Continuous evolution of Omicron has led to a rapid and simultaneous emergence of numerous variants that display growth advantages over BA.5 (ref. 1). Despite their divergent evolutionary courses, mutations on their receptor-binding domain (RBD) converge on several hotspots. The driving force and destination of such sudden convergent evolution and its effect on humoral immunity remain unclear. Here we demonstrate that these convergent mutations can cause evasion of neutralizing antibody drugs and convalescent plasma, including those from BA.5 breakthrough infection, while maintaining sufficient ACE2-binding capability. BQ.1.1.10 (BQ.1.1 + Y144del), BA.4.6.3, XBB and CH.1.1 are the most antibody-evasive strains tested. To delineate the origin of the convergent evolution, we determined the escape mutation profiles and neutralization activity of monoclonal antibodies isolated from individuals who had BA.2 and BA.5 breakthrough infections2,3. Owing to humoral immune imprinting, BA.2 and especially BA.5 breakthrough infection reduced the diversity of the neutralizing antibody binding sites and increased proportions of non-neutralizing antibody clones, which, in turn, focused humoral immune pressure and promoted convergent evolution in the RBD. Moreover, we show that the convergent RBD mutations could be accurately inferred by deep mutational scanning profiles4,5, and the evolution trends of BA.2.75 and BA.5 subvariants could be well foreseen through constructed convergent pseudovirus mutants. These results suggest that current herd immunity and BA.5 vaccine boosters may not efficiently prevent the infection of Omicron convergent variants.

An accurate extraction of physiological and physical signals from human skin is crucial for health monitoring, disease prevention, and treatment. Recent advances in wearable bioelectronics directly embedded to the epidermal surface are a promising solution for future epidermal sensing. However, the existing wearable bioelectronics are susceptible to motion artifacts as they lack proper adhesion and conformal interfacing with the skin during motion. Here, we present ultra-conformal, customizable, and deformable drawn-on-skin electronics, which is robust to motion due to strong adhesion and ultra-conformality of the electronic inks drawn directly on skin. Electronic inks, including conductors, semiconductors, and dielectrics, are drawn on-demand in a freeform manner to develop devices, such as transistors, strain sensors, temperature sensors, heaters, skin hydration sensors, and electrophysiological sensors. Electrophysiological signal monitoring during motion shows drawn-on-skin electronics' immunity to motion artifacts. Additionally, electrical stimulation based on drawn-on-skin electronics demonstrates accelerated healing of skin wounds.

Memory and logic in the same device Future artificial intelligence applications and data-intensive computations require the development of neuromorphic systems beyond traditional heterogeneous device architectures. Physical separation between a peripheral signal-processing unit and a memory-operating unit is one of the main bottlenecks of heterogeneous architectures, blocking further improvements in efficient resistance matching, energy consumption, and integration compatibility. Tong et al . present a transistor-memory architecture based on a homogeneous tungsten selenide-on-lithium niobate device array (see the Perspective by Rao and Tao). Analog peripheral signal preprocessing and nonvolatile memory were possible within the same device structure, promising diverse neuromorphic functionalities and offering potential improvements in neuromorphic systems on-chip. —YS

NiAl-LDH (NALDH) nanosheets were in intimate contact with g-C3N4 (CN) nanosheets to form ultratight sheet-sheet heterojunctions, which interweaved into network framework with introduction of the graphene aerogel (GA). Notably, the NALDH/CN/GA-20 showed a remarkable CO production rate of 28.83 μmol·g−1·h−1 under visible light irradiation, which was 24 and 16 times those of pure NALDH and bare CN, respectively. Furthermore, it was far exceeding the reported conventional CO2 photocatalytic reduction efficiency. The ultratight sheet-sheet heterojunctions not only shorten the charge transmission distance, but result abundant active sites and coupling large interfaces. The unique structure promoted the transport and separation of photogenerated carriers, and facilitated effective mass transport and light absorption. Multi electron series reduction mechanism based on type-II photocatalytic system was proposed to explain the CO2 reduction pathway. This work provides insight for designing photocatalysts with ideal performance for CO2 reduction.

