@phdthesis{Berger2010,
  author    = {Berger, Sabrina},
  title     = {Einfluss von Camptothecin und R{\"o}ntgenbestrahlung in vitro auf Induktion und Reparatur der DNA-Doppelstrangbr{\"u}che in Glioblastomzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52179},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {CPT-Derivate wie Topotecan sind zunehmend Bestandteil gegenw{\"a}rtiger Studien geworden, da eine synergistische Verst{\"a}rkung der Zytotoxizit{\"a}t der ionisierenden Strahlung durch diese belegt werden konnte. Bei dem Chemotherapeutikum CPT handelt es sich um ein pflanzliches Alkaloid aus der chinesischen Pflanze Camptotheca acuminata. Es wirkt S-Phase-spezifisch und sein Wirkmechanismus beruht auf Hemmung von TopoI, ein Enzym, das f{\"u}r die DNA-Replikation, -Transkription und -Reparatur eine entscheidende Rolle spielt [Morris et al., 1996; Hsiang et al., 1989; Farray et al., 2006]. Der Nachweis einer radiosensibilisierenden Wirkung von CPT stand im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit. Untersucht wurde dabei das Ansprechen der f{\"u}nf Glioblastomzelllinien U87-MG, U373-MG, SNB19, GHE und GaMG auf CPT und ionisierende Strahlung. Im Wesentlichen wurde ein signifikanter radiosensibilisierender Effekt des CPTs in den Zelllinien U87 und SNB19 gezeigt. Weiterhin erkannte man, dass das anti-apoptotische Protein Survivin nach kombinierter CPT-IR-Behandlung beim Vergleich der Survivin-Konzentrationen der f{\"u}nf Glioblastomzelllinien in den Zelllinien U87 und SNB19 die niedrigsten Werte aufzeigte, was mit den Ergebnissen des Koloniebildungstests und der Zellausz{\"a}hlung korreliert. Dies kann ebenfalls als Indiz f{\"u}r einen radiosensibilisierenden Effekt von CPT in den beiden Zelllinien U87 und SNB19 gewertet werden. Des Weiteren wurden, parallel in unserer Arbeitsgruppe, nach CPT-Behandlung mindestens zwei Subpopulationen in jeder der f{\"u}nf getesteten Glioblastomzelllinien ermittelt, die sich bez{\"u}glich ihres DNA-Schadens merklich voneinander unterschieden [Djuzenova et al., 2008]. Zus{\"a}tzlich wurde gezeigt, dass die Menge der DNA-Sch{\"a}den nach kombinierter CPT-IR-Behandlung h{\"o}her war als in den einzelnen Behandlungsmodalit{\"a}ten. Die Untersuchung der Kinetik der DNA-Reparatur mittels Rad50-Foci ließ einen radiosensibilisierenden Effekt von CPT in den Zelllinien SNB19 und U87 erkennen. Diese wiesen im Vergleich zu den Zelllinien U373, GHE und GaMG eine verlangsamte Reparaturhalbwertszeit unter kombinierter CPT-IR-Behandlung auf. Der Vergleich der Expression von TopoI in Western Blot und Durchflusszytometrie [s. Doktorarbeit von Mitdoktorandin T. G{\"u}ttler] zeigte die h{\"o}chsten Hintergrundwerte f{\"u}r dieses Enzym in den Zelllinien U87 und SNB19. Die erh{\"o}hte Expression von TopoI in U87 und SNB19 korrelierte mit den verl{\"a}ngerten Reparaturhalbwertszeiten f{\"u}r diese Zelllinien, mit der Reduktion der {\"U}berlebensraten im Koloniebildungstest bzw. der Abnahme des Zellwachstums in der, parallel in unserer Arbeitsgruppe durchgef{\"u}hrten, Zellausz{\"a}hlung, sowie mit der niedrigeren Survivin-Konzentration im Survivin-ELISA. Eine Resistenz gegen{\"u}ber CPT k{\"o}nnte folglich durch eine schnellere Reparaturhalbwertszeit aber auch durch eine reduzierte Expression von TopoI in den Zelllinien U373, GHE und GaMG begr{\"u}ndet sein. Daher ist vorstellbar, dass durch eine schnelle Proliferation von CPT-resistenten Zellen die Apoptose- und Zellabbaurate der CPT-sensitiven Subpopulation kompensiert oder sogar {\"u}bertroffen werden kann, was f{\"u}r eine Chemoradioresistenz der jeweiligen Zelllinien sprechen w{\"u}rde. Die weitere Erforschung des radiosensibilisierenden Effekts von Chemotherapeutika sollte auch weiterhin einen wichtigen Bestandteil zuk{\"u}nftiger Forschungsarbeiten darstellen, da sowohl in der vorliegenden als auch in einer Reihe von anderen Arbeiten Ans{\"a}tze dieses Effekts bereits belegt werden konnten. Die Entwicklung von neuen TopoI-Inhibitoren, wie das Homocamptothecin und dessen Derivate, die sich durch eine verbesserte chemische Stabilit{\"a}t auszeichnen [Teicher, 2008], sollte weiter vorangetrieben werden, um eines Tages die mittleren {\"U}berlebensraten bei Glioblastoma multiforme weit {\"u}ber ein Jahr hinaus verl{\"a}ngern zu k{\"o}nnen. Die Resultate dieser Studie unterst{\"u}tzen das Konzept einer chemotherapeutischen Behandlung kurz vor Bestrahlung und sehen ein derartiges Verfahren als effiziente Methode an, um m{\"o}glichst schnell das Ansprechen von intrakraniellen Tumoren auf chemotherapeutische Wirkstoffe in vitro zu untersuchen. Außerdem sollte versucht werden diese Erkenntnisse auf die klinische Ebene auszuweiten und man sollte zus{\"a}tzlich herausfinden, ob weitere DNA-Schadensoder DNA-Reparatur-Proteine als Marker dienen k{\"o}nnten wie Darzynkiewicz [2008] in seinem Leitartikel zu unserer Publikation vorschl{\"a}gt.},
