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dnagpt：用于多功能DNA序列分析任务的广义预训练工具
预先训练的大语言模型表明了从DNA序列中提取信息的潜力，但是适应各种任务和数据模式仍然是一个挑战。为了解决这个问题，我们提出了DNAGPT，这是一种对所有哺乳动物的超过2000亿碱基对训练的广义DNA预训练模型。通过使用二进制分类任务（DNA序列顺序）增强经典的GPT模型，一个数值回归任务（鸟嘌呤 - 环胞嘧啶内容预测）以及全面的令牌语言，DNAGPT可以处理多功能DNA分析任务，同时处理序列和数值数据。我们对基因组信号和区域识别，mRNA丰度回归和人工基因组生成任务的评估表明，与为特定的下游任务设计的现有模型相比，DNAGPT的表现优于卓越的性能，受益于使用新设计的模型结构的预培训。
图形对比度学习是高级SCRNA-SEQ数据分析的多功能基础
单细胞RNA测序（SCRNA-SEQ）在单细胞水平上对全转录组基因表达提供了前所未有的见解。细胞聚类长期以来在SCRNA-SEQ数据的分析中已建立，以识别具有相似表达谱的细胞组。然而，细胞聚类在技术上具有挑战性，因为原始的SCRNA-SEQ数据具有各种分析问题，包括高维度和辍学值。现有研究开发了深度学习模型，例如图形机器学习模型和基于对比度的学习模型，用于使用SCRNA-SEQ数据进行细胞聚类，并总结了将细胞聚类的无监督学习到人介入的格式中。虽然细胞聚类的进展是深刻的，但我们没有更接近找到一个简单而有效的框架来学习鲁棒聚类所需的高质量表示。在这项研究中，我们提出了SCSIMGCL，这是一个基于图形对比的学习范式的新型框架，用于图形神经网络的自我监督预处理。该框架促进了对细胞聚类至关重要的高质量表示的产生。我们的SCSIMGCL结合了细胞细胞图结构和对比度学习，以增强细胞聚类的性能。对模拟和实际SCRNA-SEQ数据集的广泛实验结果表明了所提出的SCSIMGCL的优势。此外，聚类分配分析证实了SCSIMGCL的一般适用性，包括最新的聚类算法。所提出的SCSIMGCL可以作为开发用于细胞聚类工具的从业者的强大框架。此外，消融研究和超参数分析表明，在自我监督的学习环境中，决策的鲁棒性表明了我们的网络体系结构的功效。SCSIMGCL的源代码可在https://github.com/zhangzh1328/scsimgcl上公开获得。
手性铁电列液晶作为多功能激光器
我们基于手性铁电列相（n f ∗）提出了液晶激光器装置。激光培养基是通过将铁电列材料与手性剂和一小部分荧光染料混合而获得的。值得注意的是，在N f ∗相中，非常低的电场垂直于螺旋轴能够重新定位分子，从而产生了一个周期性结构，其导演不是单个谐波，但包含各种傅立叶成分的贡献。此功能诱导了几个光子带盖的外观，这些光子带镜的光谱范围取决于磁场，可以利用该磁场来构建可调激光设备。在这里，我们报告了可以在低电场下进行调谐的自制n f ∗激光器的表征，并在材料的两个光子带中呈现激光作用。获得的结果为设计新的和更通用的液晶激光器设计开辟了有希望的途径。
用于周围神经刺激应用的用途密封的密封的微电子植入物
本文提供了一个多功能的神经刺激平台，该平台具有完全可植入的多通道神经刺激剂，用于长期进行涉及周围神经的大型动物模型。该植入物在陶瓷外壳中密封并封装在医疗级有机硅橡胶中，然后在100℃的加速衰老条件下连续15天进行了主动测试。刺激器微电子技术以0.6 µm CMOS技术实现，并采用串扰降低方案，以最大程度地减少跨渠道干扰，以及用于无电池操作的高速功率和数据遥测。配备了蓝牙低能无线电链路的可穿戴发射器，定制的图形用户界面可实时，远程控制的刺激。三个平行刺激器在三个通道上提供了独立的刺激，在三个通道中，每个刺激器通过多重刺激部位支持六个刺激位点和两个返回位点，因此植入物可以在多达36个不同的电极对时促进刺激。提出了电子产品的设计，密封包装的方法和电性能以及盐水中用电极进行体外测试。
CRISPR/Cas9：功能多样、应用广泛的强大基因组编辑工具