Abstract Omicron sub-lineage BA.2 has rapidly surged globally, accounting for over 60% of recent SARS-CoV-2 infections. Newly acquired RBD mutations and high transmission advantage over BA.1 urge the investigation of BA.2’s immune evasion capability. Here, we show that BA.2 causes strong neutralization resistance, comparable to BA.1, in vaccinated individuals’ plasma. However, BA.2 displays more severe antibody evasion in BA.1 convalescents, and most prominently, in vaccinated SARS convalescents’ plasma, suggesting a substantial antigenicity difference between BA.2 and BA.1. To specify, we determined the escaping mutation profiles 1,2 of 714 SARS-CoV-2 RBD neutralizing antibodies, including 241 broad sarbecovirus neutralizing antibodies isolated from SARS convalescents, and measured their neutralization efficacy against BA.1, BA.1.1, BA.2. Importantly, BA.2 specifically induces large-scale escape of BA.1/BA.1.1-effective broad sarbecovirus neutralizing antibodies via novel mutations T376A, D405N, and R408S. These sites were highly conserved across sarbecoviruses, suggesting that Omicron BA.2 arose from immune pressure selection instead of zoonotic spillover. Moreover, BA.2 reduces the efficacy of S309 (Sotrovimab) 3,4 and broad sarbecovirus neutralizing antibodies targeting the similar epitope region, including BD55-5840. Structural comparisons of BD55-5840 in complexes with BA.1 and BA.2 spike suggest that BA.2 could hinder antibody binding through S371F-induced N343-glycan displacement. Intriguingly, the absence of G446S mutation in BA.2 enabled a proportion of 440-449 linear epitope targeting antibodies to retain neutralizing efficacy, including COV2-2130 (Cilgavimab) 5 . Together, we showed that BA.2 exhibits distinct antigenicity compared to BA.1 and provided a comprehensive profile of SARS-CoV-2 antibody escaping mutations. Our study offers critical insights into the humoral immune evading mechanism of current and future variants.

Abstract Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a global pandemic caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) that seriously endangers human health. There is an urgent need to build physiological relevant human models for deep understanding the complex organ-level disease processes and facilitating effective therapeutics for COVID-19. Here, we first report the use of microengineered alveolus chip to create a human disease model of lung injury and immune responses induced by native SARS-CoV-2 at organ-level. This biomimetic system is able to reconstitute the key features of human alveolar-capillary barrier by co-culture of alveolar epithelial and microvascular endothelial cells under microfluidic flow. The epithelial cells on chip showed higher susceptibility to SARS-CoV-2 infection than endothelial cells identified by viral spike protein expression. Transcriptional analysis showed distinct responses of two cell types to SARS-CoV-2 infection, including activated type I interferon (IFN-I) signaling pathway in epithelium and activated JAK-STAT signaling pathway in endothelium. Notably, in the presence of circulating immune cells, a series of alveolar pathological changes were observed, including the detachment of endothelial cells, recruitment of immune cells, and increased production of inflammatory cytokines (IL-6, IL-8, IL-1β and TNF-α). These new findings revealed a crucial role of immune cells in mediating lung injury and exacerbated inflammation. Treatment with antiviral compound remdesivir could suppress viral copy and alleviate the disruption of alveolar barrier integrity induced by viral infection. This bioengineered human organ chip system can closely mirror human-relevant lung pathogenesis and immune responses to SARS-CoV-2 infection, not possible by other in vitro models, which provides a promising and alternative platform for COVID-19 research and preclinical trials.

ABSTRACT Transcription bridges genetic information and phenotypes. Here, we evaluated how changes in transcriptional regulation enable maize ( Zea mays ), a crop originally domesticated in the tropics, to adapt to temperate environments. We generated 572 unique RNA-seq datasets from the roots of 340 maize genotypes. Genes involved in core processes such as cell division, chromosome organization and cytoskeleton organization showed lower heritability of gene expression. While genes involved in anti-oxidation activity exhibited higher expression heritability. An expression genome-wide association study (eGWAS) identified 19,602 expression quantitative trait loci (eQTLs) associated with the expression of 11,444 genes. A GWAS for alternative splicing identified 49,897 splicing QTLs (sQTLs) for 7,614 genes. Rare allele burden within genomic intervals with trans -eQTLs correlated with extremes of expression in target genes as previously reported for cis -eQTLs. Genes harboring both cis -eQTLs and cis -sQTLs in linkage disequilibrium were disproportionately likely to encode transcription factors or were annotated as responding to one or more stresses. Independent component analysis of gene expression data identified loci regulating co-expression modules involved in phytohormone pathways, cell wall biosynthesis, lipid metabolism and stress response. Several genes involved in cell proliferation, flower development, DNA replication and gene silencing showed lower gene expression variation explained by genetic factors between temperate and tropical maize lines. A GWAS of 27 previously published phenotypes identified several candidate genes overlapping with genomic intervals showing signatures of selection during adaptation to temperate environments. Our results illustrate how maize transcriptional regulatory networks enable changes in transcriptional regulation to adapt to temperate regions.

