Abstract We have developed GoMiner, a program package that organizes lists of 'interesting' genes (for example, under- and overexpressed genes from a microarray experiment) for biological interpretation in the context of the Gene Ontology. GoMiner provides quantitative and statistical output files and two useful visualizations. The first is a tree-like structure analogous to that in the AmiGO browser and the second is a compact, dynamically interactive 'directed acyclic graph'. Genes displayed in GoMiner are linked to major public bioinformatics resources.

Spatially resolved transcriptomic technologies are promising tools to study complex biological processes such as mammalian embryogenesis. However, the imbalance between resolution, gene capture, and field of view of current methodologies precludes their systematic application to analyze relatively large and three-dimensional mid- and late-gestation embryos. Here, we combined DNA nanoball (DNB)-patterned arrays and in situ RNA capture to create spatial enhanced resolution omics-sequencing (Stereo-seq). We applied Stereo-seq to generate the mouse organogenesis spatiotemporal transcriptomic atlas (MOSTA), which maps with single-cell resolution and high sensitivity the kinetics and directionality of transcriptional variation during mouse organogenesis. We used this information to gain insight into the molecular basis of spatial cell heterogeneity and cell fate specification in developing tissues such as the dorsal midbrain. Our panoramic atlas will facilitate in-depth investigation of longstanding questions concerning normal and abnormal mammalian development.

SUMMARY Brain regeneration requires a precise coordination of complex responses in a time- and region-specific manner. Identifying key cell types and molecules that direct brain regeneration would provide potential targets for the advance of regenerative medicine. However, progress in the field has been hampered largely due to limited regeneration capacity of the mammalian brain and understanding of the regeneration process at both cellular and molecular level. Here, using axolotl brain with extrodinary regeneration ability upon injury, and the SpaTial Enhanced REsolution Omics-sequencing (Stereo-seq), we reconstructed the first architecture of axolotl telencephalon with gene expression profiling at single-cell resolution, and fine cell dynamics maps throughout development and regeneration. Intriguingly, we discovered a marked heterogeneity of radial glial cell (RGC) types with distinct behaviors. Of note, one subtype of RGCs is activated since early regeneration stages and proliferates while other RGCs remain dormant. Such RGC subtype appears to be the major cell population involved in early wound healing response and gradually covers the injured area before presumably transformed into the lost neurons. Altogether, our work systematically decoded the complex cellular and molecular dynamics of axolotl telencephalon in development and regeneration, laying the foundation for studying the regulatory mechanism of brain regeneration in the future.

Abstract While SARS-CoV-2 pathogenesis has been intensively investigated, the host mechanisms of viral clearance and inflammation resolution are still elusive because of the ethical limitation of human studies based on COVID-19 convalescents. Here we infected Syrian hamsters by authentic SARS-CoV-2 and built an ideal model to simulate the natural recovery process of SARS-CoV-2 infection from severe pneumonia 1,2 . We developed and applied a spatial transcriptomic sequencing technique with subcellular resolution and tissue-scale extensibility, i.e. , Stereo-seq 3 , together with single-cell RNA sequencing (scRNA-seq), to the entire lung lobes of 45 hamsters and obtained an elaborate map of the pulmonary spatiotemporal changes from acute infection, severe pneumonia to the late viral clearance and inflammation resolution. While SARS-CoV-2 infection caused massive damages to the hamster lungs, including naïve T cell infection and deaths related to lymphopenia, we identified a group of monocyte-derived proliferating Slamf9 + Spp1 + macrophages, which were SARS-CoV-2 infection-inducible and cell death-resistant, recruiting neutrophils to clear viruses together. After viral clearance, the Slamf9 + Spp1 + macrophages differentiated into Trem2 + and Fbp1 + macrophages, both responsible for inflammation resolution and replenishment of alveolar macrophages. The existence of this specific macrophage subpopulation and its descendants were validated by RNAscope in hamsters, immunofluorescence in hACE2 mice, and public human autopsy scRNA-seq data of COVID-19 patients. The spatiotemporal landscape of SARS-CoV-2 infection in hamster lungs and the identification of Slamf9 + Spp1 + macrophages that is pivotal to viral clearance and inflammation resolution are important to better understand the critical molecular and cellular players of COVID-19 host defense and also develop potential interventions of COVID-19 immunopathology.

Abstract A few animals have been suspected to be intermediate hosts of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). However, a large-scale single-cell screening of SARS-CoV-2 target cells on a wide variety of animals is missing. Here, we constructed the single-cell atlas for 11 representative species in pets, livestock, poultry, and wildlife. Notably, the proportion of SARS-CoV-2 target cells in cat was found considerably higher than other species we investigated and SARS-CoV-2 target cells were detected in multiple cell types of domestic pig, implying the necessity to carefully evaluate the risk of cats during the current COVID-19 pandemic and keep pigs under surveillance for the possibility of becoming intermediate hosts in future coronavirus outbreak. Furthermore, we screened the expression patterns of receptors for 144 viruses, resulting in a comprehensive atlas of virus target cells. Taken together, our work provides a novel and fundamental strategy to screen virus target cells and susceptible species, based on single-cell transcriptomes we generated for domesticated animals and wildlife, which could function as a valuable resource for controlling current pandemics and serve as an early warning system for coping with future infectious disease threats.

The heterogeneity of the T cell receptor (TCR) repertoire critically influences the autoimmune response in obstetric antiphospholipid syndrome (OAPS) and is intimately associated with the prophylaxis of autoimmune disorders. Investigating the TCR diversity patterns in patients with OAPS is thus of paramount clinical importance. This investigation procured peripheral blood specimens from 31 individuals with OAPS, 21 patients diagnosed with systemic lupus erythematosus (SLE), and 22 healthy controls (HC), proceeding with TCR repertoire sequencing. Concurrently, adverse pregnancy outcomes in the OAPS cohort were monitored and documented over an 18-month timeframe. We paid particular attention to disparities in V/J gene utilisation and the prevalence of shared clonotypes amongst OAPS patients and the comparative groups. When juxtaposed with observations from healthy controls and SLE patients, immune repertoire sequencing disclosed irregular T- and B-cell profiles and a contraction of diversity within the OAPS group. Marked variances were found in the genomic rearrangements of the V gene, J gene, and V/J combinations. Utilising a specialised TCRβ repertoire, we crafted a predictive model for OAPS classification with robust discriminative capability (AUC = 0.852). Our research unveils alterations in the TCR repertoire among OAPS patients for the first time, positing potential covert autoimmune underpinnings. These findings nominate the TCR repertoire as a prospective peripheral blood biomarker for the clinical diagnosis of OAPS and may offer valuable insights for advancing the understanding of OAPS immunologic mechanisms and prognostic outcomes.