Abstract An accurate, rapid, and cost‐effective biosensor for the quantification of disease biomarkers is vital for the development of early‐diagnostic point‐of‐care systems. The recent discovery of the trans‐cleavage property of CRISPR type V effectors makes CRISPR a potential high‐accuracy bio‐recognition tool. Herein, a CRISPR‐Cas12a (cpf1) based electrochemical biosensor (E‐CRISPR) is reported, which is more cost‐effective and portable than optical‐transduction‐based biosensors. Through optimizing the in vitro trans‐cleavage activity of Cas12a, E‐CRIPSR was used to detect viral nucleic acids, including human papillomavirus 16 (HPV‐16) and parvovirus B19 (PB‐19), with a picomolar sensitivity. An aptamer‐based E‐CRISPR cascade was further designed for the detection of transforming growth factor β1 (TGF‐β1) protein in clinical samples. As demonstrated, E‐CRISPR could enable the development of portable, accurate, and cost‐effective point‐of‐care diagnostic systems.

Low reprogramming efficiency and reduced pluripotency have been the two major obstacles in induced pluripotent stem (iPS) cell research. An effective and quick method to assess the pluripotency levels of iPS cells at early stages would significantly increase the success rate of iPS cell generation and promote its applications. We have identified a conserved imprinted region of the mouse genome, the Dlk1-Dio3 region, which was activated in fully pluripotent mouse stem cells but repressed in partially pluripotent cells. The degree of activation of this region was positively correlated with the pluripotency levels of stem cells. A mammalian conserved cluster of microRNAs encoded by this region exhibited significant expression differences between full and partial pluripotent stem cells. Several microRNAs from this cluster potentially target components of the polycomb repressive complex 2 (PRC2) and may form a feedback regulatory loop resulting in the expression of all genes and non-coding RNAs encoded by this region in full pluripotent stem cells. No other genomic regions were found to exhibit such clear expression changes between cell lines with different pluripotency levels; therefore, the Dlk1-Dio3 region may serve as a marker to identify fully pluripotent iPS or embryonic stem cells from partial pluripotent cells. These findings also provide a step forward toward understanding the operating mechanisms during reprogramming to produce iPS cells and can potentially promote the application of iPS cells in regenerative medicine and cancer therapy. Low reprogramming efficiency and reduced pluripotency have been the two major obstacles in induced pluripotent stem (iPS) cell research. An effective and quick method to assess the pluripotency levels of iPS cells at early stages would significantly increase the success rate of iPS cell generation and promote its applications. We have identified a conserved imprinted region of the mouse genome, the Dlk1-Dio3 region, which was activated in fully pluripotent mouse stem cells but repressed in partially pluripotent cells. The degree of activation of this region was positively correlated with the pluripotency levels of stem cells. A mammalian conserved cluster of microRNAs encoded by this region exhibited significant expression differences between full and partial pluripotent stem cells. Several microRNAs from this cluster potentially target components of the polycomb repressive complex 2 (PRC2) and may form a feedback regulatory loop resulting in the expression of all genes and non-coding RNAs encoded by this region in full pluripotent stem cells. No other genomic regions were found to exhibit such clear expression changes between cell lines with different pluripotency levels; therefore, the Dlk1-Dio3 region may serve as a marker to identify fully pluripotent iPS or embryonic stem cells from partial pluripotent cells. These findings also provide a step forward toward understanding the operating mechanisms during reprogramming to produce iPS cells and can potentially promote the application of iPS cells in regenerative medicine and cancer therapy.

Intrauterine adhesions (IUA) are the most common cause of uterine infertility and are caused by endometrium fibrotic regeneration following severe damage to the endometrium. Although current stem cell treatment options using different types of autologous stem cells have exhibited some beneficial outcomes in IUA patients, the reported drawbacks include variable therapeutic efficacies, invasiveness and treatment unavailability. Therefore, the development of new therapeutic stem cell treatments is critical to improving clinical outcomes. Twenty-six patients who suffered from infertility caused by recurrent IUA were enrolled in this prospective, non-controlled, phase I clinical trial with a 30-month follow-up. During the procedure, 1 × 107 umbilical cord-derived mesenchymal stromal cells (UC-MSCs), loaded onto a collagen scaffold, were transplanted into the uterine cavity following an adhesion separation procedure. Medical history, physical examination, endometrial thickness, intrauterine adhesion score and the biological molecules related to endometrial proliferation and differentiation were assessed both before and 3 months after cell therapy. No treatment-related serious adverse events were found. Three months after the operation, the average maximum endometrial thickness in patients increased, and the intrauterine adhesion score decreased compared to those before the treatment. A histological study showed the upregulation of ERα (estrogen receptor α), vimentin, Ki67 and vWF (von Willebrand factor) expression levels and the downregulation of ΔNP63 expression level, which indicates an improvement in endometrial proliferation, differentiation and neovascularization following treatment. DNA short tandem repeat (STR) analysis showed that the regenerated endometrium contained patient DNA only. By the end of the 30-month follow-up period, ten of the 26 patients had become pregnant, and eight of them had delivered live babies with no obvious birth defects and without placental complications, one patient in the third trimester of pregnancy, and one had a spontaneous abortion at 7 weeks. Transplanting clinical-grade UC-MSCs loaded onto a degradable collagen scaffold into the uterine cavity of patients with recurrent IUA following adhesiolysis surgery is a safety and effective therapeutic method. Clinicaltrials.gov . NCT02313415 , Registered December 6, 2014.