In this work, we introduce the Qwen-VL series, a set of large-scale vision-language models (LVLMs) designed to perceive and understand both texts and images. Starting from the Qwen-LM as a foundation, we endow it with visual capacity by the meticulously designed (i) visual receptor, (ii) input-output interface, (iii) 3-stage training pipeline, and (iv) multilingual multimodal cleaned corpus. Beyond the conventional image description and question-answering, we implement the grounding and text-reading ability of Qwen-VLs by aligning image-caption-box tuples. The resulting models, including Qwen-VL and Qwen-VL-Chat, set new records for generalist models under similar model scales on a broad range of visual-centric benchmarks (e.g., image captioning, question answering, visual grounding) and different settings (e.g., zero-shot, few-shot). Moreover, on real-world dialog benchmarks, our instruction-tuned Qwen-VL-Chat also demonstrates superiority compared to existing vision-language chatbots. Code, demo and models are available at https://github.com/QwenLM/Qwen-VL.

Abstract To understand the diabetic wound healing microenvironment, we profiled 174,962 single cells from foot, forearm, and PBMCs using single-cell RNA sequencing (scRNASeq) approach. Our analysis shows enrichment of a unique population of fibroblasts overexpressing MMP1, MMP3, MMP11, HIF1A, CHI3L1 , and TNFAIP6 genes and M1 macrophage polarization in the DFU patients with healing wounds. Further, scRNASeq of spatially separated samples from same patient and spatial transcriptomics (ST) revealed preferential localization of these healing associated fibroblasts toward deep wound/ulcer bed as compared to wound edge or non-wounded skin. ST also validated our findings of higher enrichment of M1 macrophages in healers and M2 macrophages in non-healers. Our analysis provides deep insights into the wound healing microenvironment, identifying cell types that could be critical in promoting DFU healing, and may inform novel therapeutic approaches for DFU treatment.

ABSTRACT Coronavirus disease 2019 (COVID-19) caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV-2) has given rise to a global pandemic. The gastrointestinal symptoms of some COVID-19 patients are underestimated. There is an urgent need to develop physiologically relevant model that can accurately reflect human response to viral infection. Here, we report the creation of a biomimetic human intestine infection model on a chip system that allows to recapitulate the intestinal injury and immune response induced by SARS-CoV-2, for the first time. The microengineered intestine-on-chip device contains human intestinal epithelium (co-cultured human intestinal epithelial Caco-2 cells and mucin secreting HT-29 cells) lined in upper channel and vascular endothelium (human umbilical vein endothelial cells, HUVECs) in a parallel lower channel under fluidic flow condition, sandwiched by a porous PDMS membrane coated with extracellular matrix (ECM). At day 3 post-infection of SARS-CoV-2, the intestine epithelium showed high susceptibility to viral infection and obvious morphological changes with destruction of intestinal villus, dispersed distribution of mucus secreting cells and reduced expression of tight junction (E-cadherin), indicating the destruction of mucous layer and the integrity of intestinal barrier caused by virus. Moreover, the endothelium exhibited abnormal cell morphology with disrupted expression of adherent junction protein (VE-cadherin). Transcriptional analysis revealed the abnormal RNA and protein metabolism, as well as activated immune responses in both epithelial and endothelial cells after viral infection (e.g., up-regulated cytokine genes, TNF signaling and NF-kappa B signaling-related genes). This bioengineered in vitro model system can mirror the human relevant pathophysiology and response to viral infection at the organ level, which is not possible in existing in vitro culture systems. It may provide a promising tool to accelerate our understanding of COVID-19 and devising novel therapies.