  subject      = {Camptothecin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Eberlein2015,
  author    = {Eberlein, Uta},
  title     = {Zusammenhang zwischen physikalischer Dosimetrie und DNA Doppelstrangbr{\"u}chen in Lymphozyten nach Radionuklidtherapie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-120440},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {In der nuklearmedizinischen Therapie werden Radiopharmaka meist systemisch verabreicht. Prim{\"a}r werden daf{\"u}r, wegen der kurzen Reichweite, beta-Strahler eingesetzt. Als Folge davon verteilt sich das Radiopharmakon im K{\"o}rper, reichert sich in Organen und Zielstrukturen an und bestrahlt somit den K{\"o}rper intern, im Gegensatz zur externen Bestrahlung bei der Strahlentherapie. Das Verteilungsmuster der verabreichten Aktivit{\"a}t im K{\"o}rper wird durch die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Radiopharmakons bestimmt. Außerdem sind die Aktivit{\"a}t und die Art der Anreicherung ausschlaggebend f{\"u}r die durch ionisierende Strahlung deponierte Energie im K{\"o}rper, der Energiedosis. Gemeinsam haben externe und interne Bestrahlungsverfahren, dass der Patient ionisierender Strahlung ausgesetzt ist, die nicht nur die kranken Zellen zerst{\"o}rt, sondern auch gesunde Zellen sch{\"a}digen kann. Dies geschieht durch direkte oder indirekte Wechselwirkung der Strahlung mit der DNA, die zur Sch{\"a}digung der DNA-Struktur f{\"u}hrt. Am h{\"a}ufigsten sind dabei Einzelstrangbr{\"u}che und Basensch{\"a}den. Die Doppelstrangbr{\"u}che sind im Vergleich zu Einzelstrangbr{\"u}chen und Basensch{\"a}den sehr selten aber sehr viel sch{\"a}dlicher f{\"u}r die Zelle, da die Reparatur komplizierter ist. Somit sind diese prim{\"a}r f{\"u}r den Zelltod oder f{\"u}r die Folgen nach fehlerhafter Reparatur verantwortlich. Eine sehr schnelle Antwort auf strahleninduzierte oder durch andere Stoffe, wie z.B. zytotoxische Substanzen, induzierte Doppelstrangbr{\"u}che ist die Phosphorylierung der Histon H2 Variante H2AX, die gamma-H2AX genannt wird. Zus{\"a}tzlich reichert sich das Protein 53BP1 nach dem Erkennen eines Doppelstrangbruches durch Sensorproteine sofort am Chromatin, das den Doppelstrang umgibt, an. Damit ist 53BP1 ein weiterer Biomarker, der strahleninduzierte Doppelstrangbr{\"u}che sehr effektiv nachweisen kann und der auf sehr verl{\"a}ssliche Weise mit gamma-H2AX kolokalisiert. Mittels Immunfluoreszenzf{\"a}rbung lassen sich gamma-H2AX und 53BP1 als umschriebene „Foci", im Zellkern mikroskopisch darstellen und z{\"a}hlen. Unter der Annahme, dass ein Focus einem Doppelstrangbruch entspricht, kann die Anzahl der Foci im Zellkern als quantitativer Biomarker f{\"u}r DNA Doppelstrangbr{\"u}che und damit f{\"u}r die Strahlenexposition und Strahlenwirkung verwendet werden. Zudem zeigen Studien der Induktion von gamma-H2AX nach externer Bestrahlung von unterschiedlichen Gewebearten Linearit{\"a}t zwischen der Energiedosis und der Zahl der Foci im Zellkern. Weitere Studien besch{\"a}ftigen sich mit den Auswirkungen externer Bestrahlung auf Patienten, aber nur wenige mit offenen radioaktiven Substanzen. Ziele dieser Arbeit waren daher: 1. Die Generierung einer bisher noch nicht beschriebenen in-vitro Kalibrierkurve nach interner Bestrahlung von Vollblut mit den in der Therapie eingesetzten beta-Strahlern. 2. Die gleichzeitige Bestimmung der physikalischen Dosis sowie der strahleninduzierten Anzahl der Foci in Lymphozyten, gewonnen aus Blutproben von Patienten nach Radiopeptidtherapie mit Lu-177 und Radioiodtherapie mit I-131. 