Fugu (Takifugu rubripes) is a commercially important fish in aquaculture in China, Japan, and Korea. Male fugu are highly prized compared to females because the mature testes are regarded as a delicacy, thus all-male populations are preferred in aquaculture. However, the molecular mechanisms underlying sex differentiation in fugu remain largely unclear. Progestins, which are mediated by the progesterone receptor, can initiate spermatogenesis or ovarian differentiation in teleosts. To explore the effect of progestin blockage on fugu sex differentiation, the antiprogestin mifepristone (RU486) (500 μg/g of feed) was administrated to fugu larvae from 30 to 90 days after hatching (dah). Histological analysis revealed that RU486 treatment resulted in complete masculinization (100 %) of the XX fugu population at both 120 (RU486 withdrawal 30 days) and 150 (RU486 withdrawal 60 days) dah, and RU486-treated XX gonads developed testes-like structure. Gonadal transcriptomic analysis at 90 dah identified 3595 genes that were differentially expressed (DEGs) between the control and treated groups. Among them, the expression of steroid hormone biosynthesis-related genes (e.g., cyp11c1, cyp19a1a, and hsd17b1) and other key genes (e.g., gsdf, dmrt1, and foxl2) were altered in the gonads of RU486-treated groups. Most of the DEGs were enriched in Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathways related to sex differentiation, such as neuroactive ligand-receptor interaction, ovarian steroidogenesis, and steroid hormone biosynthesis pathways. The expression of cyp19a1a, foxl2, cyp11c1, gsdf, dmrt3, and dmrt1 at 50, 70, and 90 dah was further assessed. The expression levels of gsdf, dmrt1, and cyp11c1 were increased, and the expression levels of cyp19a1a and foxl2 were decreased in the gonads of XX larvae in RU486 treated groups. These results demonstrated for the first time that RU486 induced masculinization in XX fugu and provided a theoretical basis for further studies of the regulatory role of progestins in sex differentiation in teleosts.

Abstract Single gamete cell sequencing together with long-read sequencing can reliably produce chromosome-level phased genomes. In this study, we employed PacBio HiFi and Hi-C sequencing on a male Landrace pig, coupled with single-sperm sequencing of its 102 sperm cells. A haplotype assembly method was developed based on long-read sequencing and sperm-phased markers. The chromosome-level phased assembly showed higher phasing accuracy than methods that rely only on HiFi reads. The use of single-sperm sequencing data enabled the construction of a genetic map, successfully mapping the sperm motility trait to a specific region on chromosome 1 (105.40–110.70 Mb). Furthermore, with the assistance of Y chromosome-bearing sperm data, 26.16 Mb Y chromosome sequences were assembled. We report a reliable approach for assembling chromosome-level phased genomes and reveal the potential of sperm population in basic biology research and sperm phenotype research.

Lung injury and fibrosis represent the most significant outcomes of severe and acute lung disorders, including COVID-19. However, there are still no effective drugs to treat lung injury and fibrosis. In this study, we report the generation of clinical-grade human embryonic stem cells (hESCs)-derived immunity- and matrix-regulatory cells (IMRCs) manufactured under good manufacturing practice (GMP) requirements, that can treat lung injury and fibrosis in vivo. We generate IMRCs through sequentially differentiating hESCs with xeno-free reagents. IMRCs possess a unique gene expression profile distinct from umbilical cord mesenchymal stem cells (UCMSCs), such as higher levels of proliferative, immunomodulatory and anti-fibrotic genes. Moreover, intravenous delivery of IMRCs inhibits both pulmonary inflammation and fibrosis in mouse models of lung injury, and significantly improves the survival rate of the recipient mice in a dose-dependent manner, likely through their paracrine functions. IMRCs are superior to both primary UCMSCs and FDA-approved pirfenidone, with an excellent efficacy and safety profile in mice, monkeys and two severely ill COVID-19 patients in our pilot study. In light of recent public health crises involving pneumonia, acute lung injury (ALI) and acute respiratory distress syndrome (ARDS), our findings indicate that IMRCs are ready for clinical trials on lung disorders.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.