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Analysis of Shared Heritability in Common Disorders of the Brain

Brainstorm ConsortiumVerneri Anttila  1   2   3 Brendan Bulik-Sullivan  4   3 Hilary K Finucane  2   3   5   6 Raymond K Walters  4   2   3 Jose Bras  7   8 Laramie Duncan  4   2   3   9 Valentina Escott-Price  10   11 Guido J Falcone  12   13   14 Padhraig Gormley  4   2   3   12 Rainer Malik  15 Nikolaos A Patsopoulos  3   16 Stephan Ripke  4   2   3   17 Zhi Wei  18 Dongmei Yu  2   12 Phil H Lee  2   12 Patrick Turley  4   3 Benjamin Grenier-Boley  19   20   21 Vincent Chouraki  19   20   21   22 Yoichiro Kamatani  23   24 Claudine Berr  25   26   27 Luc Letenneur  28   29 Didier Hannequin  30   31 Philippe Amouyel  19   20   21   22 Anne Boland  32 Jean-François Deleuze  32 Emmanuelle Duron  33   34 Badri N Vardarajan  35 Christiane Reitz  36 Alison M Goate  37 Matthew J Huentelman  38 M Ilyas Kamboh  39 Eric B Larson  40   41 Ekaterina Rogaeva  42 Peter St George-Hyslop  42   43 Hakon Hakonarson  44   45   46 Walter A Kukull  47 Lindsay A Farrer  48 Lisa L Barnes  49   50   51 Thomas G Beach  52 F Yesim Demirci  39 Elizabeth Head  53 Christine M Hulette  54 Gregory A Jicha  55 John S K Kauwe  56 Jeffrey A Kaye  57 James B Leverenz  58 Allan I Levey  59 Andrew P Lieberman  60 Vernon S Pankratz  61 Wayne W Poon  62 Joseph F Quinn  63   64 Andrew J Saykin  65 Lon S Schneider  66 Amanda G Smith  67 Joshua A Sonnen  68   69 Robert A Stern  70 Vivianna M Van Deerlin  71 Linda J Van Eldik  53 Denise Harold  72 Giancarlo Russo  73 David C Rubinsztein  74   75 Anthony Bayer  76 Magda Tsolaki  77   78 Petra Proitsi  79 Nick C Fox  80   7 Harald Hampel  81   82   83   84 Michael J Owen  85   86 Simon Mead  87 Peter Passmore  88 Kevin Morgan  89 Markus M Nöthen  90   91 Martin Rossor  92 Michelle K Lupton  93   94 Per Hoffmann  90   91   95   96 Johannes Kornhuber  97 Brian Lawlor  98 Andrew McQuillin  99 Ammar Al-Chalabi  100   101 Joshua C Bis  102 Agustin Ruiz  103   104 Mercè Boada  103 Sudha Seshadri  105   106   107 Alexa Beiser  108   109   107 Kenneth Rice  110 Sven J van der Lee  111 Philip L De Jager  112 Daniel H Geschwind  113   114   115 Matthias Riemenschneider  116 Steffi Riedel-Heller  117 Jerome I Rotter  118 Gerhard Ransmayr  119 Bradley T Hyman  13   14 Carlos Cruchaga  120 Montserrat Alegret  103 Bendik Winsvold  121   122 Priit Palta  123   124 Kai-How Farh  125   3 Ester Cuenca-Leon  12   3   2 Nicholas Furlotte  126 Tobias Kurth  127 Lannie Ligthart  128 Gisela M Terwindt  129 Tobias Freilinger  130   131 Caroline Ran  132 Scott D Gordon  93 Guntram Borck  133 Hieab H H Adams  111   134 Terho Lehtimäki  135 Juho Wedenoja  136   137 Julie E Buring  138 Markus Schürks  139 Maria Hrafnsdottir  140 Jouke-Jan Hottenga  128   141 Brenda Penninx  142 Ville Artto  143 Mari Kaunisto  123 Salli Vepsäläinen  143 Nicholas G Martin  93 Grant W Montgomery  93   144 Mitja I Kurki  4   3   12   123 Eija Hämäläinen  123 Hailiang Huang  4   2   145 Jie Huang  146   147 Cynthia Sandor  148 Caleb Webber  148   11 Bertram Muller-Myhsok  149   150   151 Stefan Schreiber  152   153 Veikko Salomaa  154 Elizabeth Loehrer  155 Hartmut Göbel  156 Alfons Macaya  157 Patricia Pozo-Rosich  158   159 Thomas Hansen  160   161 Thomas Werge  161   162   163 Jaakko Kaprio  123   137 Andres Metspalu  124 Christian Kubisch  164 Michel D Ferrari  129 Andrea C Belin  132 Arn M J M van den Maagdenberg  165   129 John-Anker Zwart  166 Dorret Boomsma  167   128 Nicholas