BACKGROUND Chemotherapy can cause adverse effects such as chemotherapy-related cognitive impairment (CRCI). In this prospective study, the efficacy of traditional Chinese medicine acupuncture therapy in relieving CRCI and its impact on serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF) are evaluated. MATERIAL AND METHODS Eighty patients were randomly divided into a treatment group and a control group with 40 patients in each group. The treatment group was treated at the following acupuncture points: Baihui (DU20), Sishencong (EX-HN1), Shenting (DU24), Zusanli (ST36), Taixi (K13), Dazhong (K14), and Juegu (GB39). Cognitive function was assessed using the functional assessment of cancer treatment cognition test (FACT-COG, version 3), the auditory-verbal learning test (AVLT), the verbal fluency test (VFT), the symbol digit modality test (SDMT), the clock-drawing test (CDT), and the trail-making test part B (TMT-B). In addition, blood serum levels of BDNF were measured before and after treatment. Correlations between change in BDNF levels and cognitive function were also analyzed. RESULTS CRCI was ameliorated in the acupuncture treatment group, with scores on FACT-COG, AVLT-recognition and CDT assessments all significantly increased (P<0.05 in all cases). In addition, serum BDNF levels after acupuncture treatment were significantly higher than before treatment ([i]t[/i]=3.242, [i]P[/i]<0.01). Moreover, the level of BDNF was positively correlated with the total score of FACT-COG, AVLT-recognition, and CDT ([i]r[/i]=0.694, 0.628, and 0.532, respectively; all P<0.05). The control group showed no statistically significant difference in any measures over the same period. CONCLUSIONS Acupuncture therapy is effective in the treatment of CRCI in breast cancer patients through a mechanism that may be related to an increase of BDNF.

Abstract The acidic characteristic of the tumor site is one of the most well‐known features and provides a series of opportunities for cancer‐specific theranostic strategies. In this regard, pH‐responsive theranostic nanoplatforms that integrate diagnostic and therapeutic capabilities are highly developed. The fluidity of the tumor microenvironment (TME), with its temporal and spatial heterogeneities, makes noninvasive molecular magnetic resonance imaging (MRI) technology very desirable for imaging TME constituents and developing MRI‐guided theranostic nanoplatforms for tumor‐specific treatments. Therefore, various MRI‐based theranostic strategies which employ assorted therapeutic modes have been drawn up for more efficient cancer therapy through the raised local concentration of therapeutic agents in pathological tissues. In this review, we summarize the pH‐responsive mechanisms of organic components (including polymers, biological molecules, and organosilicas) as well as inorganic components (including metal coordination compounds, metal oxides, and metal salts) of theranostic nanoplatforms. Furthermore, we review the designs and applications of pH‐responsive theranostic nanoplatforms for the diagnosis and treatment of cancer. In addition, the challenges and prospects in developing theranostic nanoplatforms with pH‐responsiveness for cancer diagnosis and therapy are discussed.

Abstract The outbreak of COVID-19 has severely impacted global health and the economy. Cost-effective, highly efficacious therapeutics are urgently needed. Here, we used camelid immunization and proteomics to identify a large repertoire of highly potent neutralizing nanobodies (Nbs) to the SARS-CoV-2 spike (S) protein receptor-binding domain (RBD). We discovered multiple elite Nbs with picomolar to femtomolar affinities that inhibit viral infection at sub-ng/ml concentration, more potent than some of the best human neutralizing antibodies. We determined a crystal structure of such an elite neutralizing Nb in complex with RBD. Structural proteomics and integrative modeling revealed multiple distinct and non-overlapping epitopes and indicated an array of potential neutralization mechanisms. Structural characterization facilitated the bioengineering of novel multivalent Nb constructs into multi-epitope cocktails that achieved ultrahigh neutralization potency (IC50s as low as 0.058 ng/ml) and may prevent mutational escape. These thermostable Nbs can be rapidly produced in bulk from microbes and resist lyophilization, and aerosolization. These promising agents are readily translated into efficient, cost-effective, and convenient therapeutics to help end this once-in-a-century health crisis.

There is an urgent need to develop effective interventions resistant to the evolving variants of SARS-CoV-2. Nanobodies (Nbs) are stable and cost-effective agents that can be delivered by novel aerosolization route to treat SARS-CoV-2 infections efficiently. However, it remains unknown if they possess broadly neutralizing activities against the prevalent circulating strains. We found that potent neutralizing Nbs are highly resistant to the convergent variants of concern that evade a large panel of neutralizing antibodies (Abs) and significantly reduce the activities of convalescent or vaccine-elicited sera. Subsequent determination of 9 high-resolution structures involving 6 potent neutralizing Nbs by cryoelectron microscopy reveals conserved and novel epitopes on virus spike inaccessible to Abs. Systematic structural comparison of neutralizing Abs and Nbs provides critical insights into how Nbs uniquely target the spike to achieve high-affinity and broadly neutralizing activity against the evolving virus. Our study will inform the rational design of novel pan-coronavirus vaccines and therapeutics.

An amendment to this paper has been published and can be accessed via a link at the top of the paper.

