Abstract The rapid promotion of single-cell omics in various fields has begun to help solve many problems encountered in research including precision medicine, prenatal diagnosis, and embryo development. Meanwhile, single-cell techniques are also constantly updated with increasing demand. For some specific target cells, the workflow from droplet screening to single-cell sequencing is a preferred option, which also should reduce the impact of operation steps such as demulsification and cell recovery. We developed an all-in-droplet method integrating cell encapsulation, target sorting, droplet picoinjection, and single-cell transcriptome profiling on chips to achieve a labor-saving monitor of TCR-T cells. As a proof of concept, in this research, TCR-T cells were encapsulated, sorted, and performed single-cell transcriptome sequencing (scRNA-seq) by injecting reagents into droplet. It avoided the tedious operation of droplet breakage and re-encapsulation between droplet sorting and scRNA-seq. Moreover, convenient device operation will accelerate the progress of chip marketization. The strategy achieved an excellent recovery performance of single cell transcriptome with a median gene number over 4000 and a cross-contamination rate of 8.2 ± 2%. Furthermore, this strategy allows us to develop a device with high integrability to monitor infused TCR-T cells, which will promote the development of adoptive T cell immunotherapy and their clinical application.

Summary T-cell receptor (TCR)-engineered T cells can precisely recognize a broad repertoire of targets derived from both intracellular and surface proteins of tumor cells. TCR-T adoptive cell therapy has shown safety and promising efficacy in solid tumor immunotherapy. However, antigen-specific functional TCR screening is time-consuming and expensive, which limits its application clinically. Here, we developed a novel integrated antigen-TCR screening platform based on droplet microfluidics technology, enabling high-throughput peptide-major histocompatibility complex (pMHC) library-to-TCR library screening with high sensitivity and low background signal. We introduced DNA barcoding technology to label peptide antigen candidate-loaded antigen-presenting cells (APCs) and Jurkat reporter cells to check the specificity of pMHC-TCR candidates. Coupled with the next-generation sequencing pipeline, interpretation of the DNA barcodes and the gene expression level of the Jurkat T-cell activation pathway provided a clear peptide-MHC-TCR recognition relationship. Our proof-of-principle study demonstrates that the platform could achieve unbiased pMHC-TCR library-on-library screening, which is expected to be used in the cross-reactivity and off-target testing of candidate pMHC-TCR libraries in clinical applications.

Abstract Claudin 4 (CLDN4) is abnormally expressed in various tumors, but the mechanisms controlling CLDN4 expression in laryngeal cancer are poorly understood. Here, we describe hypermethylation of the promoter region of the CLDN4 gene and a positive correlation between the expression of CLDN4 and transcription factor Sp1 in laryngeal carcinoma. Specifically, CLDN4 expression was downregulated when laryngeal cancer cells were treated with Sp1 transcription factor inhibitor MTM. Immunohistochemical staining showed that while the expression of CLDN4 and p-JNK was negatively correlated, p-JNK positively correlated with MMP-2 and MMP-9 expression. The expressions of p-JNK, MMP-2, and MMP-9 were significantly downregulated in HEp-2 cells transfected with CLDN4, decreasing migration and invasiveness of HEp-2 cells. Thus, we show that SP1-mediated hypermethylation of the CLDN4 promoter region may activate the JNK signaling pathway and increase MMP-2/MMP-9 expression, which can then affect the migration and invasiveness of laryngeal cancer cells. These results contribute to our understanding of the regulatory mechanisms of CLDN4 in laryngeal cancer and identify the Sp1-CLDN4-jnk signaling pathway-MMP-2/MMP-9 axis as a potential target for the treatment of laryngeal cancer.

Summary Soil salinity is a major environmental constraint severely reducing plant growth and crop productivity worldwide. Knowledge of salt tolerance-related genes can facilitate improving crop salt tolerance and alleviating the threat of increasing saline area to world food security. Here, we identified a major locus SALT TOLERANCE 1 ( qST1 ) conferring maize salt tolerance via bulked segregant RNA-Seq (BSR-Seq). qST1 encodes a plasma membrane Na + /H + exchanger ZmSOS1 which is the ortholog of Arabidopsis thaliana SOS1 gene. In salt-sensitive variety D9H, the natural variation of 4-bp deletion in the coding sequence of ZmSOS1 gene was the causal allele for salt sensitivity. We identified two ethyl methanesulfonate-induced mutants, zmsos1-1 and zmsos1-2 , which were sensitive to salt stress and can’t complement salt-sensitive variety under salt stress within an allelism test. Overexpression of ZmSOS1 enhanced maize seedling salt tolerance. ZmSOS1 can increase the salt tolerance of Arabidopsis sos1-1 mutant and can be activated by AtSOS2 and AtSOS 3 in yeast cells, suggesting that ZmSOS1 confers salt tolerance through the conserved SOS signaling pathway in maize. The detrimental allele harboring the 4-bp deletion was rarely found in the natural population but appeared in an important heterotic group composed of x1132x-derived inbred lines which have been used widely for breeding dozens of hybrid varieties in China. The 4-bp deletion-based molecular marker has been successfully used to improve salt-sensitive varieties in a backcross and marker-assisted breeding program by screening and purging this deleterious allele.

Abstract TLR7 and 8 regulate B cell immunity, but the precise details of the mechanism are still unclear. Here, we studied the kinetics of both heavy and light chains (IgKL) of B-cell receptor (BCR) repertoire responding to the TLR7/8 stimulation in two geniuses of non-human primates (NHPs), African green monkeys (AGMs) and rhesus macaques (RMs). We evaluated the activation of lymphocytes by flow cytometry, and studied characteristics of BCR repertoire in terms of gene usage, repertoire diversity, and the number of lineages. Although AGMs had a weaker activation than RMs, and a different responding kinetic, both AGMs and RMs presented an increased IgKL repertoire diversity and lineages expansion. It suggested that the responding time rather than initiation of TLR7/8-induced IgKL repertoire response related to B cell activation. Expanded IgKL lineages with frequency from 0.001% to 1% had an elevated mutation rate and expanded IgH lineages used more IgA/G/E, suggesting that the TLR7/8 stimulation expanded low-frequent but high-mutated lineages. Besides, most of expanded IgKL lineages were λ isotype. In conclusion, TLR7/8 selectively expands IgKL lineages with a high mutation rate, low frequency, and λ isotype. The selective effect of TLR7/8 on BCR repertoire allows TLR7/8 agonists to be adjuvant for selectively accelerating antibody maturation.

We investigated a stable single-cavity polarization-multiplexed ring fiber laser with weak birefringence. The feasibility of the weak intrinsic residual birefringence to induce polarization-multiplexed pulses with low repetition rate difference under dual/triple-comb modes is experimentally verified. The significant evolution of the relative stability and polarization extinction ratio, and its physical mechanism are revealed when adjusting the linear intracavity loss. These results provide further understanding of the influence of birefringence amount, loss, dispersion, and multiple pulse interaction on the polarization-multiplexed pulses. Meanwhile, the intriguing pulse characteristics such as low repetition rate difference, qualified relative stability and unique wavelength/polarization multiplexing are experimentally obtained, showing the high potential to promote the wide applicability and performance improvement of multiple-comb metrology such as dual/triple-comb frequency measurement.