This study aims at comparatively evaluating anaerobic and aerobic MBRs for the treatment of azo-dye containing synthetic wastewater. Also, the filtration performances of AnMBR and AeMBR were compared under similar operating conditions. In both MBRs, high COD removal efficiencies were observed. Although almost complete color removal was observed in AnMBR, only partial (30-50%) color removal was achieved in AeMBR. AnMBR was successfully operated up to 9 L/(m(2)h) (LMH) and no chemical cleaning was required at 4.5 LMH for around 50 days. AeMBR was operated successfully up to 20 LMH. The filtration resistance of AnMBR was generally higher compared to AeMBR although reversible fouling rates were comparable. In both MBRs, offline chemical cleaning with NaOCl and sulfuric acid almost completely removed irreversible fouling and the resistances of chemically cleaned membranes were close to those of new membranes.

The intrinsic charge-transfer property bears the primary responsibility for the sluggish redox kinetics of the common electrode materials, especially operated at low temperatures. Herein, we report the crafting of homogeneously confined Fe7Se8 nanoparticles with a well-defined graphitic carbon matrix that demonstrate a highly efficient charge-transfer system in a designed natural coral-like structure (cl-Fe7Se8@C). Notably, the intricate architecture as well as highly conductive peculiarity of C concurrently satisfy the demands of achieving fast ionic/electrical conductivities for both Li/Na-ion batteries in a wide temperature range. For example, when cl-Fe7Se8@C is employed as the anode material to assemble full batteries with the cathode of Na3V2(PO4)2O2F (NVPOF), decent capacities of 323.1 and 175.9 mA h g-1 can be acquired at temperatures of 25 and -25 °C, respectively. This work is significant for further developing potential anode materials for advanced energy storage and conversion under low-temperature conditions.

Abstract Fine-mapping prioritizes risk variants identified by genome-wide association studies (GWASs), serving as a critical step to uncover biological mechanisms underlying complex traits. However, several major challenges still remain for existing fine-mapping methods. First, the strong linkage disequilibrium among variants can limit the statistical power and resolution of fine-mapping. Second, it is computationally expensive to simultaneously search for multiple causal variants. Third, the confounding bias hidden in GWAS summary statistics can produce spurious signals. To address these challenges, we develop a statistical method for cross-population fine-mapping (XMAP) by leveraging genetic diversity and accounting for confounding bias. By using cross-population GWAS summary statistics from global biobanks and genomic consortia, we show that XMAP can achieve greater statistical power, better control of false positive rate, and substantially higher computational efficiency for identifying multiple causal signals, compared to existing methods. Importantly, we show that the output of XMAP can be integrated with single-cell datasets, which greatly improves the interpretation of putative causal variants in their cellular context at single-cell resolution.

Abstract In spite of the successful development of effective countermeasures against Covid-19, variants have and will continue to emerge that could compromise the efficacy of currently approved neutralizing antibodies and vaccines. Consequently, novel and more efficacious agents are urgently needed. We have developed a bispecific antibody, 2022, consisting of two antibodies, 2F8 and VHH18. 2F8 was isolated from our proprietary fully synthetic human IDEAL (Intelligently Designed and Engineered Antibody Library)-VH/VL library and VHH18 is a single domain antibody isolated from IDEAL-nanobody library. 2022 was constructed by attaching VHH18 to the C-terminal of Fc of 2F8. 2022 binds two non-overlapping epitopes simultaneously on the RBD of the SARS-CoV-2 spike protein and blocks the binding of RBD to human angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2). 2022 potently neutralizes SARS-CoV-2 and all of the variants tested in both pseudovirus and live virus assays, including variants carrying mutations known to resist neutralizing antibodies approved under EUA and that reduce the protection efficiency of current effective vaccines. The half-maximum inhibitory concentration (IC50) of 2022 is 270 pM, 30 pM, 20 pM, and 1 pM, for wild-type, alpha, beta, and delta pseudovirus, respectively. In the live virus assay, 2022 has an IC50 of 26.4 pM, 13.3 pM, and 88.6 pM, for wild-type, beta, and delta live virus, respectively. In a mouse model of SARS-CoV-2, 2022 showed strong prophylactic and therapeutic effects. A single administration of 2022 intranasal (i.n.) or intraperitoneal (i.p.) 24 hours before virus challenge completely protected all mice from bodyweight loss, as compared with up to 20% loss of bodyweight in placebo treated mice. In addition, the lung viral titers were undetectable (FRNT assay) in all mice treated with 2022 either prophylactically or therapeutically, as compared with around 1×10 5 pfu/g lung tissue in placebo treated mice. In summary, bispecific antibody 2022 showed potent binding and neutralizing activity across a variety of SARS-CoV-2 variants and could be an attractive weapon to combat the ongoing waves of the COVID-19 pandemic propagated mainly by variants, especially, the much more contagious delta variant.

Intronic transposable elements (TEs) comprise a large proportion in eukaryotic genomes, but how they regulate the host genes remains to be explored. Our forward genetic screen disclosed the plant specific RNA polymerases IV and V in suppressing intronic TE-mediated cryptic transcription initiation of a chimeric transcripts at FLC (FLCTE). Initiation of FLCTE transcription is blocked by the locally formed intronic heterochromatin, which is directly associated with RNA Pol V to inhibit the entry of RNA Pol II and the occupancy of H3K4 methylation. Genome-wide Pol II Ser5p native elongation transcription sequencing revealed that this is a common mechanism among intronic heterochromatin-containing genes. This study sheds light on deeply understanding the function of intronic heterochromatin on host genes expression in eukaryotic genome.