Abstract Neurodegenerative diseases (NDDs), including Alzheimer’s (AD) and Parkinson’s diseases (PD), are complex heterogeneous diseases with highly variable patient responses to treatment. Due to the growing evidence for ageing-related clinical and pathological commonalities between AD and PD, these diseases have recently been studied in tandem. In this study, we analyse transcriptomic data from AD and PD patients, and stratify these patients into three subclasses with distinct gene expression and metabolic profiles. Through integrating transcriptomic data with a genome-scale metabolic model and validating our findings by network exploration and co-analysis using a zebrafish ageing model, we identify retinoids as a key ageing-related feature in all subclasses of AD and PD. We also demonstrate that the dysregulation of androgen metabolism by three different independent mechanisms is a source of heterogeneity in AD and PD. Taken together, our work highlights the need for stratification of AD/PD patients and development of personalised and precision medicine approaches based on the detailed characterisation of these subclasses.

Abstract Dopamine is an essential neurotransmitter, which functions are mediated by five G protein-coupled receptors, dopamine D1 to D5 receptors (D1R-D5R) in mammals. Among them, D1R is the most abundantly expressed dopamine receptor in the CNS and is the central receptor mediating excitatory dopamine signaling in multiple dopaminergic pathways. Dysregulation of D1R signaling has been directly linked to Parkinson’s disease (PD), schizophrenia, and drug abuse. Due to its fundamental functions in human diseases, D1R has long been the subject of intensive drug development effort toward the treatment of neuropsychiatric diseases. Here, we report the structures of D1R-Gs complex bound to endogenous agonist dopamine and synthetic agonist SKF81297, both with positive allosteric modulator LY3154207. These structures reveal the basis of dopamine recognition, the binding and potential allosteric regulation of DRD1 PAM LY3154207, and provide structural templates for design of subtype-selective D1R ligand for drug discovery targeting DRD1 for treating various CNS diseases.

ABSTRACT Graft remodeling after transplantation maintains graft functionality and determines graft survival. However, a comprehensive understanding of cellular diversity and interplay during graft remodeling remains to be fully characterized. In this study, we established a well tolerant C57BL/6 to C57BL/6 orthotopic liver transplantation (LT) mice model and observed two stages of graft recovery including an acute phase and a steady phase. We next performed single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) and cytometry by time-of-flight (CyTOF) and recorded the cellular hierarchy in the transplanted liver during the two stages. Besides the dynamic change of cell proportion, it was notable that recipient-derived cells took over the transplanted liver in most cell types (e.g., B cells, T cells, dendritic cells, granulocytes and monocytes) except CD206 + MerTK + macrophages and CD161 + CD49a + CD49b − natural killer cells. We then focused on macrophages and captured 5 distinct transcriptional signatures to define novel subclusters. Using a ligand-receptor interaction strategy, we identified specific macrophage-hepatocyte interactions during the acute and stable phases, causing metabolic remodeling in the transplanted liver. Our results delineated a 4-dimension cell atlas (type-proportion-source-time) of the transplanted liver, which sheds light on the physiological process of liver graft maintenance and graft-recipient crosstalk.

ABSTRACT Brassinosteroid (BR) is a pivotal phytohormone involved in regulating root development. Boron (B) is an essential micronutrient for plant growth and development, and root growth of plants is rapidly inhibited under B deficiency condition, but the mechanisms are still elusive. Here, we demonstrate that BR plays crucial roles in these processes. We identify BR-related processes underlying B deficiency at the physiological, genetic, molecular/cell biological and transcriptome levels, and provide strong evidences that B deficiency can affect BR signalling, thereby altering root growth. RNA-sequencing analysis reveals a high co-regulation between BR-regulated genes and B deficiency-responsive genes. We found that low B negatively regulates BR signalling to control BR signalling-dependent root elongation, bes1-D exhibits insensitivity to low B stress, and bri1-301 mutants fails to respond to B depletion. Exogenous eBL application can rescue the inhibition of root growth under B deficiency condition, and application of BR biosynthesis inhibitor BRZ aggravates root growth inhibition of wild-type under B deficiency condition. B deficiency reduces the nuclear signal of BES1. We further found that B deficiency reduces the accumulation of brassinolide (BL) by reducing BR6ox1 and BR6ox2 mRNA level to down-regulate BR signalling and modulate root elongation. Altogether, our results uncover a role of BR signalling in root elongation under B deficiency. One-sentence summary B deficiency reduces the accumulation of brassinolide by reducing BR6ox1 and BR6ox2 mRNA level to down-regulate BR signalling and modulate root elongation.

Abstract The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has caused over 100 million confirmed human infections, and 2 million more deaths globally since its emergence in the end of 2019. Several studies have shown that prior infection provided protective immunity against SARS-CoV-2 in non-human primate models. However, the effect of prior infection on blocking SARS-CoV-2 transmission is not clear. Here, we evaluated the impact of prior infection on protection and transmission of the SARS-CoV-2 virus in golden hamsters. Our results showed that prior infection provided protective immunity against SARS-CoV-2 re-challenge, but it was not sterizing immunity. The transmission experiment results showed that SARS-CoV-2 was efficiently transmitted from naive hamsters to prior infected hamsters by direct contact and airborne route, but not by indirect contact. Further, the virus was efficiently transmitted from prior infected hamsters to naive hamsters by direct contact, but not by airborne route and indirect contact. Surprisingly, the virus can be transmitted between prior infected hamsters by direct contact during a short period of early infection. Taken together, our study demonstrated that prior infected hamsters with good immunity can still be naturally re-infected, and the virus can be transmitted between prior infected hamsters and the naive through different transmission routes, implying the potential possibility of human re-infection and the risk of virus transmission between prior infected population and the healthy. Our study will help to calculate the herd immunity threshold more accurately, make more reasonable public health decisions, formulate an optimized population vaccination program, as well as aid the implementation of appropriate public health and social measures to control COVID-19.