Eriksson  126 Jes Olesen  160 Daniel I Chasman  168   14 Dale R Nyholt  169 Andreja Avbersek  170 Larry Baum  171 Samuel Berkovic  172 Jonathan Bradfield  173 Russell J Buono  174   175   176 Claudia B Catarino  170   177 Patrick Cossette  178 Peter De Jonghe  179   180   181 Chantal Depondt  182 Dennis Dlugos  183   184 Thomas N Ferraro  185   186 Jacqueline French  187 Helle Hjalgrim  188 Jennifer Jamnadas-Khoda  170   189 Reetta Kälviäinen  190   191 Wolfram S Kunz  192   193 Holger Lerche  131 Costin Leu  194 Dick Lindhout  195   196 Warren Lo  197   198 Daniel Lowenstein  199 Mark McCormack  200   201 Rikke S Møller  202   203 Anne Molloy  204 Ping-Wing Ng  205   206 Karen Oliver  207 Michael Privitera  208   209 Rodney Radtke  210 Ann-Kathrin Ruppert  211 Thomas Sander  211 Steven Schachter  212   13   14 Christoph Schankin  213   214 Ingrid Scheffer  215   216   217 Susanne Schoch  218 Sanjay M Sisodiya  219   220 Philip Smith  221 Michael Sperling  222 Pasquale Striano  223 Rainer Surges  224   225 G Neil Thomas  226 Frank Visscher  227 Christopher D Whelan  200 Federico Zara  228 Erin L Heinzen  229 Anthony Marson  230   231 Felicitas Becker  232   233 Hans Stroink  234 Fritz Zimprich  235 Thomas Gasser  236   237 Raphael Gibbs  238 Peter Heutink  237   236 Maria Martinez  239   240 Huw R Morris  219 Manu Sharma  241 Mina Ryten  219 Kin Y Mok  8   242 Sara Pulit  243   244   3 Steve Bevan  245 Elizabeth Holliday  246 John Attia  247   248 Thomas Battey  12   249 Giorgio Boncoraglio  250   251 Vincent Thijs  217   252 Wei-Min Chen  253 Braxton Mitchell  254   255 Peter Rothwell  256 Pankaj Sharma  257   258 Cathie Sudlow  259 Astrid Vicente  260   261 Hugh Markus  262 Christina Kourkoulis  3   263   12 Joana Pera  264 Miriam Raffeld  3   12   263   265 Scott Silliman  266 Vesna Boraska Perica  267 Laura M Thornton  268 Laura M Huckins  269 N William Rayner  270   271   272 Cathryn M Lewis  273 Monica Gratacos  274 Filip Rybakowski  275 Anna Keski-Rahkonen  276 Anu Raevuori  277   276 James I Hudson  278 Ted Reichborn-Kjennerud  279   280 Palmiero Monteleone  281 Andreas Karwautz  282 Katrin Mannik  124   283 Jessica H Baker  268 Julie K O'Toole  284 Sara E Trace  285 Oliver S P Davis  286 Sietske G Helder  287   273 Stefan Ehrlich  288 Beate Herpertz-Dahlmann  289 Unna N Danner  290   291 Annemarie A van Elburg  290   291 Maurizio Clementi  292 Monica Forzan  293 Elisa Docampo  294   295 Jolanta Lissowska  296 Joanna Hauser  297 Alfonso Tortorella  298 Mario Maj  299 Fragiskos Gonidakis  300 Konstantinos Tziouvas  301 Hana Papezova  302   303 Zeynep Yilmaz  268 Gudrun Wagner  304 Sarah Cohen-Woods  305 Stefan Herms  90   91   95   96 Antonio Julià  306 Raquel Rabionet  307   308   309   310 Danielle M Dick  311 Samuli Ripatti  123   137   312 Ole A Andreassen  313   314 Thomas Espeseth  313   315   316 Astri J Lundervold  317   316 Vidar M Steen  318   319 Dalila Pinto  320   321   322   323 Stephen W Scherer  324   325 Harald Aschauer  326 Alexandra Schosser  327   328 Lars Alfredsson  329 Leonid Padyukov  330 Katherine A Halmi  331 James Mitchell  332   333 Michael Strober  334 Andrew W Bergen  335   336 Walter Kaye  337 Jin Peng Szatkiewicz  268 Bru Cormand  307   308   309   338 Josep Antoni Ramos-Quiroga  339   340   341   342 Cristina Sánchez-Mora  340   339   341 Marta Ribasés  340   339   341 Miguel Casas  343   344   339   345 Amaia Hervas  346 Maria Jesús Arranz  347 Jan Haavik  348   349 Tetyana Zayats  348   4 Stefan Johansson  350   319 