SUMMARY Spatially resolved transcriptomic technologies are promising tools to study cell fate decisions in a physical microenvironment, which is fundamental for enhancing our knowledge of mammalian development. However, the imbalance between resolution, transcript capture and field of view of current methodologies precludes their systematic application to analyze relatively large and three-dimensional mid- and late-gestation mammalian embryos. Here, we combined DNA nanoball (DNB) patterned arrays and tissue RNA capture to create SpaTial Enhanced REsolution Omics-sequencing (Stereo-seq). This approach allows transcriptomic profiling of large histological sections with high resolution and sensitivity. We have applied Stereo-seq to study the kinetics and directionality of transcriptional variation in a time course of mouse organogenesis. We used this information to gain insight into the molecular basis of regional specification, neuronal migration and differentiation in the developing brain. Furthermore, we mapped the expression of a panel of developmental disease-related loci on our global transcriptomic maps to define the spatiotemporal windows of tissue vulnerability. Our panoramic atlas constitutes an essential resource to investigate longstanding questions concerning normal and abnormal mammalian development.

Abstract Patient-Derived Organoids (PDO) and Xenografts (PDX) are the current gold standards for patient derived models of cancer (PDMC). Nevertheless, how patient tumor cells evolve in these models and the impact on drug response remains unclear. Herein, we compared the transcriptomic and chromatin accessibility landscapes of six matched sets of colorectal cancer (CRC) PDO, PDX, PDO-derived PDX (PDOX), and original patient tumors (PT) and discovered two major remodeling axes. The first axis delineates PDX and PDO from PT, and the second axis distinguishes PDX and PDO. PDOX were more similar to PDX than they were to PDO, indicating that the growth environment is a driving force for chromatin adaptation. Using bivariate genomic footprinting analysis, we identified transcription factors (TF) that differentially bind to open chromatins between matched PDO and PDOX. Among them, KLF14 and EGR2 footprints were enriched in all six PDOX relative to matched PDO, and silencing of KLF14 or EGR2 promoted tumor growth. Furthermore, EPHA4, a shared downstream target gene of KLF14 and EGR2, altered tumor sensitivity to MEK inhibitor treatment. Altogether, patient-derived CRC cells undergo both common and distinct chromatin remodeling in PDO and PDX/PDOX, driven largely by their respective microenvironments, which results in differences in growth and drug sensitivity and needs to be taken into consideration when interpreting their ability to predict clinical outcome.

Deeper understanding of the crosstalk between host cells and Mycobacterium tuberculosis (Mtb) provides crucial guidelines for the rational design of novel intervention strategies against tuberculosis (TB). Mycobacteria possess a unique complex cell wall with arabinogalactan (AG) as critical component. AG has been identified as a virulence factor of Mtb which is recognized by host galectin-9. Here we demonstrate that galectin-9 directly inhibited mycobacterial growth through AG-binding property of carbohydrate-recognition domain 2. Furthermore, IgG antibodies with AG specificity were detected in serum of TB patients. Based on the interaction between galectin-9 and AG, we developed monoclonal antibody (mAb) screening assay and identified AG-specific mAbs which profoundly inhibit Mtb growth. Mechanistically, proteomic profiling and morphological characterizations revealed that AG-specific mAbs regulate AG biosynthesis, thereby inducing cell wall swelling. Thus, direct AG-binding by galectin-9 or antibodies contributes to protection against TB. Our findings pave the way for the rational design of novel immunotherapeutic strategies for TB control.

The SSU Processome (sometimes referred to as 90S) is an early stabile intermediate in the small ribosomal subunit biogenesis pathway of eukaryotes. Progression of the SSU Processome to a pre-40S particle requires a large-scale compaction of the RNA and release of many biogenesis factors. The U3 snoRNA is a primary component of the SSU Processome and hybridizes to the rRNA at multiple locations to organize the structure of the SSU Processome. Thus, release of U3 is prerequisite for the transition to pre-40S. Our lab proposed that the RNA helicase Dhr1 plays a crucial role in the transition by unwinding U3 and that this activity is controlled by the SSU Processome protein Utp14. How Utp14 times the activation of Dhr1 is an open question. Despite being highly conserved, Utp14 contains no recognizable domains, and how Utp14 interacts with the SSU Processome is not well characterized. Here, we used UV crosslinking and analysis of cDNA and yeast two-hybrid interaction to characterize how Utp14 interacts with the pre-ribosome. Moreover, proteomic analysis of SSU particles lacking Utp14 revealed that Utp14 is needed for efficient recruitment of the RNA exosome. Our analysis positions Utp14 to be uniquely poised to communicate the status of assembly of the SSU Processome to Dhr1 and possibly the exosome as well.