自 2012 年首次发现一种潜在的基因组编辑工具以来 [1,2]，CRISPR/Cas9 系统已成为一种强大而稳健的基因组编辑工具，用于基因功能研究和作物改良。在过去十年中，随着新 Cas 酶的鉴定、现有 Cas9 酶的修饰以及新生物信息学工具的开发，基于 CRISPR/Cas9 的研究发展极为迅速。特别是 Cas 酶的修饰大大提升了 CRISPR/Cas9 基因组编辑的应用潜力 [3]。尽管在基因组编辑中还鉴定和利用了许多其他 Cas 酶，但 CRISPR/Cas9 系统目前指任何 CRISPR/Cas 系统，包括 Cas12 和 Cas13，主要是因为 Cas9 是基因组编辑中第一个也是最常用的 Cas 酶 [4]。目前，CRISPR/Cas9 基因组编辑已广泛应用于许多植物物种，包括模式植物物种和重要的农业作物，如小麦 [5]、棉花 [6] 和大豆 [7]，不仅用于基因功能研究，还用于作物改良。为了促进 CRISPR/Cas9 基因组编辑的快速开发和应用，我们编辑了这期“植物基因组编辑”特刊。在短时间内，这个特刊引起了科学界和工业界的广泛关注。最后，经过专家的同行评审，共有 15 篇论文被接受在 International Journal of Molecular Sciences 的这期特刊上发表。在发表的 15 篇论文中，有 3 篇是及时的综述论文。Jansing 等人（2019）回顾了农业中基因组编辑的技术和实践考虑，特别关注了 CRISPR/Cas9 系统进入植物细胞的当前递送方法及其再生方法。他们还讨论了 CRISPR/Cas9 对改良重要农业作物不同性状的适用性[8]。在所有作物中，利用 CRISPR/Cas 基因组编辑技术在水稻上取得了重大进展。在 Fiaz 等人 (2019) 撰写的一篇综述中，他们回顾了 CRISPR/Cas9 在水稻改良，特别是在稻米品质改良方面的现状[9]。提高 CRISPR/Cas9 的靶向效率、降低非靶向效应一直是基因组编辑的主要课题。在过去的五年里，许多效应被添加到这个领域。在这期特刊中，Hajiahmadi 等人 (2019) 回顾了降低 CRISPR/Cas9 非靶向效应的主要策略。他们认为，单向导RNA（sgRNA）与配体依赖性适体酶策略相结合可能是降低植物非靶标突变频率的有效策略[10]。其余12篇研究文章涉及12种不同的植物物种，包括水稻[11]、棉花[12]、小麦[13,14]、油菜[15]、大豆[16]、红薯[17]、豇豆[18]、番茄[19]、马铃薯[19]、菊苣[20]和模式植物拟南芥[21]，以及藻类莱茵衣藻[22]。从这里可以清楚地看到，越来越多的研究集中在农业上重要的作物上。这些研究中大多数都采用传统的CRISPR/Cas9技术来敲除单个基因，只有一项研究采用CRISPR/Cas9碱基编辑器创建了无转基因的基因组编辑番茄和马铃薯[19]。在这些研究中，大多数都致力于农业上重要的性状。例如，Wang等人（2019）通过CRISPR/Cas9基因组编辑研究了IbGBSSI和IbSBEII基因在红薯淀粉生物合成中的作用
技能培训者：通过技能混合
摘要：人形机器人由于其灵活性和类似人类的文化而在各种环境和任务中跨越人类具有巨大潜力。然而，鉴于高维动作空间和双足体系统的固有不稳定，全身控制仍然是一个重大挑战。以前的作品通常依赖于具有计算昂贵的优化的精确动态模型，也可以通过广泛的奖励调整进行特定于任务的培训。在这项工作中，我们介绍了Skillblender，这是一个层次的强化学习框架，首先使用预先设计的密集奖励开发了一系列原始技能，然后重新使用并融合了这些技能，以完成更复杂的新任务，需要最小的特定于任务的奖励工程。我们对两个复杂的机车操作任务进行的模拟实验表明，我们的方法显着胜过所有基础，同时自然地将行为正规化以避免奖励黑客攻击，从而导致更可行的人类样运动。网站：https：//sites.google.com/view/wcbm-skillblender/。
功能分配的蒙版SuperStrings作为K-MER集的多功能和紧凑数据类型
