We have produced a draft sequence of the rice genome for the most widely cultivated subspecies in China, Oryza sativa L. ssp. indica , by whole-genome shotgun sequencing. The genome was 466 megabases in size, with an estimated 46,022 to 55,615 genes. Functional coverage in the assembled sequences was 92.0%. About 42.2% of the genome was in exact 20-nucleotide oligomer repeats, and most of the transposons were in the intergenic regions between genes. Although 80.6% of predicted Arabidopsis thaliana genes had a homolog in rice, only 49.4% of predicted rice genes had a homolog in A. thaliana . The large proportion of rice genes with no recognizable homologs is due to a gradient in the GC content of rice coding sequences.

The Taming of the Silkworm Silkworms, Bombyx mori , represent one of the few domesticated insects, having been domesticated over 10,000 years ago. Xia et al. (p. 433 , published online 27 August) sequenced 29 domestic and 11 wild silkworm lines and identified genes that were most likely to be selected during domestication. These genes represent those that enhance silk production, reproduction, and growth. Furthermore, silkworms were probably only domesticated once from a large progenitor population, rather than on multiple occasions, as has been observed for other domesticated animals.

Biological age (BA) has been proposed to evaluate the aging status instead of chronological age (CA). Our study shows evidence that there might be multiple "clocks" within the whole-body system: systemic aging drivers/clocks overlaid with organ/tissue-specific counterparts. We utilize multi-omics data, including clinical tests, immune repertoire, targeted metabolomic molecules, gut microbiomes, physical fitness examinations, and facial skin examinations, to estimate the BA of different organs (e.g., liver, kidney) and systems (immune and metabolic system). The aging rates of organs/systems are diverse. People's aging patterns are different. We also demonstrate several applications of organs/systems BA in two independent datasets. Mortality predictions are compared among organs' BA in the dataset of the United States National Health and Nutrition Examination Survey. Polygenic risk score of BAs constructed in the Chinese Longitudinal Healthy Longevity Survey cohort can predict the possibility of becoming centenarian.

ABSTRACT Triple-negative breast cancer (TNBC) represents the most aggressive breast cancer subtype, which recently attracts great interest for immune therapeutic development. In this context, in-depth understanding of TNBC immune landscape is highly demanded. Here we report single-cell RNA sequencing results of 9683 tumor-infiltrated immune cells isolated from 14 treatment naïve TNBC tumors, where 22 immune cell subsets, including T cells, macrophages, B cells, and DCs have been characterized. We identify a new T cell subset, CD8 + CXCL8 + naïve T cell, which associates with poor survival. A novel immune cell subset comprised of TCR + macrophages, is found to be widely distributed in TNBC tumors. Further analyses reveal an up-regulation of molecules associated with TCR signaling and cytotoxicity in these immune cells, indicating TCR signaling activation. Altogether, our study provides a valuable resource to understand the immune ecosystem of TNBC. The novel immune cell subsets reported herein might be functionally important in cancer immunity. SIGNIFICANCE This work demonstrates a single-cell transcriptome atlas of immune cells in treatment naïve TNBC tumors, revealing novel immune cell subsets. This study provides a valuable resource to understand the immune ecosystem of TNBC, which will be helpful for the immunotherapeutic strategy design of TNBC.

Abstract The CRISPR RNA-guided endonucleases Cas9, and Cas9-derived adenine/cytosine base editors (ABE/CBE), have been used in both research and therapeutic applications. However, broader use of this gene editing toolbox is hampered by the great variability of efficiency among different target sites. Here we present TRAP-seq, a versatile and scalable approach in which the CRISPR gRNA expression cassette and the corresponding surrogate site are captured by T argeted R eporter A nchored P ositional Seq uencing in cells. TRAP-seq can faithfully recapitulate the CRISPR gene editing outcomes introduced to the corresponding endogenous genome site and most importantly enables massively parallel quantification of CRISPR gene editing in cells. We demonstrate the utility of this technology for high-throughput quantification of SpCas9 editing efficiency and indel outcomes for 12,000 gRNAs in human embryonic kidney cells. Using this approach, we also showed that TRAP-seq enables high throughput quantification of both ABE and CBE efficiency at 12,000 sites in cells. This rich amount of ABE/CBE outcome data enable us to reveal several novel nucleotide features (e.g. preference of flanking bases, nucleotide motifs, STOP recoding types) affecting base editing efficiency, as well as designing improved machine learning-based prediction tools for designing SpCas9, ABE and CBE gRNAs of high efficiency and accuracy (>70%). We have integrated all the 12,000 CRISPR gene editing outcomes for SpCas9, ABE and CBE into a CRISPR-centered portal: The Human CRISPR Atlas. This study extends our knowledge on CRISPR gene and base editing, and will facilitate the application and development of CRISPR in both research and therapy.