Nigel Williams  10 Astrid Dempfle  351 Aribert Rothenberger  352 Jonna Kuntsi  353 Robert D Oades  354 Tobias Banaschewski  355 Barbara Franke  356   357   358 Jan K Buitelaar  359   360 Alejandro Arias Vasquez  361 Alysa E Doyle  263   14 Andreas Reif  362 Klaus-Peter Lesch  363   364   365 Christine Freitag  366 Olga Rivero  365 Haukur Palmason  140 Marcel Romanos  367 Kate Langley  368   85 Marcella Rietschel  369 Stephanie H Witt  369 Soeren Dalsgaard  370   163   371 Anders D Børglum  372   163   373   374 Irwin Waldman  375 Beth Wilmot  376 Nikolas Molly  377 Claiton H D Bau  378   379 Jennifer Crosbie  380   381 Russell Schachar  382   381 Sandra K Loo  383 James J McGough  384 Eugenio H Grevet  379   385 Sarah E Medland  93 Elise Robinson  4   2   6 Lauren A Weiss  386   387   388 Elena Bacchelli  389 Anthony Bailey  390   391 Vanessa Bal  386   387   388 Agatino Battaglia  392 Catalina Betancur  393 Patrick Bolton  353   394 Rita Cantor  395 Patrícia Celestino-Soper  396 Geraldine Dawson  397 Silvia De Rubeis  320   321   398 Frederico Duque  399   400 Andrew Green  401   402 Sabine M Klauck  403 Marion Leboyer  404   405   406 Pat Levitt  407   66 Elena Maestrini  389 Shrikant Mane  408   409 Daniel Moreno- De-Luca  410 Jeremy Parr  411   412   413 Regina Regan  402   414 Abraham Reichenberg  269 Sven Sandin  320   321   415 Jacob Vorstman  416   417 Thomas Wassink  418 Ellen Wijsman  419   110 Edwin Cook  420 Susan Santangelo  421   422 Richard Delorme  423   424 Bernadette Rogé  425   426   427 Tiago Magalhaes  414   428 Dan Arking  429 Thomas G Schulze  430   431   369   432   433 Robert C Thompson  434   435 Jana Strohmaier  369   436 Keith Matthews  437   438 Ingrid Melle  439   440 Derek Morris  441 Douglas Blackwood  442 Andrew McIntosh  442 Sarah E Bergen  415 Martin Schalling  443   444 Stéphane Jamain  404   405   406 Anna Maaser  91   90 Sascha B Fischer  95   445 Céline S Reinbold  95   445 Janice M Fullerton  446   447 José Guzman-Parra  448   449 Fermin Mayoral  448   449 Peter R Schofield  446   447 Sven Cichon  95   445   450 Thomas W Mühleisen  450   445 Franziska Degenhardt  451 Johannes Schumacher  451 Michael Bauer  452 Philip B Mitchell  453   454 Elliot S Gershon  455 John Rice  456 James B Potash  432 Peter P Zandi  457 Nick Craddock  85 I Nicol Ferrier  411 Martin Alda  458   459 Guy A Rouleau  460   461 Gustavo Turecki  462 Roel Ophoff  463   464 Carlos Pato  465 Adebayo Anjorin  466 Eli Stahl  269   312 Markus Leber  467 Piotr M Czerski  468 Cristiana Cruceanu  469   470 Ian R Jones  471 Danielle Posthuma  472   473 Till F M Andlauer  149   474 Andreas J Forstner  91   90   96   95   475 Fabian Streit  369 Bernhard T Baune  476 Tracy Air  476 Grant Sinnamon  477   478 Naomi R Wray  144   479 Donald J MacIntyre  480 David Porteous  481 Georg Homuth  482 Margarita Rivera  483   273 Jakob Grove  163   373   372   484 Christel M Middeldorp  485   486   128 Ian Hickie  487 Michele Pergadia  120 Divya Mehta  488   489 Johannes H Smit  142   490   491 Rick Jansen  142 Eco de Geus  128   490 Erin Dunn  12   492 Qingqin S Li  493 Matthias Nauck  494   495 Robert A Schoevers  496 Aartjan Tf Beekman  142   497 James A Knowles  498 Alexander Viktorin  415 Paul Arnold  499   500   417 Cathy L Barr  501   382   381 Gabriel Bedoya-Berrio  502 O Joseph Bienvenu  503 Helena Brentani  504 Christie Burton  382 Beatriz Camarena  505 Carolina Cappi  504 Danielle Cath  506   507 Maria Cavallini  508 Daniele Cusi  509 Sabrina Darrow  510 Damiaan