3. Eine umfassende Beschreibung der Induktion und der Abnahme der Foci in den Lymphozyten aus den Blutproben der Patienten unter Einbeziehung der in-vitro Kalibrierung, um den dosis- und zeitabh{\"a}ngigen Verlauf der Anzahl der strahleninduzierten Foci zu bestimmen. F{\"u}r die in-vitro Kalibrierung mit I-131 und Lu-177 wurden bei Probanden Blutproben gewonnen und mit unterschiedlichen Aktivit{\"a}tskonzentrationen erg{\"a}nzt. Das Ziel war, eine Energiedosis bis 100mGy zu erhalten. Das Ergebnis war, dass sich die Zahl der strahleninduzierten Foci in Abh{\"a}ngigkeit von der Energiedosis gut durch eine lineare Funktion beschreiben l{\"a}sst, so wie es auch f{\"u}r die externe Bestrahlung bereits gezeigt wurde. Die Patientenstudien befassten sich mit dem Zusammenhang zwischen der im Blut deponierten Energiedosis und der Anzahl und dem zeitlichen Verlauf der induzierten Doppelstrangbr{\"u}che im peripheren Blut von Patienten unter Peptidrezeptor-Radionuklidtherapie mit Lu-177 DOTATATE/-TOC und Patienten unter Radioiodtherapie mit I-131 bei Ablationstherapien nach Operation eines differenzierten Schilddr{\"u}senkarzinoms. Die durchschnittliche Anzahl induzierter DSB-Foci zeigte in den fr{\"u}hen Zeitpunkten einen linearen dosisabh{\"a}ngigen Anstieg. In den ersten Stunden nach Therapie stimmten die in-vitro Kalibrierung und die Zahl der strahleninduzierten Foci sowohl f{\"u}r Lu-177 als auch f{\"u}r I-131 f{\"u}r die Patientendaten gut {\"u}berein. Die sp{\"a}teren Zeitpunkte werden durch eine Abnahme der Dosisrate und der Foci-Anzahl, bedingt durch Reparatur der DNA-Sch{\"a}den, charakterisiert. {\"U}berstiegen die Blutdosiswerte in der ersten Stunde jedoch 20mGy (nur nach I-131-Gabe beobachtet), dann war die Induktion eines schnellen Reparaturprozesses festzustellen. Diese experimentellen Ergebnissen und Modellierungen beschreiben erstmalig die Dosisabh{\"a}ngigkeit und den zeitlichen Verlauf der in-vitro und in-vivo DNA-Schadensantwort nach Inkorporation von beta-emittierenden Radionukliden.},
  subject      = {DNS-Doppelstrangbruch},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Jonas2008,
  author    = {Jonas, Ren{\´e}},
  title     = {Arsen-induzierte Zyto- und Gentoxizit{\"a}t sowie deren Modulation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28772},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Arsen ist daf{\"u}r bekannt, dass es mutagen und kanzerogen wirkt und ein gentoxisches Potential besitzt. Die Mechanismen, durch die diese Effekte ausge{\"u}bt werden, sind noch nicht vollst{\"a}ndig aufgekl{\"a}rt. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass Parameter, die mit der Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), z.B. Superoxiddismutaseaktivit{\"a}t und H{\"a}moxygenase-Genexpression, und Ver{\"a}nderungen des epigenetischen Musters der DNA, z.B. Depletion von S-Adenosylmethionin, in Zusammenhang stehen, durch Arsen beeinflusst werden. In dieser Studie wurde versucht, das gentoxische Potential von Arsen mit Hilfe des Comet Assay, eines Standard-Gentoxizit{\"a}tstests, zu charakterisieren sowie zu pr{\"u}fen, ob dieser Test eine geeignete Messmethode f{\"u}r die gentoxische Wirkung von Arsen darstellt. Dies wurde unter Heranziehung verschiedener additiver Messgr{\"o}ßen wie der Vitalit{\"a}t und der Proliferation sowie der parallelen Quantifizierung der Mitose-, C-Mitose-, Mikrokern- und Apoptosefrequenzen der verwendeten murinen L5178Y-Zellen durchgef{\"u}hrt. Des Weiteren wurde der den Arsen-bedingten DNA-Sch{\"a}den zugrundeliegende Mechanismus genauer beleuchtet. Unter Zuhilfenahme verschiedener Modulatoren wurden durch Arsen induzierter oxidativer Stress und durch Arsen induzierte Ver{\"a}nderung der epigenetischen DNA-Struktur untersucht. Ferner wurde gepr{\"u}ft, inwieweit die Inhibition von oxidativem Stress und Hypomethylierung der DNA zur Verringerung von potenziellen Folgen wie der Entstehung unnat{\"u}rlicher Mitosemorphologien und chromosomaler Aberrationen beitragen k{\"o}nnen, die wiederum eventuell in der Entstehung von Karzinomen resultieren k{\"o}nnen. F{\"u}r die Modulation der Freisetzung von ROS wurden als prooxidative Substanz 4-Nitrochinolin-1-Oxid und als Antioxidantien Benfotiamin (Vitamin-B1-Prodrug), N-Acetylcystein (NAC) und \&\#945;-Tocopherol (Vitamin E) ausgew{\"a}hlt. Das Methylierungs¬muster der DNA sollte durch das hypomethylierende Agens 5-Azacytidin und durch die potenziell hypermethylierenden Verbindungen