Bi, a high atom number element, has a high photoelectric absorption coefficient, and Se element has anticancer activity. Hence, their compound chalcogenide (Bi2Se3) deserves a thorough investigation for biomedical applications. This study reveals that Bi2Se3 nanoplates (54 nm wide) protected with poly(vinylpyrollidone) (PVP) are biocompatible and have low toxicity even at a high dose of 20 mg/kg in mice. This conclusion was made through the studies on the biodistribution and 90-day long term in vivo clearance of the nanoplates. Liver and spleen were dominant organs for the nanoplates accumulation which was mainly due to RES absorption, but 93 % the nanoplates were cleared after 90 days treatment. Concentrations of Bi and Se in tumor tissue continuously increased until 72 h after intraperitoneal injection into mice. Such selective accumulation of Bi was utilized to enhance the contrast of X-ray CT images. The Bi elements concentrated in a tumor led to damage on the tumor cells when exposed to gamma radiation. Growth of the tumor significantly delayed and stopped after 16 days after the tumor was treated with the Bi2Se3 nanoplates and radiation. This work clearly shows that the Bi2Se3 nanoplates may be used for cancer radiation therapy and CT imaging. They deserve further studies for biological and medical applications.

Abstract Populus tomentosa is widely distributed and cultivated in the Northern and Central China, where it is of great economic and ecological importance. However, the origin of P. tomentosa remains controversial. Here, we used a PacBio+Hi-C+Illumina strategy to sequence and assemble its 740.2 Mb (2n) genome. The assembly accounts for greater than 92.1% of the 800-megabase genome, comprises 38 chromosomes, and contains 59,124 annotated protein-coding genes. Phylogenomic analyses elucidated dynamic genome evolution events among its closely related white poplars, and revealed that tomentosa is comprised of two subgenomes, which we deomonstrate is likely to have resulted from hybridization between Populus adenopoda as the female, and Populus alba var. pyramidalis as the male, around 3.93 Mya. We also detected structural variations and allele-indels across genome. Our study presents a high quality and well assembled genome, unveils the origin of the widely distributed and planted P. tomentosa , and provides a powerful resource for comparative plant biology, breeding, and biotechnology.

ABSTRACT Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has caused the pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19). Great international efforts have been put into the development of prophylactic vaccines and neutralizing antibodies. However, the knowledge about the B cell immune response induced by the SARS-CoV-2 virus is still limited. Here, we report a comprehensive characterization of the dynamics of immunoglobin heavy chain (IGH) repertoire in COVID-19 patients. By using next-generation sequencing technology, we examined the temporal changes in the landscape of the patient’s immunological status, and found dramatic changes in the IGH within the patients’ immune system after the onset of COVID-19 symptoms. Although different patients have distinct immune responses to SARS-CoV-2 infection, by employing clonotype overlap, lineage expansion and clonotype network analyses, we observed a higher clonotype overlap and substantial lineage expansion of B cell clones during 2-3 weeks of illness, which is of great importance to B-cell immune responses. Meanwhile, for preferences of V gene usage during SARS-CoV-2 infection, IGHV3-74 and IGHV4-34 and IGHV4-39 in COVID-19 patients were more abundant than that of healthy controls. Overall, we present an immunological resource for SARS-CoV-2 that could promote both therapeutic development as well as mechanistic research.

Abstract CD4 T cell is crucial in CMV infection, but its role is still unclear during this process. Here, we present a single-cell RNA-seq together with T cell receptor (TCR) sequencing to screen the heterogenicity and potential function of CMV pp65 reactivated CD4+ T cell subsets from human peripheral blood, and unveil their potential interactions. Notably, Treg composed the major part of these reactivated cells. Treg gene expression data revealed multiple transcripts of both inflammatory and inhibitory functions. Additionally, we describe the detailed phenotypes of CMV-reactivated effector-memory (Tem), cytotoxic T (CTL), and naïve T cells at the single-cell resolution, and implied the direct derivation of CTL from naïve CD4+ T cells. By analyzing the TCR repertoire, we identified a clonality in stimulated Tem and CTLs, and a tight relationship of Tem and CTL showing a large share in TCR. This study provides clues for understanding the function of CD4+ T cells subsets and unveils their interaction in CMV infection, and may promote the development of CMV immunotherapy.

Abstract The host genome may influence the composition of the intestinal microbiota, and intestinal microbiota performs an important role in muscle growth and development. Here, we showed that Myostatin (MSTN), a key factor for muscle growth, deletion alters muscularis, plica, and intestinal barrier in pigs. Mice transplanted with MSTN −/− pig intestinal flora showed increase in the cross-sectional area of myofibers and fast-twitch glycolytic muscle mass. The microbes responsible for the production of short chain fatty acids (SCFAs) were enriched in both MSTN −/− pigs and recipient mice, and SCFAs levels were elevated in the colon contents. We demonstrated that valeric acid can stimulate type IIb myofiber growth by activation of the Akt/mTOR pathway via GPR43 and improve muscle atrophy induced by dexamethasone. This is the first study to identify the MSTN gene-gut microbiota-SCFA axis and its regulatory role in fast-twitch glycolytic muscle growth.

T cells recognize antigens as peptides bound to major histocompatibility complex (MHC) proteins through T cell receptors (TCRs) on their surface. To recognize a wide range of pathogens, each individual possesses a substantial number of TCRs with an extremely high degree of variability. It remains controversial whether germline-encoded TCR repertoire is shaped by MHC polymorphism and, if so, what is the preference between MHC genetic variants and TCR V gene compatibility. To investigate the "net" genetic association between MHC variations and TRBV genes, we applied quantitative trait locus (QTL) mapping to test the associations between MHC polymorphism and TCR beta chain V (TRBV) genes usage using umbilical cord blood (UCB) samples of 201 Chinese newborns. We found TRBV gene and MHC loci that are predisposed to interact with one another differ from previous conclusions. The majority of MHC amino acid residues associated with the TRBV gene usage show spatial proximities in known structures of TCR-pMHC complexes. These results show for the first time that MHC variants bias TRBV gene usage in UCB of Chinese ancestry and indicate that germline-encoded contacts influence TCR-MHC interactions in intact T cell repertoires.

Umbilical cord blood (UCB) transplant is a therapeutic option for both pediatric and adult patients with a variety of hematologic diseases such as several types of blood cancers, myeloproliferative disorders, genetic diseases, and metabolic disorders. However, the level of cellular heterogeneity and diversity of nucleated cells in the UCB has not yet been assessed in an unbiased and systemic fashion. In the current study, nucleated cells from UCB were subjected to single-cell RNA sequencing, a technology enabled simultaneous profiling of the gene expression signatures of thousands of cells, generating rich resources for further functional studies. Here, we report the transcriptomic maps of 19,052 UCB cells, covering 11 major cell types. Many of these cell types are comprised of distinct subpopulations, including distinct signatures in NK and NKT cell types in the UCB. Pseudotime ordering of nucleated red blood cells (NRBC) identifies wave-like activation and suppression of transcription regulators, leading to a polarized cellular state, which may reflect the NRBC maturation. Progenitor cells in the UBC also consist two subpopulations with divergent transcription programs activated, leading to specific cell-fate commitment. Collectively, we provide this comprehensive single-cell transcriptomic landscape and show that it can uncover previously unrecognized cell types, pathways and gene expression regulations that may contribute to the efficacy and outcome of UCB transplant, broadening the scope of research and clinical innovations.