Denys  511   512 Eske M Derks  93 Andrea Dietrich  513   514 Thomas Fernandez  515 Martijn Figee  511   320 Nelson Freimer  463 Gloria Gerber  12 Marco Grados  432 Erica Greenberg  263 Gregory L Hanna  435 Andreas Hartmann  516   517   518 Matthew E Hirschtritt  386   388 Pieter J Hoekstra  514 Alden Huang  519   384 Chaim Huyser  520   521 Cornelia Illmann  263 Michael Jenike  14 Samuel Kuperman  522 Bennett Leventhal  510 Christine Lochner  523 Gholson J Lyon  524 Fabio Macciardi  525 Marcos Madruga-Garrido  526 Irene A Malaty  527 Athanasios Maras  528 Lauren McGrath  529 Eurípedes C Miguel  530 Pablo Mir  531   532 Gerald Nestadt  432 Humberto Nicolini  533   534 Michael S Okun  535   536   537 Andrew Pakstis  409 Peristera Paschou  538 John Piacentini  384 Christopher Pittenger  539 Kerstin Plessen  540   541 Vasily Ramensky  542 Eliana M Ramos  543 Victor Reus  386   388 Margaret A Richter  544   545 Mark A Riddle  503 Mary M Robertson  546 Veit Roessner  547 Maria Rosário  548   549 Jack F Samuels  432 Paul Sandor  545   550   551 Dan J Stein  552   523 Fotis Tsetsos  553 Filip Van Nieuwerburgh  554 Sarah Weatherall  12 Jens R Wendland  555 Tomasz Wolanczyk  556 Yulia Worbe  557   558   559 Gwyneth Zai  545 Fernando S Goes  432 Nicole McLaughlin  560   561 Paul S Nestadt  432 Hans-Jorgen Grabe  562 Christel Depienne  563   564   565 Anuar Konkashbaev  566 Nuria Lanzagorta  534 Ana Valencia-Duarte  567   568 Elvira Bramon  99 Nancy Buccola  569 Wiepke Cahn  570 Murray Cairns  571   572   573 Siow A Chong  574 David Cohen  575   576 Benedicto Crespo-Facorro  577   341 James Crowley  285 Michael Davidson  578   579 Lynn DeLisi  580   14 Timothy Dinan  581   582 Gary Donohoe  583 Elodie Drapeau  269   320   321 Jubao Duan  584   585 Lieuwe Haan  511   586 David Hougaard  587 Sena Karachanak-Yankova  588 Andrey Khrunin  589 Janis Klovins  590 Vaidutis Kučinskas  591 Jimmy Lee Chee Keong  592 Svetlana Limborska  593 Carmel Loughland  594   247 Jouko Lönnqvist  154   595 Brion Maher  457 Manuel Mattheisen  596   597   598 Colm McDonald  599   600 Kieran C Murphy  601 Igor Nenadic  602   603 Jim van Os  570   604   605 Christos Pantelis  606   607   217 Michele Pato  465 Tracey Petryshen  2   12 Digby Quested  608   609 Panos Roussos  269 Alan R Sanders  610   585 Ulrich Schall  247 Sibylle G Schwab  611 Kang Sim  612   613   574 Hon-Cheong So  614   615   616 Elisabeth Stögmann  235 Mythily Subramaniam  574   613 Draga Toncheva  588 John Waddington  200 James Walters  85   86 Mark Weiser  579   617 Wei Cheng  268 Robert Cloninger  618 David Curtis  619   620 Pablo V Gejman  585   610 Frans Henskens  621   622   248 Morten Mattingsdal  439   623 Sang-Yun Oh  624   625 Rodney Scott  247   248   626 Bradley Webb  627 Gerome Breen  628   629 Claire Churchhouse  4   2   3 Cynthia M Bulik  630   415 Mark Daly  4   2   3 Martin Dichgans  15   150 Stephen V Faraone  631 Rita Guerreiro  7   8 Peter Holmans  10 Kenneth S Kendler  632 Bobby Koeleman  633 Carol A Mathews  634   537 Alkes Price  3   6 Jeremiah Scharf  2   3   12   12   635   13   14 Pamela Sklar  269 Julie Williams  10   11 Nicholas W Wood  8   619 Chris Cotsapas  3   636 Aarno Palotie  4   2   3   12   13   14   123 Jordan W Smoller  2   12 Patrick Sullivan  630   637 Jonathan Rosand  3   12   13   14 Aiden Corvin  638   639 Benjamin M Neale  1   2   3 Jonathan M Schott  80 Richard Anney  85   86 Josephine Elia  640   641 Maria Grigoroiu-Serbanescu  642 Howard J Edenberg  643 Robin Murray  353
Affiliations

