Almost 20% of patients with COVID-19 experience long-term effects, known as post-COVID condition or long COVID. Among many lingering neurologic symptoms, chronic headache is the most common. Despite this health concern, the etiology of long COVID headache is still not well characterized. Here, we present a longitudinal multi-omics analysis of blood leukocyte transcriptomics, plasma proteomics and metabolomics of long COVID patients with chronic headache. Long COVID patients experienced a state of hyper-inflammation prior to chronic headache onset and maintained persistent inflammatory activation throughout the progression of chronic headache. Metabolomic analysis also revealed augmented arginine and lipid metabolisms, skewing towards a nitric oxide-based pro-inflammation. Furthermore, metabolisms of neurotransmitters including serotonin, dopamine, glutamate, and GABA were markedly dysregulated during the progression of long COVID headache. Overall, these findings illustrate the immuno-metabolomics landscape of long COVID patients with chronic headache, which may provide insights to potential therapeutic interventions.

Abstract Glioblastoma multiforme (GBM) is a lethal form of intracranial tumor. One of the obstacles to treat GBM is the blood-brain barrier which limit the transportation of drugs into the tumor site. Here, based on our previous study on metabolitin (MTL) and osteocalcin, we generated a molecular drug delivery system that consisted of metabolitin and small molecules such as fluorescent dye or peptide drugs for diagnosis and treatment. And we designed a GBM diagnostic probe (MTL-ICG) and therapeutic peptide drug (MTL-NBD) that can cross the blood-brain barrier (BBB). In a NIR animal live imaging system, we found MTL-ICG can penetrate cross BBB and label the GBM site. The in vitro experiment showed that MTL-NBD had inhibitory effect on GBM cell line (U87-MG). Besides, after orthotopic transplantation of GBM into mouse cortex, treatment of MTL-NBD intravenously showed inhibition trend, which were similar with the effect of NBD, a known anti-tumor polypeptide drug. In addition, we found the GPR158, the receptor of osteocalcin, was also high expressed in grafting site. Taken together, these findings suggest that MTL is a promising cell penetrating peptide targeting GPR158 in GBM, which provide a novel delivery tool for GBM.

Abstract Patterned surfaces can enhance the sensitivity of laser desorption ionization mass spectrometry by segregating and concentrating analytes, but their fabrication can be challenging. Here, we describe a simple method to fabricate substrates patterned with micron-scale wells that yield more accurate and sensitive mass spectrometry measurements compared to flat surfaces. The wells can also concentrate and localize cells and beads for cell-based assays.

Abstract Purpose Estimation of a correlation between cells in vitreous humour and growth in glioblastoma xenografts. Methods Streams of cells in vitreous humor are observed in optical coherence tomography (OCT) imaging data of animal (NSGS and Athymic Nude-Foxn1 nu ) eyes (34 in total) subjected to xenograft growth study, in-vivo. The cancer disease model is studied with and without nanodrug-based treatment protocols. Results The presence of CD8+ and CD4+ is reported inside the tumor using the same data earlier. The transition of these cells is shown to take place from the optic nerve via the vitreous into the nerve fiber layer (NFL) at tumor locations and xenograft -related injuries. Functional analysis of dense temporal imaging series (varying from 28 to more than 100 days) reveals a mild correlation between the volumetric growth of the tumor with the density of these cells, quantitatively and qualitatively. The cross-correlation analysis indicates imaging assisted photodynamic treatment protocol perform relatively better if started with certain delay. Doxorubicin treatment to Nu/Nu Male and NSGS female transforms mild weak negative correlation into mild weak positive correlation. Conclusions The plots indicate that the mix of the cells in vitreous humor are effectively dominated by immunosuppressor cytotoxic component. Translational Relevance We propose that the vitreous cell density can be used as imaging biomarker helpful for clinicians in early diagnosis and treatment planning of similar disease models. The limitation of this work is that high resolution OCT systems and data-dependent image segmentation methods are required.

Speckle is an inevitable consequence of the use of coherent light in optical coherence tomography (OCT), and often acts as noise that obscures micro-structures of biological tissue. We here present a novel method of suppressing speckle noise intrinsically compatible with adaptive optics (AO) in OCT system: by modulating the phase inside the imaging system pupil aperture with a segmented deformable mirror, thus producing minor perturbations in the point spread function (PSF) to create un-correlated speckle pattern between B-scans, and further averaging to wash out the speckle but maintain the structures. It is a well-controlled and universal method which can efficiently determine the optimal range of phase modulation that minimizing speckle noise while maximizing image resolution and signal strength for different systems and/or samples. As an active method, its effectiveness and efficiency were demonstrated by both ex-vivo non-biological and in-vivo biological applications.

Abstract Highly efficient capture and detection of circulating tumor cells (CTCs) remain elusive mainly because of their extremely low concentration in the peripheral blood of patients. Herein, we present an approach for the simultaneous capturing, isolation, and detection of CTCs using an immuno-fluorescent magnetic nanobead system (iFMNS) coated with a monoclonal anti-EpCAM antibody. The developed antibody nanobead system allows magnetic isolation and fluorescent-based quantification of CTCs. The expression of EpCAM on the surface of captured CTCs could be directly visualized without additional immune-fluorescent labeling. Our approach is shown to result in a 70 - 95% capture efficiency of CTCs, and 95% of the captured cells remain viable. Using our approach, the isolated cells could be directly used for culture, reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), and immunocytochemistry (ICC) identification. We applied iFMNS for testing CTCs in peripheral blood samples from a lung cancer patient, which suggested that this approach would be a promising tool for CTCs enrichment and detection in one step.

Abstract Spermatogonial stem cells (SSCs) are able to undergo self-renewal and differentiation. Unlike the self-renewal that replenishes the SSC and progenitor pool, the differentiation is an irreversible process committed to meiosis. While the preparations for meiotic events in differentiating spermatogonia (Di-SG) are likely to be accompanied by alterations in chromatin structure, the three-dimensional (3D) chromatin architectural difference between SSCs and Di-SG, and the higher-order chromatin dynamics during spermatogonial differentiation, have not been systematically investigated. Here, we performed in situ high-throughput chromosome conformation capture (Hi-C), RNA-sequencing (RNA-seq) and chromatin immunoprecipitation-sequencing (ChIP-seq) analyses on porcine undifferentiated spermatogonia (Un-SG, which consist of SSCs and progenitors) and Di-SG. By integrating and analyzing these data, we identified that Di-SG exhibited increased disorder but weakened compartmentalization and topologically associating domains (TADs) in comparison with Un-SG, suggesting that diminished higher-order chromatin architecture in meiotic cells, as shown by recent reports, is preprogramed in Di-SG. Our data also revealed that A/B compartments and TADs were related to dynamic gene expression during spermatogonial differentiation. We further unraveled the contribution of promoter-enhancer interactions (PEIs) to pre-meiotic transcriptional regulation, which has not been accomplished in previous studies due to limited cell input and resolution. Together, our study uncovered the 3D chromatin structure of SSCs/progenitors and Di-SG, as well as the interplay between higher-order chromatin architecture and dynamic gene expression during spermatogonial differentiation, providing novel insights into the mechanisms for SSC self-renewal and differentiation and having implications for diagnosis and treatment of male sub-/infertility.