S-Adenosylmethionin (SAM) und Folat beeinflusst werden. Die Untersuchungen bez{\"u}glich des gentoxischen Potentials von Arsen und die Eignung des Comet Assay f{\"u}r dessen Quantifizierung ergaben, dass unter Miteinbeziehung der erw{\"a}hnten additiven Parameter und der Quantifizierung nach Behandlung mit unterschiedlichen Arsen-Konzentrationen nach unterschiedlich langen Behandlungszeiten die im Comet Assay erzielten Werte als korrekt und zuverl{\"a}ssig angesehen werden k{\"o}nnen. Des Weiteren zeigten die Untersuchungen der Freisetzung von ROS und der Ver{\"a}nderung des DNA-Methylierungsmusters mit Hilfe von Modulatoren, dass beide Mechanismen an den Arsen-induzierten Effekten beteiligt sind. Nicht nur konnte mit Hilfe der Modulatoren jeweils die Inhibition der Freisetzung von ROS und der DNA-Hypomethylierung erreicht werden, es konnte zudem gezeigt werden, dass die Substanzen auch die Reduktion der erh{\"o}hten Anzahl unnat{\"u}rlicher Mitosemorphologien und chromosomaler Aberrationen bewirkten. Dieser Zusammenhang konnte in dieser Studie zum ersten Mal aufgezeigt werden und k{\"o}nnte im Hinblick auf die potenzielle Erniedrigung der Krebsinzidenzen durch Supplementierung der Bev{\"o}lkerung in Gebieten mit Arsen-belastetem Trinkwasser mit den genannten Modulatoren von Bedeutung sein.},
  subject      = {Oxidativer Stress},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mahrhofer2009,
  author    = {Mahrhofer, Hartmut},
  title     = {Strahleninduzierte DNA-Sch{\"a}den und deren Reparatur in humanen Tumor- und Fibroblastenzelllinien detektiert mittels Histon gamma-H2AX},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-34823},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Trotz erheblicher Fortschritte auf dem Gebiet der Strahlentherapie ist es bis heute noch nicht m{\"o}glich, die Strahlenempfindlichkeit eines Individuums bereits vor Therapiebeginn vorherzusagen. Diese Tatsache f{\"u}hrt dazu, dass es einerseits bei einem Teil der Patienten zu starken Nebenwirkungen infolge einer Bestrahlung kommt und andererseits die Therapie oftmals nicht in ausreichendem Maße anspricht. Die Entwicklung eines verl{\"a}sslichen pr{\"a}diktiven Tests stellt daher ein wichtiges Ziel der strahlentherapeutischen Forschung dar und stand auch im Zentrum dieser Arbeit. Methodisch kam dabei der Koloniebildungstest sowie die fluoreszenzmikroskopische Detektion und Bildanalyse des Histons gamma-H2AX, einem relativ neuen Marker f{\"u}r DNA-Doppelstrangbr{\"u}che, zum Einsatz. Untersucht wurde eine sehr heterogene Gruppe aus 5 Fibroblasten- sowie 5 Tumorzelllinien. Unter den Fibroblastenzelllinien befanden sich 2 normale Hautfibroblasten, 2 Hautfibroblasten von Brustkrebspatientinnen mit {\"u}berdurchschnittlich starken Hautreaktionen nach der Bestrahlung sowie eine Zelllinie mit bekannter AT-Mutation. An Tumorzelllinien kam ein Adenokarzinom der Brust, ein Malignes Melanom, ein Fibrosarkom und zwei isogene aber unterschiedlich strahlensensible Glioblastomzelllinien, die sich in Hinblick auf ihre Proteinkinasenaktivit{\"a}ten unterscheiden, zum Einsatz. Durch den Koloniebildungstest konnte eine große Bandbreite der klonogenen {\"U}berlebensraten erkannt werden, wobei Zelllinien mit Proteinkinasedefekten die gr{\"o}ßte Empfindlichkeit gegen{\"u}ber ionisierender Strahlung aufwiesen. Der Verlauf des Histons gamma-H2AX in Hinblick auf die Induktion, die Abbaukinetiken, die verbliebenen Reste nach 18 Stunden Reparaturdauer sowie die dosisabh{\"a}ngigen Kurvensteigungen zeigten jeweils einen charakteristischen Verlauf f{\"u}r jede untersuchte Zelllinie. Interessanterweise war die Hintergrundfluoreszenz bei Tumorzelllinien signifikant h{\"o}her als diejenige bei Fibroblastenzelllinien. Die strahlensensible Glioblastomzelllinie mit Proteinkinasedefekten zeigte eine deutlich protrahierte Phosphorylierung des Histons H2AX. Zwischen den {\"U}berlebensraten der Koloniebildungstests und den Ergebnissen der gamma-H2AX-Detektion wurden keine Korrelationen gefunden. Wie in dieser Arbeit gezeigt werden konnte, stellt der Verlauf des Histons gamma-H2AX einen stark zelllinienabh{\"a}ngigen Parameter dar. Das Histon gamma-H2AX besitzt dadurch ein hohes Potential um individuelle Mechanismen einer Zelllinie nach Einwirkung {\"a}ußerer Noxen, wie beispielsweise ionisierende Strahlung, zu untersuchen. Es bietet interessante Ansatzpunkte zur Beurteilung neuer Therapieregimes als auch zur Entwicklung und Bewertung strahlenmodulierender Chemotherapeutika.},