ABSTRACT Fecal microbiota transplantation (FMT), which is thought to have the potential to correct dysbiosis of gut microbiota, has recently been used to treat inflammatory bowel disease (IBD). To elucidate the extent and principles of microbiota engraftment in IBD patients after FMT treatment, we conducted an interventional prospective cohort study. The cohort included two categories of patients: (1) patients with moderate to severe Crohn’s disease (CD) (Harvey-Bradshaw Index ≥ 7, n = 11, and (2) patients with ulcerative colitis (UC) (Montreal classification, S2 and S3, n = 4). All patients were treated with a single FMT (via mid-gut, from healthy donors) and follow-up visits were performed at baseline, 3 days, one week, and one month after FMT (missing time points included). At each follow-up time point, fecal samples of the participants were collected along with their clinical metadata. For comparative analysis, 10 fecal samples from 10 healthy people were included to represent the diversity level of normal gut microbiota. Additionally, the metagenomic data of 25 fecal samples from 5 individuals with metabolic syndrome who underwent autologous FMT treatment were downloaded from a previous published paper to represent natural microbiota shifts during FMT. All fecal samples underwent shotgun metagenomic sequencing. We found that 3 days after FMT, 11 out of 15 recipients were in remission (3 out of 4 UC recipients; 8 out of 11 CD recipients). Generally, bacterial colonization was observed to be lower in CD recipients than in UC recipients at both species and strain levels. Furthermore, across species, different strains displayed disease-specific displacement advantages under two-disease status. Finally, most post-FMT species (> 80%) could be properly predicted (AUC > 85%) using a random forest classification model, with the gut microbiota composition and clinical parameters of pre-FMT recipients acting as the most contributive factors for prediction accuracy.

Teratoma, due to its remarkable ability to differentiate into multiple cell lineages, is a valuable model for studying human embryonic development. The similarity of the gene expression and chromatin accessibility patterns in these cells to those observed in vivo further underscores its potential as a research tool. Notably, teratomas derived from human naïve (pre-implantation epiblast-like) pluripotent stem cells (PSCs) have larger embryonic cell diversity and contain extraembryonic lineages, making them more suitable to study developmental processes. However, the cell type-specific epigenetic profiles of naïve PSC teratomas have not been yet characterized. Using single-cell assay for transposase-accessible chromatin sequencing (scATAC-seq), we analyzed 66,384 cell profiles from five teratomas derived from human naïve PSCs and their post-implantation epiblast-like (primed) counterparts. We observed 17 distinct cell types from both embryonic and extraembryonic lineages, resembling the corresponding cell types in human fetal tissues. Additionally, we identified key transcription factors specific to different cell types. Our dataset provides a resource for investigating gene regulatory programs in a relevant model of human embryonic development.

Abstract Cell-free DNA (cfDNA) profiling by next generation sequencing (NGS) has wide applications in cancer diagnosis, prognosis, and therapy response monitoring. One key step of cfDNA deep sequencing workflow is NGS library construction, whose efficiency determines effective sequencing depth, sequencing quality, and accuracy. In this study, we compared two different cfDNA library construction methods for the applications of mutation detection and methylation profiling: the conventional method which captures double-stranded DNA (dsDNA) molecules, namely the dsLib workflow, and an alternative method which captures single-stranded DNA (ssDNA), namely the ssLib workflow. Our results suggest that the dsLib method was preferrable for mutation detection while the ssLib method proved more efficient for methylation analysis. Our findings could help researchers choose more appropriate library construction method for corresponding downstream sequencing applications.

ABSTRACT Although database search tools originally developed for shotgun proteome have been widely used in immunopeptidomic mass spectrometry identifications, they have been reported to achieve undesirably low sensitivities and/or high false positive rates as a result of the hugely inflated search space caused by the lack of specific enzymic digestions in immunopeptidome. To overcome such a problem, we have developed a motif-guided immunopeptidome database building tool named IntroSpect, which is designed to first learn the peptide motifs from high confidence hits in the initial search and then build a targeted database for refined search. Evaluated on three representative HLA class I datasets, IntroSpect can improve the sensitivity by an average of 80% comparing to conventional searches with unspecific digestions while maintaining a very high accuracy (∼96%) as confirmed by synthetic validation experiments. A distinct advantage of IntroSpect is that it does not depend on any external HLA data so that it performs equally well on both well-studied and poorly-studied HLA types, unlike a previously developed method SpectMHC. We have also designed IntroSpect to keep a global FDR that can be conveniently controlled, similar to conventional database search engines. Finally, we demonstrate the practical value of IntroSpect by discovering neoantigens from MS data directly. IntroSpect is freely available at https://github.com/BGI2016/IntroSpect .