Nanotube Yarn Actuators Actuators are used to convert heat, light, or electricity into a twisting or tensile motion, and are often described as artificial muscles. Most materials that show actuation either provide larger forces with small-amplitude motions, such as the alloy NiTi, or provide larger motions with much less force, such as polymeric materials. Other problems with such actuators can include slow response times and short lifetimes. Lima et al. (p. 928 , see the Perspective by Schulz ) show that a range of guest-filled, twist-spun carbon nanotube yarns can be used for linear or torsional actuation, can solve the problems of speed and lifetime, and do not require electrolytes for operation.

To combat the HIV epidemic and emerging threats such as SARS-CoV-2, immunization strategies are needed that elicit protection at mucosal portals of pathogen entry. Immunization directly through airway surfaces is effective in driving mucosal immunity, but poor vaccine uptake across the mucus and epithelial lining is a limitation. The major blood protein albumin is constitutively transcytosed bidirectionally across the airway epithelium through interactions with neonatal Fc receptors (FcRn). Exploiting this biology, here, we demonstrate a strategy of "albumin hitchhiking" to promote mucosal immunity using an intranasal vaccine consisting of protein immunogens modified with an amphiphilic albumin-binding polymer-lipid tail, forming amph-proteins. Amph-proteins persisted in the nasal mucosa of mice and nonhuman primates and exhibited increased uptake into the tissue in an FcRn-dependent manner, leading to enhanced germinal center responses in nasal-associated lymphoid tissue. Intranasal immunization with amph-conjugated HIV Env gp120 or SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD) proteins elicited 100- to 1000-fold higher antigen-specific IgG and IgA titers in the serum, upper and lower respiratory mucosa, and distal genitourinary mucosae of mice compared to unmodified protein. Amph-RBD immunization induced high titers of SARS-CoV-2-neutralizing antibodies in serum, nasal washes, and bronchoalveolar lavage. Furthermore, intranasal amph-protein immunization in rhesus macaques elicited 10-fold higher antigen-specific IgG and IgA responses in the serum and nasal mucosa compared to unmodified protein, supporting the translational potential of this approach. These results suggest that using amph-protein vaccines to deliver antigen across mucosal epithelia is a promising strategy to promote mucosal immunity against HIV, SARS-CoV-2, and other infectious diseases.

In this work, graphene oxide (GO) with a content in a range of 0.0–0.5 wt% was introduced to modify epoxy resin. The room temperature (RT) and cryogenic temperature (77 K) mechanical properties were systematically studied for the carbon fiber/GO-modified epoxy composites prepared by hot-press molding process. The results show that a good dispersion of GO in epoxy resin leads to an enhanced carbon fiber-epoxy matrix interfacial adhesion. It is observed that the cryogenic mechanical properties of the CF/epoxy composites are obviously enhanced by introducing GO. The optimal GO content is found to be 0.2 wt% for effectively improving the cryogenic flexural and interlaminar shear strength of carbon fiber reinforced epoxy composites. In addition, it is exhibited that the mechanical properties at 77 K of CFRP composites are higher than those at RT. Consequently, the modification of epoxy resin by introducing GO is a promising means for achieving high cryogenic mechanical performance CFRP composites.

Twisted-yarn-based artificial muscles can potentially be used in diverse applications, such as valves in microfluidic devices, smart textiles, air vehicles, and exoskeletons, because of their high torsional and tensile strokes, high work capacities, and long cycle life. Here, we demonstrate electrochemically powered, hierarchically twisted carbon nanotube yarn artificial muscles that have a contractile work capacity of 3.78 kJ/kg, which is 95 times the work capacity of mammalian skeletal muscles. This record work capacity and a tensile stroke of 15.1% were obtained by maximizing yarn capacitance by optimizing the degree of inserted twist in component yarns that are plied until fully coiled. These electrochemically driven artificial muscles can be operated in reverse as mechanical energy harvesters that need no externally applied bias. In aqueous sodium chloride electrolyte, a peak electrical output power of 0.65 W/kg of energy harvester was generated by 1 Hz sinusoidal elongation.

Abstract ChIP-seq probes genome-wide localization of DNA-associated proteins. To mitigate technical biases ChIP-seq read densities are normalized to read densities obtained by a control. Our statistical framework “normR” achieves a sensitive normalization by accounting for the effect of putative protein-bound regions on the overall read statistics. Here, we demonstrate normR’s suitability in three studies: (i) calling enrichment for high (H3K4me3) and low (H3K36me3) signal-to-ratio data; (ii) identifying two previously undescribed H3K27me3 and H3K9me3 heterochromatic regimes of broad and peak enrichment; and (iii) calling differential H3K4me3 or H3K27me3-enrichment between HepG2 hepatocarcinoma cells and primary human Hepatocytes. normR is readily available on http://bioconductor.org/packages/normr