  subject      = {DNS-Reparatur},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Memmel2019,
  author    = {Memmel, Simon},
  title     = {Automatisierte Algorithmen zur Analyse der Migration und der strahleninduzierten DNA-Sch{\"a}den humaner Glioblastomzellen nach kombinierter PI3K/mTOR/Hsp90-Inhibierung},
  doi       = {10.25972/OPUS-18571},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-185710},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Das hohe invasive Potential und die starke Resistenz gegen Radio-/Chemotherapie von Glioblastoma multiforme (GBM) Zellen machen sie zu dem t{\"o}dlichsten Tumor ihrer Art. Es ist deshalb von großem Interesse die Grundlagen, welche der Migrationsf{\"a}higkeit und DNA Reparatur zu Grunde liegen, besser zu verstehen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden zwei Algorithmen zur automatischen Analyse der Migration in der Einzelzellverfolgung und im Wundheilungsassay modifiziert. Die Auswertung der Daten konnte automatisch und somit schnell, effektiv und mit geringerem Arbeitsaufwand durchgef{\"u}hrt werden. Mit Hilfe dieser automatischen Algorithmen wurde die Migrationsf{\"a}higkeit von zwei GBM-Zelllinien (DK-MG und SNB19) untersucht. Zus{\"a}tzlich wurde die konfokale Laserscanning- sowie die hochaufl{\"o}sende dSTORM-Fluoreszenzmikroskopie verwendet um die, der Zellbewegung zu Grunde liegende, Struktur des F Aktin und der fokalen Adh{\"a}sionskinase (FAK) aufzul{\"o}sen und darzustellen. Unter Anwendung dieser genannten Methoden sind die Effekte des dualen PI3K/mTOR Inhibitors PI-103 alleine und in Kombination mit dem Hsp90 Inhibitor NVP AUY922 mit und ohne Bestrahlung auf die Bewegung untersucht worden. Es konnte festgestellt werden, dass sich beide Zelllinien deutlich in ihrem migratorischem Potential in vitro unterscheiden und zudem auch markante Unterschiede in ihrer Morphologie aufweisen. Die weniger invasiven DK MG-Zellen besitzen eine polarisierte Zellstruktur, wohingegen SNB19-Zellen sich durch multipolare ungerichtete Bewegung auszeichneten. Zudem wurde die Migration, durch PI3K/mTOR Inhibition mit PI-103 bei den DK-MG-Zellen (p53 wt, PTEN wt), sehr effektiv unterdr{\"u}ckt. Wohingegen sich die SNB19-Zellen (p53 mut, PTEN mut) resistent gegen diesen Inhibitor zeigten. Hsp90 Inhibition offenbarte in beiden Zelllinien einen starken inhibitorischen Effekt auf die Migration der Zellen sowie die Reorganisierung des F Aktinskelettes. In der zweiten H{\"a}lfte dieser Arbeit wurde ein Augenmerk auf die DNA-DSB-Reparatur der GBM Zellen nach ionisierender Strahlung gelegt. Zun{\"a}chst wurde eine automatische Analysesoftware „FocAn-3D" entwickelt, mit dessen Hilfe die DNA Doppelstrangbruchreparaturkinetik untersucht werden sollte. Diese Software erm{\"o}glicht es die gesamten Zellkerne mit ihren γH2AX-Foci in 3D-cLSM-Aufnahmen zu untersuchen. Es konnte somit eine Verbesserung der Genauigkeit in der Ausz{\"a}hlung der γH2AX-Foci erreicht werden, welche 2D beschr{\"a}nkter Software verwehrt bleibt. Mit FocAn-3D konnte der gesamte Verlauf der Induktions- und Abbauphase der γH2AX-Foci in DK MG- und SNB19-Zellen mit einem mathematischen Modell ausgewertet und dargestellt werden. Des Weiteren wurde die Nanometerstruktur von γH2AX- und pDNA-PKcs-Foci mittels hochaufl{\"o}sender dSTORM-Mikroskopie untersucht. Konventionelle Mikroskopiemethoden, begrenzt durch das Beugungslimit und einer Aufl{\"o}sung von ~200 nm, konnten die Nanometerstruktur (<100 nm) der Reparaturfoci bisher nicht darstellen. Mit Hilfe der beugungsunbegrenzten dSTORM-Mikroskopie war es m{\"o}glich in DK MG- und SNB19-Zellen die Nanometerstruktur genannten Reparaturproteine in den Foci mit einer Aufl{\"o}sung von bis zu ~20 nm darzustellen. γH2AX-Foci zeigten sich als eine Verteilung aus einzelnen Untereinheiten („Nanofoci") mit einem Durchmesser von ~45 nm. Dies l{\"a}sst die Vermutung zu, dass es sich hier um die elementare Substruktur der Foci und somit der γH2AX enthaltenen Nukleosome handelt. DNA-PK-Foci wiesen hingegen eine diffusere Verteilung auf. Die in dieser Arbeit ermittelten Unterschiede im Migrationsverhalten