BackgroundVarious genome-wide association studies (GWAS) have been done in ischaemic stroke, identifying a few loci associated with the disease, but sample sizes have been 3500 cases or less. We established the METASTROKE collaboration with the aim of validating associations from previous GWAS and identifying novel genetic associations through meta-analysis of GWAS datasets for ischaemic stroke and its subtypes.MethodsWe meta-analysed data from 15 ischaemic stroke cohorts with a total of 12 389 individuals with ischaemic stroke and 62 004 controls, all of European ancestry. For the associations reaching genome-wide significance in METASTROKE, we did a further analysis, conditioning on the lead single nucleotide polymorphism in every associated region. Replication of novel suggestive signals was done in 13 347 cases and 29 083 controls.FindingsWe verified previous associations for cardioembolic stroke near PITX2 (p=2·8×10−16) and ZFHX3 (p=2·28×10−8), and for large-vessel stroke at a 9p21 locus (p=3·32×10−5) and HDAC9 (p=2·03×10−12). Additionally, we verified that all associations were subtype specific. Conditional analysis in the three regions for which the associations reached genome-wide significance (PITX2, ZFHX3, and HDAC9) indicated that all the signal in each region could be attributed to one risk haplotype. We also identified 12 potentially novel loci at p<5×10−6. However, we were unable to replicate any of these novel associations in the replication cohort.InterpretationOur results show that, although genetic variants can be detected in patients with ischaemic stroke when compared with controls, all associations we were able to confirm are specific to a stroke subtype. This finding has two implications. First, to maximise success of genetic studies in ischaemic stroke, detailed stroke subtyping is required. Second, different genetic pathophysiological mechanisms seem to be associated with different stroke subtypes.FundingWellcome Trust, UK Medical Research Council (MRC), Australian National and Medical Health Research Council, National Institutes of Health (NIH) including National Heart, Lung and Blood Institute (NHLBI), the National Institute on Aging (NIA), the National Human Genome Research Institute (NHGRI), and the National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS).

Hugh Markus, Peter Donnelly and colleagues report a genome-wide association study for ischemic stroke. They identify a SNP in HDAC9, a histone deacetylase gene, that is associated with large vessel ischemic stroke and suggest subtype-specific associations to ischemic stroke. Genetic factors have been implicated in stroke risk, but few replicated associations have been reported. We conducted a genome-wide association study (GWAS) for ischemic stroke and its subtypes in 3,548 affected individuals and 5,972 controls, all of European ancestry. Replication of potential signals was performed in 5,859 affected individuals and 6,281 controls. We replicated previous associations for cardioembolic stroke near PITX2 and ZFHX3 and for large vessel stroke at a 9p21 locus. We identified a new association for large vessel stroke within HDAC9 (encoding histone deacetylase 9) on chromosome 7p21.1 (including further replication in an additional 735 affected individuals and 28,583 controls) (rs11984041; combined P = 1.87 × 10−11; odds ratio (OR) = 1.42, 95% confidence interval (CI) = 1.28–1.57). All four loci exhibited evidence for heterogeneity of effect across the stroke subtypes, with some and possibly all affecting risk for only one subtype. This suggests distinct genetic architectures for different stroke subtypes.