摘要。DNA测序数据的指数增长需要用于新颖的空间算法以进行压缩和搜索。状态的方法通常使用𝑘-Merization进行数据令牌化，但有效地表示和查询𝑘-MER集仍然是一个重要的生物敏化挑战。我们最近的工作介绍了掩盖超弦的概念，该概念紧凑地表示𝑘 -mer集，而无需依赖常见的结构假设。但是，蒙版SuperSrins在设定操作和会员查询中的适用性仍在打开。在这里，我们开发了𝑓屏蔽的SuperString框架，该框架集成了删除功能𝑓，从而通过串联启用有效的𝑘 -MER设置操作。结合了FM索引的量身定制版本，该框架为𝑘mer集提供了多功能，紧凑的数据结构。我们证明了它在FMSI程序中的有效性，与领先的单个𝑘-Mer-mer-set索引方法（如SSHASH和SBWT）相比，在细菌泛基因组上进行评估时，该程序将空间效率提高1.4至4.5。总的来说，我们的工作突出了𝑓屏蔽的超串将其作为用于𝑘mer集的多功能基本数据类型的潜力。
使用功能网络的聚合物膜库的多功能合成平台
图3。28/20/52 mol％PEGDA/PEGMEA/PFPA随机共聚物网络的FTIR-ATR。 从底部到顶部：黑色痕迹是在取代之前，红色迹线是在与三乙胺水作为对照中反应后，绿色迹线在THF中与1-（3-氨基氨基丙基）咪唑反应后，蓝色迹线在THF中与十二烷胺反应后。 请注意，PFPA的消失在1780、1520和985 cm -1延伸，酰胺的形成在1660 cm -1左右。 在十二烷基取代的产品中〜2925 cm -1处的信号与C-H拉伸相对应，在咪唑取代的产物中，信号与665和623 cm -1的信号对应于咪唑环弯曲。 35-3628/20/52 mol％PEGDA/PEGMEA/PFPA随机共聚物网络的FTIR-ATR。从底部到顶部：黑色痕迹是在取代之前，红色迹线是在与三乙胺水作为对照中反应后，绿色迹线在THF中与1-（3-氨基氨基丙基）咪唑反应后，蓝色迹线在THF中与十二烷胺反应后。请注意，PFPA的消失在1780、1520和985 cm -1延伸，酰胺的形成在1660 cm -1左右。在十二烷基取代的产品中〜2925 cm -1处的信号与C-H拉伸相对应，在咪唑取代的产物中，信号与665和623 cm -1的信号对应于咪唑环弯曲。35-36
ustilago hordei – barley互动是一种多功能系统，用于表征真菌效应子
摘要：强制性生物营养真菌病原体，例如blumeria graminis和puccinia graminis，是最具毁灭性的植物病原体之一，在全球许多经济上重要的农作物中导致巨大的产量损失。然而，缺乏可靠的工具进行有效的遗传转化已阻碍了其毒力或致病性的分子基础。在这项研究中，我们介绍了乌斯利戈·霍尔德（Ustilago Hordei） - 巴利（Barley）病态，以表征来自不同植物致病真菌的效应子的模型。我们生成U. Hordei的单性菌株，该菌株形成不兼容的交配伴侣而形成传染性细丝。单性菌株适用于真菌毒力因子的异源表达系统。高效的CRISPR/CAS9基因编辑系统可用于U. Hordei。此外，使用透射电子显微镜分析了大麦定殖过程中的Hordei感染结构，表明U. Hordei形成了与专有锈蚀和白粉病真菌形成的与Haustoria相似的细胞内感染结构。因此，U. Hordei具有很高的潜力，作为大麦异源效应蛋白功能研究的真菌表达平台。
快速简便地合成掺入脒的可降解脂质，用于体内多功能 mRNA 递送
脂质纳米粒子 (LNP) 广泛用于 mRNA 递送，阳离子脂质极大地影响生物分布、细胞摄取、内体逃逸和转染效率。然而，阳离子脂质的费力合成限制了有效候选物的发现并减慢了规模化生产。在这里，我们开发了一种基于合理设计的胺-硫醇-丙烯酸酯结合的一锅串联多组分反应，该反应能够快速（1 小时）且轻松地在室温下合成酰胺结合可降解 (AID) 脂质。对 100 种化学性质不同的 AID 脂质组合库进行结构-活性关系分析，鉴定出一种通常可提供有效脂质的尾状胺环烷基苯胺。实验和理论研究表明，嵌入的大苯环可以使脂质呈现更圆锥形，从而增强内体逃逸和 mRNA 递送。领先的 AID-脂质不仅可以介导 mRNA 疫苗的局部递送和 mRNA 治疗剂的全身递送，还可以改变肝嗜性 LNP 的趋向性，从而选择性地将基因编辑器递送到肺部，将 mRNA 疫苗递送到脾脏。