der Zellen rechtfertigen eine weitere pr{\"a}klinische Untersuchung der verwendeten Inhibitoren als potentielle Zelltherapeutika f{\"u}r die Behandlung von GBM. Zudem konnte sich dSTORM als machtvolles Hilfsmittel, sowohl zur Analyse der Migration zugrundeliegenden Zytoskelettstruktur und der Effekte der Hsp90 Inhibierung, als auch, der Nanostruktur der DNA-DSB-Reparaturfoci herausstellen. Es ist anzunehmen, dass beugungsunbegrenzte Mikroskopiemethoden sich als bedeutende Werkzeuge in der medizinischen und biologischen Erforschung der DNA-Reparaturmechanismen herausstellen werden. Das in dieser Arbeit entwickelte ImageJ Plugin „FocAn-3D" bewies sich ebenfalls als ein vielversprechendes Werkzeug f{\"u}r die Analyse der Reparaturkinetik. Mit Hilfe von „FocAn-3D" sollte es somit m{\"o}glich sein u.a. den Einfluss gezielter Inhibition auf den zeitlichen Verlauf der Induktion und des Abbaus der DNA-Reparaturmaschinerie genauer zu studieren.},
  subject      = {Glioblastom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schumann2022,
  author    = {Schumann, Sarah},
  title     = {Zeit- und Dosisabh{\"a}ngigkeit von DNA-Sch{\"a}den induziert durch interne Bestrahlung mit unterschiedlichen Radionukliden},
  doi       = {10.25972/OPUS-22390},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-223904},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {In der Nuklearmedizin werden radioaktive Substanzen eingesetzt, um zu therapeutischen Zwecken gezielt b{\"o}sartiges Gewebe zu zerst{\"o}ren oder in diagnostischen Anwendungen Stoffwechselvorg{\"a}nge bildlich darzustellen. Die ionisierende Strahlung der eingesetzten Radionuklide kann jedoch auch DNA-Sch{\"a}den in gesunden Zellen verursachen. DNA-Doppelstrangbr{\"u}che geh{\"o}ren dabei zu den kritischsten L{\"a}sionen, da sie schwer zu reparieren sind und eine fehlerhafte Reparatur zu Mutationen oder zum Zelltod f{\"u}hren kann. W{\"a}hrend Radionuklidtherapien ist daher in Risikoorganen darauf zu achten, dass die deponierte Energie pro Masse, die Energiedosis, bestimmte Werte nicht {\"u}berschreitet. Zu diesen Risikoorganen geh{\"o}rt auch das blutbildende System. Da eine Absch{\"a}tzung der Energiedosis im Knochenmark h{\"a}ufig {\"u}ber die Bestimmung der Energiedosis im Blut als Surrogat erfolgt, ist deren Kenntnis von besonderem Interesse. In dieser Arbeit wurden daher Berechnungen der Energiedosis im Blut nach interner Bestrahlung durchgef{\"u}hrt und die Ergebnisse mit der Anzahl an strahlungsinduzierten DNA-Doppelstrangbr{\"u}chen in PBMCs korreliert. Zur Quantifizierung der DNA-Sch{\"a}den wurden die Biomarker \(\gamma\)-H2AX und 53BP1 verwendet, die nach Entstehung eines Doppelstrangbruchs um diesen akkumulieren und sich durch Immunfluoreszenzf{\"a}rbung als mikroskopische Foci sichtbar machen und quantifizieren lassen. Dadurch erm{\"o}glicht der \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Assay einen quantitativen Nachweis strahlungsinduzierter Doppelstrangbr{\"u}che. Somit konnten im Rahmen dieser Arbeit neue Kenntnisse {\"u}ber die Dosisabh{\"a}ngigkeit von DNA-Sch{\"a}den in PBMCs w{\"a}hrend interner Bestrahlung mit unterschiedlichen Radionukliden sowohl ex vivo als auch in vivo gewonnen werden. Ex-vivo-Untersuchungen haben den Vorteil, dass sie unter gleichbleibenden, gut definierten Bedingungen durchgef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen und somit eine Analyse der Induktion von Doppelstrangbr{\"u}chen bei festgelegten Energiedosen und einer konstanten Bestrahlungsdauer erlauben. In dieser Arbeit wurden Blutproben von gesunden Versuchspersonen durch Zugabe von Radionukliden in bestimmten Aktivit{\"a}tskonzentrationen eine Stunde lang intern bestrahlt. F{\"u}r die Bestrahlung wurden die \(\alpha\)-Emitter \(^{223}\)Ra und \(^{224}\)Ra, die \(\beta\)\(^{-}\)-Emitter \(^{177}\)Lu und \(^{90}\)Y, der \(\beta\)\(^{+}\)-Emitter \(^{68}\)Ga und der \(\gamma\)-Emitter \(^{99m}\)Tc verwendet. Der untersuchte Energiedosisbereich lag zwischen 5 mGy und 136 mGy. Nach der Bestrahlung von Blutproben mit \(\beta\)- beziehungsweise \(\gamma\)-Emittern wurde beobachtet, dass die Anzahl der strahlungsinduzierten \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Foci (RIF) in den PBMCs linear mit der Energiedosis im Blut ansteigt. Zudem zeigte sich, dass die