The contribution of genetics to stroke risk, and whether this differs for different stroke subtypes, remainsuncertain. Genomewide complex trait analysis allows heritability to be assessed from genomewide association study (GWAS) data. Previous candidate gene studies have identified many associations with stoke but whether these are important requires replication in large independent data sets. GWAS data sets provide a powerful resource to perform replication studies.We applied genomewide complex trait analysis to a GWAS data set of 3752 ischemic strokes and 5972 controls and determined heritability for all ischemic stroke and the most common subtypes: large-vessel disease, small-vessel disease, and cardioembolic stroke. By systematic review we identified previous candidate gene and GWAS associations with stroke and previous GWAS associations with related cardiovascular phenotypes (myocardial infarction, atrial fibrillation, and carotid intima-media thickness). Fifty associations were identified.For all ischemic stroke, heritability was 37.9%. Heritability varied markedly by stroke subtype being 40.3% for large-vessel disease and 32.6% for cardioembolic but lower for small-vessel disease (16.1%). No previously reported candidate gene was significant after rigorous correction for multiple testing. In contrast, 3 loci from related cardiovascular GWAS studies were significant: PHACTR1 in large-vessel disease (P=2.63e(-6)), PITX2 in cardioembolic stroke (P=4.78e(-8)), and ZFHX3 in cardioembolic stroke (P=5.50e(-7)).There is substantial heritability for ischemic stroke, but this varies for different stroke subtypes. Previous candidate gene associations contribute little to this heritability, but GWAS studies in related cardiovascular phenotypes are identifying robust associations. The heritability data, and data from GWAS, suggest detecting additional associations will depend on careful stroke subtyping.

Abstract

 

Objective

 To determine which potentially modifiable risk factors, including socioeconomic, lifestyle/dietary, cardiometabolic, and inflammatory factors, are associated with Alzheimer’s disease. 

Design

 Mendelian randomisation study using genetic variants associated with the modifiable risk factors as instrumental variables. 

Setting

 International Genomics of Alzheimer’s Project. 

Participants

 17 008 cases of Alzheimer’s disease and 37 154 controls. 

Main outcome measures

 Odds ratio of Alzheimer’s per genetically predicted increase in each modifiable risk factor estimated with Mendelian randomisation analysis. 

Results

 This study included analyses of 24 potentially modifiable risk factors. A Bonferroni corrected threshold of P=0.002 was considered to be significant, and P<0.05 was considered suggestive of evidence for a potential association. Genetically predicted educational attainment was significantly associated with Alzheimer’s. The odds ratios were 0.89 (95% confidence interval 0.84 to 0.93; P=2.4×10⁻⁶) per year of education completed and 0.74 (0.63 to 0.86; P=8.0×10⁻⁵) per unit increase in log odds of having completed college/university. The correlated trait intelligence had a suggestive association with Alzheimer’s (per genetically predicted 1 SD higher intelligence: 0.73, 0.57 to 0.93; P=0.01). There was suggestive evidence for potential associations between genetically predicted higher quantity of smoking (per 10 cigarettes a day: 0.69, 0.49 to 0.99; P=0.04) and 25-hydroxyvitamin D concentrations (per 20% higher levels: 0.92, 0.85 to 0.98; P=0.01) and lower odds of Alzheimer’s and between higher coffee consumption (per one cup a day: 1.26, 1.05 to 1.51; P=0.01) and higher odds of Alzheimer’s. Genetically predicted alcohol consumption, serum folate, serum vitamin B₁₂, homocysteine, cardiometabolic factors, and C reactive protein were not associated with Alzheimer’s disease. 

Conclusion

 These results provide support that higher educational attainment is associated with a reduced risk of Alzheimer’s disease.

Abstract Objective To evaluate the associations of a polygenic risk score and healthy lifestyle with incident stroke. Design Prospective population based cohort study. Setting UK Biobank Study, UK. Participants 306 473 men and women, aged 40-73 years, recruited between 2006 and 2010. Main outcome measure Hazard ratios for a first stroke, estimated using Cox regression. A polygenic risk score of 90 single nucleotide polymorphisms previously associated with stroke was constructed at P<1×10 −5 to test for an association with incident stroke. Adherence to a healthy lifestyle was determined on the basis of four factors: non-smoker, healthy diet, body mass index <30 kg/m 2 , and regular physical exercise. Results During a median follow-up of 7.1 years (2 138 443 person years), 2077 incident strokes (1541 ischaemic stroke, 287 intracerebral haemorrhage, and 249 subarachnoid haemorrhage) were ascertained. The risk of incident stroke was 35% higher among those at high genetic risk (top third of polygenic score) compared with those at low genetic risk (bottom third): hazard ratio 1.35 (95% confidence interval 1.21 to 1.50), P=3.9×10 −8 . Unfavourable lifestyle (0 or 1 healthy lifestyle factors) was associated with a 66% increased risk of stroke compared with a favourable lifestyle (3 or 4 healthy lifestyle factors): 1.66 (1.45 to 1.89), P=1.19×10 −13 . The association with lifestyle was independent of genetic risk stratums. Conclusion In this cohort study, genetic and lifestyle factors were independently associated with incident stroke. These results emphasise the benefit of entire populations adhering to a healthy lifestyle, independent of genetic risk.