Analysis of Shared Heritability in Common Disorders of the Brain

Brainstorm Consortium et al. Science.

Abstract

Disorders of the brain can exhibit considerable epidemiological comorbidity and often share symptoms, provoking debate about their etiologic overlap. We quantified the genetic sharing of 25 brain disorders from genome-wide association studies of 265,218 patients and 784,643 control participants and assessed their relationship to 17 phenotypes from 1,191,588 individuals. Psychiatric disorders share common variant risk, whereas neurological disorders appear more distinct from one another and from the psychiatric disorders. We also identified significant sharing between disorders and a number of brain phenotypes, including cognitive measures. Further, we conducted simulations to explore how statistical power, diagnostic misclassification, and phenotypic heterogeneity affect genetic correlations. These results highlight the importance of common genetic variation as a risk factor for brain disorders and the value of heritability-based methods in understanding their etiology.

Conflict of interest statement

Competing interests: The authors declare no competing interests.

Figures

Fig. 1.
Fig. 1.. Genetic correlations across psychiatric phenotypes.
The color of each box indicates the magnitude of the correlation, and the size of the box indicates its significance (LDSC), with significant correlations filling each square completely. Asterisks indicate genetic correlations that are significantly different from zero after Bonferroni correction.
Fig. 2.
Fig. 2.. Genetic correlations across neurological phenotypes.
The color of each box indicates the magnitude of the correlation, and the size of the box indicates its significance (LDSC), with significant correlations filling each square completely. Asterisks indicate genetic correlations that are significantly different from zero after Bonferroni correction. Some phenotypes have substantial overlaps (Table 1)—for instance, all cases of generalized epilepsy are also cases of epilepsy. Asterisks indicate significant genetic correlation after multiple testing correction.
Fig. 3.
Fig. 3.. Genetic correlations across neurological and psychiatric phenotypes.
The color of each box indicates the magnitude of the correlation, and the size of the box indicates its significance (LDSC), with significant correlations filling each square completely. Asterisks indicate genetic correlations that are significantly different from zero after Bonferroni correction.
Fig. 4.
Fig. 4.. Genetic correlations across brain disorders and behavioral-cognitive phenotypes.
The color of each box indicates the magnitude of the correlation, and the size of the box indicates its significance (LDSC), with significant correlations filling each square completely. Asterisks indicate genetic correlations that are significantly different from zero after Bonferroni correction.