A high-capacity system was developed to monitor the expression of many genes in parallel. Microarrays prepared by high-speed robotic printing of complementary DNAs on glass were used for quantitative expression measurements of the corresponding genes. Because of the small format and high density of the arrays, hybridization volumes of 2 microliters could be used that enabled detection of rare transcripts in probe mixtures derived from 2 micrograms of total cellular messenger RNA. Differential expression measurements of 45 Arabidopsis genes were made by means of simultaneous, two-color fluorescence hybridization.

A rapid, direct method for screening single plaques of Agt recombinant phage is described. The method allows at least 10(6) clones to be screened per day and simplifies physical containment of recombinants.

The parasite Plasmodium falciparum is responsible for hundreds of millions of cases of malaria, and kills more than one million African children annually. Here we report an analysis of the genome sequence of P. falciparum clone 3D7. The 23-megabase nuclear genome consists of 14 chromosomes, encodes about 5,300 genes, and is the most (A + T)-rich genome sequenced to date. Genes involved in antigenic variation are concentrated in the subtelomeric regions of the chromosomes. Compared to the genomes of free-living eukaryotic microbes, the genome of this intracellular parasite encodes fewer enzymes and transporters, but a large proportion of genes are devoted to immune evasion and host–parasite interactions. Many nuclear-encoded proteins are targeted to the apicoplast, an organelle involved in fatty-acid and isoprenoid metabolism. The genome sequence provides the foundation for future studies of this organism, and is being exploited in the search for new drugs and vaccines to fight malaria.

The functions of many open reading frames (ORFs) identified in genome-sequencing projects are unknown. New, whole-genome approaches are required to systematically determine their function. A total of 6925 Saccharomyces cerevisiae strains were constructed, by a high-throughput strategy, each with a precise deletion of one of 2026 ORFs (more than one-third of the ORFs in the genome). Of the deleted ORFs, 17 percent were essential for viability in rich medium. The phenotypes of more than 500 deletion strains were assayed in parallel. Of the deletion strains, 40 percent showed quantitative growth defects in either rich or minimal medium.

By merging plastic-based skin sensors with silicon integrated circuits, a flexible, wearable perspiration analysis system is presented that measures skin temperature and the metabolites and electrolytes in human sweat and analyses the information in situ. Human sweat is attracting attention as a carrier of biomarkers of potential diagnostic importance, as well as in drug abuse detection and athletic performance optimization. In particular, sweat is much more tractable than other body fluids for continuous bio-monitoring. This paper presents a fully integrated flexible sensor platform for sweat analysis, based on existing technologies. Ali Javey and colleagues successfully connect plastic-based skin sensors to conventional silicon integrated circuitry to achieve multiple simultaneous measurement of sweat metabolites (glucose and lactate) and electrolytes (sodium and potassium). Skin temperature was measured to provide in situ calibration of the sensors. A small cohort human subject validation was performed to demonstrate the practical value of the platform — and a specially designed Android app created — for real-time assessment of physiological status, either as a wristband or forehead patch. Wearable sensor technologies are essential to the realization of personalized medicine through continuously monitoring an individual’s state of health1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Sampling human sweat, which is rich in physiological information13, could enable non-invasive monitoring. Previously reported sweat-based and other non-invasive biosensors either can only monitor a single analyte at a time or lack on-site signal processing circuitry and sensor calibration mechanisms for accurate analysis of the physiological state14,15,16,17,18. Given the complexity of sweat secretion, simultaneous and multiplexed screening of target biomarkers is critical and requires full system integration to ensure the accuracy of measurements. Here we present a mechanically flexible and fully integrated (that is, no external analysis is needed) sensor array for multiplexed in situ perspiration analysis, which simultaneously and selectively measures sweat metabolites (such as glucose and lactate) and electrolytes (such as sodium and potassium ions), as well as the skin temperature (to calibrate the response of the sensors). Our work bridges the technological gap between signal transduction, conditioning (amplification and filtering), processing and wireless transmission in wearable biosensors by merging plastic-based sensors that interface with the skin with silicon integrated circuits consolidated on a flexible circuit board for complex signal processing. This application could not have been realized using either of these technologies alone owing to their respective inherent limitations. The wearable system is used to measure the detailed sweat profile of human subjects engaged in prolonged indoor and outdoor physical activities, and to make a real-time assessment of the physiological state of the subjects. This platform enables a wide range of personalized diagnostic and physiological monitoring applications.

A cornerstone of modern biomedical research is the use of mouse models to explore basic pathophysiological mechanisms, evaluate new therapeutic approaches, and make go or no-go decisions to carry new drug candidates forward into clinical trials. Systematic studies evaluating how well murine models mimic human inflammatory diseases are nonexistent. Here, we show that, although acute inflammatory stresses from different etiologies result in highly similar genomic responses in humans, the responses in corresponding mouse models correlate poorly with the human conditions and also, one another. Among genes changed significantly in humans, the murine orthologs are close to random in matching their human counterparts (e.g., R 2 between 0.0 and 0.1). In addition to improvements in the current animal model systems, our study supports higher priority for translational medical research to focus on the more complex human conditions rather than relying on mouse models to study human inflammatory diseases.

Progression through the eukaryotic cell cycle is known to be both regulated and accompanied by periodic fluctuation in the expression levels of numerous genes. We report here the genome-wide characterization of mRNA transcript levels during the cell cycle of the budding yeast S. cerevisiae. Cell cycle–dependent periodicity was found for 416 of the 6220 monitored transcripts. More than 25% of the 416 genes were found directly adjacent to other genes in the genome that displayed induction in the same cell cycle phase, suggesting a mechanism for local chromosomal organization in global mRNA regulation. More than 60% of the characterized genes that displayed mRNA fluctuation have already been implicated in cell cycle period-specific biological roles. Because more than 20% of human proteins display significant homology to yeast proteins, these results also link a range of human genes to cell cycle period-specific biological functions.

Microarrays containing 1046 human cDNAs of unknown sequence were printed on glass with high-speed robotics. These 1.0-cm2 DNA "chips" were used to quantitatively monitor differential expression of the cognate human genes using a highly sensitive two-color hybridization assay. Array elements that displayed differential expression patterns under given experimental conditions were characterized by sequencing. The identification of known and novel heat shock and phorbol ester-regulated genes in human T cells demonstrates the sensitivity of the assay. Parallel gene analysis with microarrays provides a rapid and efficient method for large-scale human gene discovery.

Analysis of the 1,042,519–base pair Chlamydia trachomatis genome revealed unexpected features related to the complex biology of chlamydiae. Although chlamydiae lack many biosynthetic capabilities, they retain functions for performing key steps and interconversions of metabolites obtained from their mammalian host cells. Numerous potential virulence-associated proteins also were characterized. Several eukaryotic chromatin-associated domain proteins were identified, suggesting a eukaryotic-like mechanism for chlamydial nucleoid condensation and decondensation. The phylogenetic mosaic of chlamydial genes, including a large number of genes with phylogenetic origins from eukaryotes, implies a complex evolution for adaptation to obligate intracellular parasitism.