Polygenic risk scores (PRSs) have successfully summarized genome-wide effects of genetic variants in schizophrenia with significant predictive power. In a clinical sample of first-episode psychosis (FEP) patients, we estimated the ability of PRSs to discriminate case-control status and to predict the development of schizophrenia as opposed to other psychoses.The sample (445 case and 265 control subjects) was genotyped on the Illumina HumanCore Exome BeadChip with an additional 828 control subjects of African ancestry genotyped on the Illumina Multi-Ethnic Genotyping Array. To calculate PRSs, we used the results from the latest Psychiatric Genomics Consortium schizophrenia meta-analysis. We examined the association of PRSs with case-control status and with schizophrenia versus other psychoses in European and African ancestry FEP patients and in a second sample of 248 case subjects with chronic psychosis.PRS had good discriminative ability of case-control status in FEP European ancestry individuals (9.4% of the variance explained, p < 10-6), but lower in individuals of African ancestry (R2 = 1.1%, p = .004). Furthermore, PRS distinguished European ancestry case subjects who went on to acquire a schizophrenia diagnosis from those who developed other psychotic disorders (R2 = 9.2%, p = .002).PRS was a powerful predictor of case-control status in a European sample of patients with FEP, even though a large proportion did not have an established diagnosis of schizophrenia at the time of assessment. PRS was significantly different between those case subjects who developed schizophrenia from those who did not, although the discriminative accuracy may not yet be sufficient for clinical utility in FEP.

Major depressive disorder (MDD) is a notably complex illness with a lifetime prevalence of 14%. 1 It is often chronic or recurrent and is thus accompanied by considerable morbidity, excess mortality, substantial costs, and heightened risk of suicide. 2-7 MDD is a major cause of disability worldwide. 8 We conducted a genome-wide association (GWA) meta-analysis in 130,664 MDD cases and 330,470 controls, and identified 44 independent loci that met criteria for statistical significance. We present extensive analyses of these results which provide new insights into the nature of MDD. The genetic findings were associated with clinical features of MDD, and implicated prefrontal and anterior cingulate cortex in the pathophysiology of MDD (regions exhibiting anatomical differences between MDD cases and controls). Genes that are targets of antidepressant medications were strongly enriched for MDD association signals (P=8.5×10 −10 ), suggesting the relevance of these findings for improved pharmacotherapy of MDD. Sets of genes involved in gene splicing and in creating isoforms were also enriched for smaller MDD GWA P-values, and these gene sets have also been implicated in schizophrenia and autism. Genetic risk for MDD was correlated with that for many adult and childhood onset psychiatric disorders. Our analyses suggested important relations of genetic risk for MDD with educational attainment, body mass, and schizophrenia: the genetic basis of lower educational attainment and higher body mass were putatively causal for MDD whereas MDD and schizophrenia reflected a partly shared biological etiology. All humans carry lesser or greater numbers of genetic risk factors for MDD, and a continuous measure of risk underlies the observed clinical phenotype. MDD is not a distinct entity that neatly demarcates normalcy from pathology but rather a useful clinical construct associated with a range of adverse outcomes and the end result of a complex process of intertwined genetic and environmental effects. These findings help refine and define the fundamental basis of MDD.