Abstract Adiponectin is essential for the regulation of tissue substrate utilization and systemic insulin sensitivity. Clinical studies have suggested a positive association of circulating adiponectin with healthspan and lifespan. However, the direct effects of adiponectin on promoting healthspan and lifespan remain unexplored. Here, we are using an adiponectin null mouse and a transgenic adiponectin overexpression model. We directly assessed the effects of circulating adiponectin on the aging process and found that adiponectin null mice display exacerbated age-related glucose and lipid metabolism disorders. Moreover, adiponectin null mice have a significantly shortened lifespan on both chow and high-fat diet (HFD). In contrast, a transgenic mouse model with elevated circulating adiponectin levels has a dramatically improved systemic insulin sensitivity, reduced age-related tissue inflammation and fibrosis, and a prolonged healthspan and median lifespan. These results support a role of adiponectin as an essential regulator for healthspan and lifespan.

Abstract Translatable circular RNAs (circRNAs) are emerging as a crucial molecular format for transient protein expression, with high potential to be an alternative for linear mRNA to reshape the landscape of mRNA pharmaceutical industry. Canonical Anabaena permuted intron-exon ( Ana PIE) format that developed by ORNA is an efficient method for RNA circularization, and the engineered circRNAs direct supreme protein expression in eukaryotic cells. However, recent studies revealed that this method may unavoidably result in a remain of immunogenicity in the circRNA products, albeit after thorough RNA purification. In the current study, we develop a novel strategy for efficient generation of circRNA, via the permuted T4Td introns mediated autocatalytically ribozymatic reaction mediated ligation of the flanking segment sequences that concealing in ORF or translation initiation sequence (normally equal to IRES). This strategy universally realizes around 90% circularization effectivity, and the circRNA products can be purified to around 90% purity by our new purification method, and presented thoroughly minimized immunogenicity, thus is termed “Clean-PIE”. The purified circRNAs are found to direct potent and durable expression of various proteins in vitro and in vivo. The partly purified Fluc circRNA by HPLC-SEC was found to direct Fluc expression in muscle for no less than 20 days. The highly purified circRNA exhibits much stronger protein expression in vitro and in vivo, and presumed a longer duration. Additionally, the scale-up of RNA circularization with the RNA precursors from 1 L transcription revealed high circularization effectivity (around 90%) and a high productivity of the final circRNA products. Collectively, Clean-PIE is a novel circRNA platform that possesses high circularization effectivity, enabled high RNA purity and thoroughly minimized immunogenicity, as well as scaling-up accessibility and directing extreme durability of protein expression, thus has the potential to develop advanced RNA vaccines and therapeutics in pharmaceutical industrial scale.

Abstract Chimeric Antigen Receptor (CAR) T-cell therapy can be effective in treating human cancer but loss of the antigen recognized by the CAR poses a major obstacle. Here, we report an approach for vaccine boosting CAR T-cells, which triggers engagement of the endogenous immune system to circumvent antigen-negative tumor escape. Vaccine-boosted CAR T-cells promoted dendritic cell (DC) recruitment to tumors, increased tumor antigen uptake by DCs, and elicited priming of endogenous anti-tumor T-cells (antigen spreading). This process was accompanied by a shift in toward oxidative phosphorylation in CAR T-cells and was critically dependent on CAR-T-derived IFN-γ. Antigen spreading induced by vaccine-boosted CAR-T enabled a proportion of complete responses even when the initial tumor was 50% CAR-antigen-negative, and heterogenous tumor control was further enhanced by genetically amplifying CAR-T IFN-γ expression. Thus, CAR T-cell-derived IFN-γ plays a critical role in promoting antigen spreading, and vaccine boosting provides a clinically-translatable strategy to drive such responses against solid tumors.

Abstract Accumulating mutations in the SARS-CoV-2 Spike (S) protein can increase the possibility of immune escape, challenging the present COVID-19 prophylaxis and clinical interventions. Here, 3 receptor binding domain (RBD) specific monoclonal antibodies (mAbs), 58G6, 510A5 and 13G9, with high neutralizing potency blocking authentic SARS-CoV-2 virus displayed remarkable efficacy against authentic B.1.351 virus. Each of these 3 mAbs in combination with one neutralizing Ab recognizing non-competing epitope exhibited synergistic effect against authentic SARS-CoV-2 virus. Surprisingly, structural analysis revealed that 58G6 and 13G9, encoded by the IGHV1-58 and the IGKV3-20 germline genes, both recognized the steric region S 470-495 on the RBD, overlapping the E484K mutation presented in B.1.351. Also, 58G6 directly bound to another region S 450-458 in the RBD. Significantly, 58G6 and 510A5 both demonstrated prophylactic efficacy against authentic SARS-CoV-2 and B.1.351 viruses in the transgenic mice expressing human ACE2 (hACE2), protecting weight loss and reducing virus loads. These 2 ultrapotent neutralizing Abs can be promising candidates to fulfill the urgent needs for the prolonged COVID-19 pandemic.