Induktion der RIF unabh{\"a}ngig vom verwendeten Radionuklid und unabh{\"a}ngig von der Versuchsperson ist. Nach der Bestrahlung von Blutproben mit \(\alpha\)-Emittern waren zus{\"a}tzlich zu den nach Expositionen mit \(\beta\)- beziehungsweise \(\gamma\)-Emittern beobachteten kleinen, runden Foci auch \(\gamma\)-H2AX+53BP1 enthaltende Spuren \(\alpha\)-Spuren) in den Zellkernen erkennbar, welche die Trajektorien der emittierten \(\alpha\)-Teilchen darstellten. Es konnte gezeigt werden, dass die Anzahl dieser \(\alpha\)-Spuren linear mit der Energiedosis im Blut zunimmt und damit ein geeigneter Parameter f{\"u}r die Biodosimetrie nach Expositionen mit \(\alpha\)-emittierenden Radionukliden ist. Auch in vivo wurde die Dosisabh{\"a}ngigkeit der DNA-Doppelstrangbr{\"u}che w{\"a}hrend der internen Bestrahlung durch Radionuklide mit unterschiedlichen Emissionseigenschaften untersucht. Aufgrund der neuen, vielversprechenden Entwicklungen von Radiopharmaka zur Therapie und Diagnostik des Prostatakarzinoms in den letzten Jahren wurden daf{\"u}r Blutproben von Prostatakarzinom-Patienten w{\"a}hrend Therapie mit [\(^{177}\)Lu]Lu-PSMA I\&T, w{\"a}hrend PET/CT-Diagnostik mit [\(^{68}\)Ga]Ga-PSMA I\&T und w{\"a}hrend Therapie mit [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_2\) untersucht. W{\"a}hrend Therapie mit [\(^{177}\)Lu]Lu-PSMA I\&T zeigte sich, dass die Anzahl der RIF in den ersten Stunden nach Therapiebeginn durch eine lineare Anpassungskurve angen{\"a}hert werden kann, die mit der Energiedosis im Blut ansteigt, gefolgt von einem R{\"u}ckgang der RIF zu sp{\"a}teren Zeitpunkten, der durch die DNA-Reparatur erkl{\"a}rt werden kann. Die gesamte Energiedosis im Blut lag im Mittel bei (109 \(\pm\) 28) mGy. Der linear dosisabh{\"a}ngige Anstieg der RIF zu Therapiebeginn gleicht der dosisabh{\"a}ngigen Induktion der RIF ex vivo nach Bestrahlung mit \(\beta\)- und \(\gamma\)-emittierenden Radionukliden und kann gut mit der entsprechenden Ex-vivo-Kalibrierkurve beschrieben werden. Zu sp{\"a}teren Zeitpunkten (48 h und 96 h nach Verabreichung) konnte in dieser Arbeit eine lineare Korrelation zwischen der Anzahl der noch verbleibenden RIF und der Dosisleistung nachgewiesen werden. Eine signifikante Korrelation der Anzahl der RIF 96 h nach Verabreichung mit dem PSA-Wert deutet zudem darauf hin, dass ein Zusammenhang mit klinischen Parametern besteht. Ein signifikanter Anstieg der \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Foci konnte auch nach Verabreichung von [\(^{68}\)Ga]Ga-PSMA I\&T f{\"u}r diagnostische PET/CT-Untersuchungen beobachtet werden, obwohl die Energiedosen im Blut bis zum PET/CT-Scan nur < 3 mGy betrugen. Im Vergleich zur Ex-vivo-Kalibrierkurve war die Steigung der linearen Anpassungskurve in vivo im Bereich < 3 mGy in dieser Studie etwa um ein Zehnfaches h{\"o}her, was auf eine m{\"o}gliche Hypersensitivit{\"a}t im Niedrigdosisbereich hindeuten k{\"o}nnte. Der Beitrag der CT zur Energiedosis im Blut konnte durch Ex-vivo-Experimente auf etwa 12 mGy abgesch{\"a}tzt werden. Auch w{\"a}hrend Therapie mit [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_2\) lagen die berechneten Energiedosen im Blut im Niedrigdosisbereich < 17 mGy. Trotzdem konnten in dieser Studie erstmalig \(\alpha\)-Spuren in vivo nach der Verabreichung eines \(\alpha\)-emittierenden Radionuklids quantifiziert werden, deren Anzahl 3 h und 4 h nach Verabreichung des Radiopharmakons signifikant erh{\"o}ht war. Auch zu sp{\"a}ten Zeitpunkten, bis vier Wochen nach Therapiebeginn, waren noch \(\alpha\)-Spuren nachweisbar, was auf eine unvollst{\"a}ndige Reparatur der komplexen, durch die \(\alpha\)-Teilchen induzierten DNA-Sch{\"a}den hinweisen k{\"o}nnte. Leider erlaubte die geringe Anzahl an Patienten und Datenpunkten keine zuverl{\"a}ssigen Korrelationen mit der Energiedosis oder mit klinischen Parametern. Nachdem in dieser Arbeit gezeigt werden konnte, dass DNA-Sch{\"a}den nach interner Bestrahlung mit \(\alpha\)-, \(\beta\)- und \(\gamma\)-emittierenden Radionukliden mit Hilfe des \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Assays zuverl{\"a}ssig nachgewiesen und anhand der Schadensgeometrie unterschieden werden k{\"o}nnen, w{\"a}re es in Zukunft interessant, DNA-Sch{\"a}den auch nach Bestrahlung mit Radionuklidgemischen zu untersuchen. Dies