Abstract White matter hyperintensities (WMH) are among the most common radiological abnormalities in the ageing population and an established risk factor for stroke and dementia. While common variant association studies have revealed multiple genetic loci with an influence on their volume, the contribution of rare variants to the WMH burden in the general population remains largely unexplored. We conducted a comprehensive analysis of this burden in the UK Biobank using publicly available whole-exome sequencing data (n up to 17 830) and found a splice-site variant in GBE1, encoding 1,4-alpha-glucan branching enzyme 1, to be associated with lower white matter burden on an exome-wide level [c.691+2T&gt;C, β = −0.74, standard error (SE) = 0.13, P = 9.7 × 10−9]. Applying whole-exome gene-based burden tests, we found damaging missense and loss-of-function variants in HTRA1 (frequency of 1 in 275 in the UK Biobank population) to associate with an increased WMH volume (P = 5.5 × 10−6, false discovery rate = 0.04). HTRA1 encodes a secreted serine protease implicated in familial forms of small vessel disease. Domain-specific burden tests revealed that the association with WMH volume was restricted to rare variants in the protease domain (amino acids 204–364; β = 0.79, SE = 0.14, P = 9.4 × 10−8). The frequency of such variants in the UK Biobank population was 1 in 450. The WMH volume was brought forward by ∼11 years in carriers of a rare protease domain variant. A comparison with the effect size of established risk factors for WMH burden revealed that the presence of a rare variant in the HTRA1 protease domain corresponded to a larger effect than meeting the criteria for hypertension (β = 0.26, SE = 0.02, P = 2.9 × 10−59) or being in the upper 99.8% percentile of the distribution of a polygenic risk score based on common genetic variants (β = 0.44, SE = 0.14, P = 0.002). In biochemical experiments, most (6/9) of the identified protease domain variants resulted in markedly reduced protease activity. We further found EGFL8, which showed suggestive evidence for association with WMH volume (P = 1.5 × 10−4, false discovery rate = 0.22) in gene burden tests, to be a direct substrate of HTRA1 and to be preferentially expressed in cerebral arterioles and arteries. In a phenome-wide association study mapping ICD-10 diagnoses to 741 standardized Phecodes, rare variants in the HTRA1 protease domain were associated with multiple neurological and non-neurological conditions including migraine with aura (odds ratio = 12.24, 95%CI: 2.54–35.25; P = 8.3 × 10−5]. Collectively, these findings highlight an important role of rare genetic variation and the HTRA1 protease in determining WMH burden in the general population.

Background: Rapid advances in scientific research have led to an increase in public awareness of genetic testing and pharmacogenetics. Direct-to-consumer (DTC) genetic testing companies, such as 23andMe, allow consumers to access their genetic information directly through an online service without the involvement of healthcare professionals. Here, we evaluate the clinical relevance of such pharmacogenetic tests reported by 23andMe. Methods: The research papers listed under each 23andMe report were evaluated, extracting information on effect size, sample size and ethnicity. A wider literature search was performed to provide a fuller assessment of the pharmacogenetic test and variants were matched to FDA recommendations. Additional evidence from CPIC guidelines, PharmGKB, and Dutch Pharmacogenetics Working Group was reviewed to determine current clinical practice. The value of the tests across ethnic groups was determined, including information on linkage disequilibrium between the tested SNP and causal pharmacogenetic variant, where relevant. Results: 23andMe offers 12 pharmacogenetic tests, some of which are in standard clinical practice, and others which are less widely applied. The clinical validity and clinical utility varies extensively between tests. The variants tested are likely to have different degrees of sensitivity due to different risk allele frequencies and linkage disequilibrium patterns across populations. The clinical relevance depends on the ethnicity of the individual and variability of pharmacogenetic markers. Further research is required to determine causal variants and provide more complete assessment of drug response and side effects. Conclusion: 23andMe reports provide some useful pharmacogenetics information, mirroring clinical tests that are in standard use. Other tests are unspecific, providing limited guidance and may not be useful for patients without professional interpretation. Nevertheless, DTC companies like 23andMe act as a powerful intermediate step to integrate pharmacogenetic testing into clinical practice.