The solution to address global human Zn deficiency is Zn biofortification of staple food crops, aimed at high grain Zn concentration as well as high yield. However, the desired high grain Zn concentration above 40 mg kg-1 is rarely observed for high-yield wheat on worldwide calcareous soils, due to inadequate Zn uptake or Zn distribution to grain. The present study aims to investigate how much Zn uptake or distribution is adequate to achieve the Zn.t of high-yield wheat on calcareous soils with low available Zn (∼ 0.5 mg kg-1). Of the 123 cultivars tested in a three-year field experiment, 19 high-yield cultivars were identified with similar yields around 7.0 t ha-1 and various grain Zn concentrations from 9.3 to 26.7 mg kg-1. The adequate Zn distribution to grain was defined from the view of Zn biofortification, as the situation where the Zn distribution to grain (Zn harvest index) increased to the observed maximum of ∼ 91.0% and the Zn concentration of vegetative parts (straw Zn concentration) decreased to the observed minimum of ∼ 1.5 mg kg-1 (Zn.m). Under the assumed condition of adequate Zn distribution to grain (∼ 91.0%), all the extra Zn above Zn.m was remobilized from straw to grain and the grain Zn concentration would be increased to its highest attainable level, which was 14.5 ∼ 31.3 mg kg-1 for the 19 high-yield cultivars but still lower than 40 mg kg-1. Thus, even with the adequate Zn distribution to grain, the current Zn uptake is still not adequate and needs to be increased to 308 g ha-1 or higher to achieve Zn.t for high-yield wheat (7.0 t ha-1) on low-Zn calcareous soils. Besides, the established method here can also provide the priority measures and quantitative guidelines to achieve Zn biofortification in other wheat production regions.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.* Zn.s : straw Zn concentration Zn.m : minimum straw Zn concentration Zn.p : potential increase of grain Zn concentration Zn.c : current grain Zn concentration Zn.a : attainable grain Zn concentration ZnHI : Zn harvest index Zn.t : grain Zn biofortification target.

Abstract Purpose The purpose of the current study was to determine whether older patients with differentiated thyroid cancer (DTC) who received surgical treatment had a better cause-specific survival (CSS) than patients who were recommended surgery, but declined, and whether patients who underwent post-operative RAI-131 therapy had an impact on CSS based on TNM staging and number of lymph node metastases for all total or near-total thyroidectomy patients. Patients and Methods All DTC patients information were obtained from the SEER*Stat 8.3.6 program, and only patients ≥ 60 years or older were considered. The patients were divided into two groups (underwent surgery and surgery recommend, but not performed). Furthermore, patients were grouped as follows: T4; N1b; M1; T1-3N0-1a; specific number of lymph node metastases; and total or near-total thyroidectomy. Results The 120-month cause-specific survival (CSS) rate of females and males showed a gradual declining trend from 60-64 to ≥80 years of age in the group that underwent surgery. The CSS rate of females and males showed a marked downward and irregular trend with an increase in age in the recommended, but no surgery group. Univariate analysis indicated that the surgery group had a higher 120-month CSS in females in most stages and males, compared with the no surgery group. RAI-131 therapy was associated with an improved 80-month CSS in T4/N1b/M1 females (P<0.0183) and males (P<0.0011). There was no CSS difference in females or males between the T1-3N0 and T1-3N1a patients. There was no statistical difference between the two subgroups. Conclusions Surgical treatment should be recommended for elderly DTC patients because surgery can lead to a better CSS. High-risk patients achieve a higher benefit-to-risk ratio with RAI-131 therapy. To avoid the adverse effects associated with RAI-131 therapy, a multidisciplinary discussion should be arranged for intermediate- and low-risk patients.

Abstract Microbiome in the human body environment is related to the occurrence of a variety of disease phenotypes. Recent studies discovered that lung is an open organism with in touch of air and microbe in it, and the presence of some microbes in lung cancer tissues proved that there are many microbes in lungs. In this project, we collected lung tissue, feces and sputum from three Bioprojects of NCBI related to lung cancer (LC). Each project contains LC cases and lung normal (LN) controls. Those three projects contain a total of 339 samples of 16s rRNA sequencing data. By analyzing the composition of microbes in the three environments, and predicting their functions we found that compared with sputum, the ecological environment of fecal microbe is closer to tissue microbes in terms of evolutionary relationship, indicating that the impact of feces on tissue microbes is greater than that of the sputum. We used Picrust2 to predict the differential microbe function of lung cancer (LC) and the control (Lung Normal, LN) groups in the three environments, and found that at the microbe genetic level, compared to feces and sputum, sputum and tissues, feces and tissues have more common Differential genes, at the level of differential enzyme genes and differential pathways, feces and tissues have more common differences compared to feces and sputum, sputum and tissues. Our results showed that the similarity of feces and tissue microbiome is closer than the similarity of sputum and feces microbe. Through Spearman correlation analysis based on the relative abundance of predicted pathways and the relative abundance of genus classified by LDA analysis as marker diseases and healthy samples. The results indicated that the activation of marker genus in sputum and feces and significantly changed pathways has an opposite trend, and there are many pathways contributing to glycolysis are correlated with marker genus. Patients with LC has potential to regulate the microbe composition of feces, tissues and sputum by regulating metabolism.

Antibodies are essential for elucidating the roles of genes decoded by genome sequencing. However, affordable technology for proteome-scale antibody generation does not exist. To address this, we developed the Proteome Epitope Tag Antibody Library (PETAL) and its array. PETAL consists of 62,208 mAbs against 15,199 peptides from diverse proteomes. PETAL harbors binders for a great multitude of proteins in nature due to antibody multispecificity, an intrinsic feature of an antibody. Distinctive combinations of 10,000-20,000 mAbs were found to target specific proteomes by array screening. Phenotype-specific mAb-target pairs were discovered for maize and zebrafish samples. Immunofluorescence and flow cytometry mAbs for human membrane proteins and ChIP-seq mAbs for transcription factors were identified from respective proteome-binding PETAL mAbs. Differential screening of cell surface proteomes of tumor and normal tissues discovered internalizing tumor antigens for antibody-drug conjugates. By discovering high affinity mAbs at a fraction of current time and cost, PETAL enables proteome-scale antibody generation and target discovery.