k{\"o}nnte sowohl im Hinblick auf den Nachweis von Inkorporationen bei Strahlenunf{\"a}llen hilfreich sein als auch zu einem besseren Verst{\"a}ndnis der Effekte bei Behandlungen mit Radionuklidgemischen beitragen, welche vielversprechende M{\"o}glichkeiten f{\"u}r nuklearmedizinische Therapien bieten. Zudem zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass insbesondere im f{\"u}r die Diagnostik relevanten Bereich sehr niedriger Energiedosen < 10 mGy weiterer Forschungsbedarf besteht. Durch die Untersuchung der dosisabh{\"a}ngigen Reparatur der durch interne Bestrahlung induzierten DNA-Sch{\"a}den k{\"o}nnte beispielsweise analysiert werden, ob die Reparaturf{\"a}higkeit im Niedrigdosisbereich eingeschr{\"a}nkt ist. Außerdem w{\"a}re es gerade im Bereich niedriger Dosen von Interesse, zu untersuchen, inwiefern Beobachtungen ex vivo das Verhalten in vivo geeignet repr{\"a}sentieren. Um die erh{\"o}hten statistischen Unsicherheiten im Niedrigdosisbereich zu reduzieren, k{\"o}nnten zuk{\"u}nftig Verbesserungen auf dem Gebiet der automatisierten Auswertung der \(\gamma\)-H2AX+53BP1 enthaltenden Foci und Spuren hilfreich sein. Weitere Ziele zuk{\"u}nftiger Forschungsvorhaben k{\"o}nnten gezielte Untersuchungen zu Korrelationen zwischen der dosisabh{\"a}ngigen Induktion und Reparatur von DNA-Sch{\"a}den und klinischen Parametern sowie die Analyse von DNA-Sch{\"a}den w{\"a}hrend mehrerer Therapiezyklen darstellen. In Zusammenhang mit der Analyse klinischer Parameter w{\"a}re es denkbar, dass biodosimetrische Auswertungen zuk{\"u}nftig auch zur personalisierten Therapieplanung oder auch zur Vorhersage des Therapieerfolgs dienen und somit langfristig zu einer Optimierung nuklearmedizinischer Therapien beitragen k{\"o}nnten.},
  subject      = {Nuklearmedizin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sisario2022,
  author    = {Sisario, Dmitri Jonas},
  title     = {Bildbasierte Analyse von S{\"a}ugetierzellen unter dem Einfluss von osmotischem Stress, {\"u}berkritischen elektrischen Feldern und ionisierender Strahlung},
  doi       = {10.25972/OPUS-24677},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-246772},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Im ersten Teil dieser Doktorarbeit wurde die kurz nach Elektroporation eintretende h{\"a}molytische Zellbewegung von humanen Erythrozyten erstmals quantitativ untersucht, um den zu Grunde liegenden Mechanismus aufzukl{\"a}ren. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Bewegung aus dem Ausstoß von unter Druck stehendem Zytosol resultierte. Durch weitere Experimente wurde die Beteiligung des Nicht-Muskel-Myosins NMIIA am Aufbau des zytosolischen {\"U}berdrucks nachgewiesen. Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde ein molekular-mechanischer bisher unbekannter NMII-basierter Mechanismus der rapiden Ghostbildung beschrieben. Diese Erkenntnis k{\"o}nnte biomedizinische Relevanz besitzen, da der Abbau von Erythrozyten in der Milz die Transformation zu Hb-armen Ghosts voraussetzt. Der zweite Teil dieser Arbeit befasste sich mit dem Hirntumor Glioblastoma multiforme (GBM), dessen Rezidiv haupts{\"a}chlich auf Strahlenresistenz und Zellinvasion zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Deshalb wurde mittels hochaufl{\"o}sender Fluoreszenzmikroskopie (dSTORM) die Nanostruktur des DSB-Markers Histon γH2AX und des DNA-Reparaturfaktors DNA-PKcs in bestrahlten GBM-Zellen analysiert. Anhand von dSTORM-Rekonstruktionen wurde erstmals gezeigt, dass die beiden Proteine kaum Kolokalisation im Nanometerbereich aufweisen. Zunehmend wird die anomale Expression von Membrantransportern aus der SLC-Familie mit der Migration von Krebszellen in Verbindung gebracht. Der finale Abschnitt befasste sich daher mit der subzellul{\"a}ren Lokalisierung der Transporterproteine SLC5A1 und SLC5A3 in GBM-Zellen, um ihre Beteiligung an der Zellmigration nachzuweisen. Dabei wurde erstmals gezeigt, dass der Leitsaum der untersuchten GBM-Zellen deutliches SLC5A1- und SLC5A3-Signal aufwies. Basierend auf diesen Befunden wurden den Transportern unterschiedliche Aufgaben bei der zellmigrativen lokalen Volumenregulation zugeschrieben. Somit erg{\"a}nzen SLC5A1 und SLC5A3 das migrationsassoziierte Krebszell-Transportom.},
  subject      = {Erythrozyt},
  language  = {de}
}