Intratumor heterogeneity (ITH) enable us to understand the evolution of cancer. ITH and evolution of colorectal cancer (CRC) has not been well studied. In this prospective study, we recruited different stages of 68 CRC patients with primary tumor at right-sided colon, left-sided colon and rectum. We performed high-depth whole exome sequencing of 206 multi-region tumor samples including primary tumors, lymph node metastasis (LN) and extranodal tumor deposits (ENTD). Our result showed extreme ITH with Darwinian pattern of CRC evolution, evolution pattern of left-sided CRC was more complex and divergent than right-sided CRC and both LN and ENTD were of polyclonal in origin. Extensive ITH was found in driver mutations in KRAS and PIK3CA genes, suggesting major limitations of single biopsies in clinical diagnosis for the CRC patients. In conclusion, our study showed the Darwinian pattern of CRC evolution with differences in evolution pattern between right-sided and left-sided CRC patients.

Abstract Background Tumor multi-region sequencing reveals intratumor heterogeneity (ITH) and clonal evolution which play a key role in progression and metastases of the tumor. However, large-scale high depths multiregional sequencing of colorectal cancer (CRC) has not been well studied. In addition, the comparative analysis among right-sided colon cancer (RCC), left-sided colon cancer (LCC) and rectal cancer (RC) patients as well as the study of lymph node metastasis (LN) with extranodal tumor deposits (ENTD) from evolutionary perspective remain unknown. Results In this prospective study, we recruited different stages of 68 CRC patients with RCC (18), LCC (20) and RC (30). We performed high-depth whole exome sequencing (WES) of 206 tumor regions including 176 primary tumors, 19 LN and 11 ENTD samples. Our results showed ITH with a Darwinian pattern of evolution. We identified that the evolution pattern of LCC and RC was more complex and divergent than RCC, suggesting the evolutionary diversity in the initiation and progression of LCC and RC. Genetic and evolutionary evidences found that both LN and ENTD were of polyclonal in origin. Moreover, ENTD was a distinct entity from LN and evolved later. Conclusions In conclusion, our study showed the Darwinian pattern of evolution with differences in clonal evolution between RCC with LCC and RC.

MECP2 gain- and loss-of-function in genetically-engineered monkeys demonstrably recapitulate typical phenotypes in patients, yet where MECP2 mutation affects the monkey brain and whether/how it relates to autism pathology remains unknown. Using expression profiles of 13,888 genes in 182 macaque neocortical samples, we first show that MECP2 coexpressed genes are enriched in GABA-related signaling pathways. We then perform analyses on multiple phenotypic levels including locomotive and cognitive behavior, resting-state electroencephalography and fMRI in MECP2 overexpressed and wild-type macaque monkeys. Behaviorally, transgenic monkeys exhibit hyperactive and repetitive locomotion, greater separation anxiety response, and less flexibility in rule switching. Moreover, decreased neural synchronization at beta frequency (12-30 Hz) is associated with greater locomotion after peer separation. Further analysis of fMRI-derived connectomics reveals widespread hyper- and hypo-connectivity, where hyper-connectivity prominently involving prefrontal and cingulate networks accounts for deficits in cognitive flexibility. To map MECP2 -related aberrant circuits of monkeys to the pathological circuits of autistic patients, individuals in a large public neuroimaging database of autism were clustered using community detection on functional connectivity patterns. In a stratified cohort of 49 autisms and 72 controls, the dysfunctional connectivity profile particularly in prefrontal and temporal networks is highly correlated with that of transgenic monkeys, as is further responsible for the severity of social communicative deficits in patients. Through establishing a circuit-based construct link between transgenic animal models and stratified clinical patients, the present findings with explicable biological causes are potentially amenable to translation for accurate diagnosis and evaluation of future treatments in autism-related disorders.

To understand how extracellular polymer substances (EPS) as additives promotes methanogenesis, batch tests of methane production potential in anaerobic reactors with the addition of EPS or not were conducted. Research showed that EPS increased remarkably methane production during anaerobic digestion (36.5% increase compared with the control). EPS enriched functional microorganisms such as Firmicutes, Actinobacteria, Synergistetes , and Chloroflexi . Among them, 8.86% OTUs from the important hydrolysis and acidification phyla, which may be an important reason for the enhanced methanogenic capacity of anaerobic granular sludge. Additionally, EPS also improved the abundance of cytochrome c (c-Cyts), accelerating the direct interspecies electron transfer (DIET) between syntrophic bacteria and methanogens, thus enhancing the methane production. Interestingly, the average particle size, volatile suspended solids/total suspended solids (VSS/TSS) and EPS content of anaerobic granular sludge (AnGS) in the EPS reactor were approximately equal to that of the control reactor during the anaerobic digestion, illustrating that EPS could not affect the physicochemical properties of AnGS. Therefore, these results suggested that EPS mainly played a role in the form of conductive materials in the anaerobic digestion process. Compared with conductive materials, EPS as biomass conductive materials was not only environmentally friendly and economical but also no secondary pollution.