD. Finally, in a model accounting for effects on LDL-C and/or high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) levels, the strength of a polymorphism's effect on triglyceride levels is correlated with the magnitude of its effect on CAD risk. These results suggest that triglyceride-rich lipoproteins causally influence risk for CAD.

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.

Apolipoprotein C-III (apoC-III) inhibits triglyceride hydrolysis and has been implicated in coronary artery disease. Through a genome-wide association study, we have found that about 5% of the Lancaster Amish are heterozygous carriers of a null mutation (R19X) in the gene encoding apoC-III ( APOC3 ) and, as a result, express half the amount of apoC-III present in noncarriers. Mutation carriers compared with noncarriers had lower fasting and postprandial serum triglycerides, higher levels of HDL-cholesterol and lower levels of LDL-cholesterol. Subclinical atherosclerosis, as measured by coronary artery calcification, was less common in carriers than noncarriers, which suggests that lifelong deficiency of apoC-III has a cardioprotective effect.

Richard Watanabe and colleagues of the MAGIC consortium report meta-analyses of genome-wide association studies to glucose levels two hours after an oral glucose challenge. They identify variants in GIPR associated with glucose and insulin responses. Glucose levels 2 h after an oral glucose challenge are a clinical measure of glucose tolerance used in the diagnosis of type 2 diabetes. We report a meta-analysis of nine genome-wide association studies (n = 15,234 nondiabetic individuals) and a follow-up of 29 independent loci (n = 6,958–30,620). We identify variants at the GIPR locus associated with 2-h glucose level (rs10423928, β (s.e.m.) = 0.09 (0.01) mmol/l per A allele, P = 2.0 × 10−15). The GIPR A-allele carriers also showed decreased insulin secretion (n = 22,492; insulinogenic index, P = 1.0 × 10−17; ratio of insulin to glucose area under the curve, P = 1.3 × 10−16) and diminished incretin effect (n = 804; P = 4.3 × 10−4). We also identified variants at ADCY5 (rs2877716, P = 4.2 × 10−16), VPS13C (rs17271305, P = 4.1 × 10−8), GCKR (rs1260326, P = 7.1 × 10−11) and TCF7L2 (rs7903146, P = 4.2 × 10−10) associated with 2-h glucose. Of the three newly implicated loci (GIPR, ADCY5 and VPS13C), only ADCY5 was found to be associated with type 2 diabetes in collaborating studies (n = 35,869 cases, 89,798 controls, OR = 1.12, 95% CI 1.09–1.15, P = 4.8 × 10−18).

Population structure, including population stratification and cryptic relatedness, can cause spurious associations in genome-wide association studies (GWAS). Usually, the scaled median or mean test statistic for association calculated from multiple single-nucleotide-polymorphisms across the genome is used to assess such effects, and 'genomic control' can be applied subsequently to adjust test statistics at individual loci by a genomic inflation factor. Published GWAS have clearly shown that there are many loci underlying genetic variation for a wide range of complex diseases and traits, implying that a substantial proportion of the genome should show inflation of the test statistic. Here, we show by theory, simulation and analysis of data that in the absence of population structure and other technical artefacts, but in the presence of polygenic inheritance, substantial genomic inflation is expected. Its magnitude depends on sample size, heritability, linkage disequilibrium structure and the number of causal variants. Our predictions are consistent with empirical observations on height in independent samples of ~4000 and ~133,000 individuals.