@phdthesis{Adelfinger2012,
  author    = {Adelfinger, Marion},
  title     = {Pr{\"a}klinische Verwendung verschiedener onkolytischer Vaccinia-Viren zur Therapie von Human- und Hundetumoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-70688},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Nach Einsch{\"a}tzung der Weltgesundheitsorganisation WHO wird Krebs im Jahr 2013 die weltweit h{\"a}ufigste Todesursache bei Menschen und Haustieren sein. Diese Situation erfordert die Entwicklung neuer therapeutischer Ans{\"a}tze. Hauptziel einer Tumortherapie ist es, sowohl den Prim{\"a}rtumor als auch die Metastasen m{\"o}glichst vollst{\"a}ndig zu entfernen. Dabei wird nach Methoden gesucht, die im Gegensatz zu den meisten gegenw{\"a}rtigen therapeutischen Eins{\"a}tzen, wie der chirurgischen Entfernung b{\"o}sartiger Neubildungen, Chemotherapie und Strahlentherapie, selektiv die b{\"o}sartigen Zellen erkennen und zerst{\"o}ren k{\"o}nnen. Eine faszinierende M{\"o}glichkeit in dieser Hinsicht ist die Verwendung von onkolytischen Viren, die die F{\"a}higkeit besitzen, sich selektiv sowohl in Prim{\"a}rtumoren als auch in Metastasen anzusiedeln und die Krebszellen dort zu zerst{\"o}ren. Das Konzept, dass Viren n{\"u}tzlich f{\"u}r die Bek{\"a}mpfung von Krebs sein k{\"o}nnten, ist nicht neu. Allerdings konnte erst in den letzten Jahren durch zahlreiche Studien best{\"a}tigt werden, dass verschiedene Viren in der Lage sind, eine signifikante Antitumorwirkung in vivo auszu{\"u}ben. Zu den erfolgversprechenden onkolytischen Viren z{\"a}hlen insbesondere Adenovirus, Herpes simplex Virus, Reovirus und Vaccinia-Virus, die sich bereits in Phase III der klinischen Studien befinden oder kurz davor sind. Die therapeutische Nutzung von tumorspezifischen onkolytischen Viren beim Menschen hat bereits begonnen. Im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit wurden verschiedene Aspekte der Wirkungsweise von Vaccinia-Virus-St{\"a}mmen bei der Therapie verschiedener Tumore aus Mensch und Hund im Xenotransplantat-Mausmodell bearbeitet: die Onkolyse der Krebszellen und Inhibition des Tumorwachstums sowie die Effekte der Virusinfektion auf das Tumormikromilieu und die Mitwirkung des angeborenen Immunsystems bei der Virotherapie. Das Tumormikromilieu (Stroma) setzt sich aus einer Vielzahl verschiedener Zellen und Komponenten der extrazellul{\"a}ren Matrix zusammen. Die Krebszellen bilden unter anderem mit Endothelzellen des Blut- und Lymphsystems und verschiedenen Immunzellen eine komplexe Organ-{\"a}hnliche Struktur. Weitere wichtige Bestandteile des Stromas sind Wachstumsfaktoren, Chemokine und Zytokine und die Tumorvaskulatur. Diese ist durch zahlreiche strukturelle und funktionelle Abnormalit{\"a}ten charakterisiert, wodurch die Effektivit{\"a}t von Strahlen- und Chemotherapie herabgesetzt wird. Weiterhin ist das Tumormikromilieu durch seine {\"A}hnlichkeit mit einer chronischen Entz{\"u}ndungsreaktion gekennzeichnet und wirkt immunsupprimierend auf rekrutierte Leukozyten, die wiederum die Inflammation verst{\"a}rken und die Angiogenese und das Tumorwachstum weiter f{\"o}rdern. Aufgrund dieser vielen Komponenten ist die Zusammensetzung jedes Tumors einzigartig, weswegen Standardtherapien h{\"a}ufig nicht zu einer Heilung f{\"u}hren. Die Wirkung der Viren bei der Virotherapie beruht vermutlich auf 4 Mechanismen, die einzeln oder in Kombination auftreten k{\"o}nnen: die direkte Onkolyse der Krebszellen, die Zerst{\"o}rung des Tumorblutgef{\"a}ßsystems, die Aktivierung des Immunsystems des Wirts und die Suppression der microRNA-Expression des Wirtes. Zus{\"a}tzlich kann die Expression therapeutischer Gene die onkolytische Wirkung verst{\"a}rken. Zum Nachweis der Onkolyse der Krebszellen und Inhibition des Tumorwachstums wurde zuerst das Virus GLV-1h68 in einem autologen humanen Melanomzellpaar, 888-MEL und 1936-MEL, eingesetzt. Das GLV-1h68-Virus wurde auf Basis des Wildtyp Vaccinia-Virus LIVP durch die Insertion von 3 Expressionskassetten in den drei Genloci F14.5L, J2R und A56 genetisch konstruiert. 888-MEL, eine zu einem fr{\"u}hen Zeitpunkt der Krebserkrankung aus einer Metastase isolierte Zelllinie, zeigt nach Infektion mit GLV-1h68 im Mausmodell Tumornekrose („Responder"), w{\"a}hrend 1936-MEL aus einer sp{\"a}ten Metastasierungsphase kaum mit Onkolyse auf eine Virusinfektion reagiert („Poor-Responder"). Die onkolytische Wirkung konnte mittels Durchflusszytometrie in Tumoren beider Zelllinien zu einem fr{\"u}hen Zeitpunkt nach Virusinfektion nachgewiesen werden. In 888-MEL-Tumoren wurde hierbei eine große Zahl infizierter und toter Zellen nach Virusinfektion gefunden. Gleichzeitig wurde eine hohe Zahl an Immunzellen detektiert, die nach Virusinfektion reduziert war. In den schw{\"a}cher reagierenden 1936-MEL-Tumoren konnte eine Onkolyse bei Infektion mit h{\"o}herer Virusmenge und zu einem fr{\"u}heren Zeitpunkt demonstriert werden, wodurch mehr Zellen infiziert wurden. Zus{\"a}tzlich wurde eine Steigerung der nur in geringer Zahl vorhandenen Immunzellen nachgewiesen. Trotz des unterschiedlichen Tumormikromilieus konnte somit ein onkolytischer Effekt in beiden Tumormodellen erzielt werden. ...},
  subject      = {Vaccinia-Virus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaefer2012,
  author    = {Sch{\"a}fer, Simon},
  title     = {Wirkung der Vaccinia-viral kodierten Proteine Relaxin 1 und Matrixmetalloproteinase 9 auf die extrazellul{\"a}re Matrix und die virale Ausbreitung im Tumorgewebe},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69592},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die heute in der Krebstherapie vorherrschenden konventionellen Therapiemethoden weisen Defizite bez{\"u}glich ihrer Wirksamkeit auf und rufen oftmals gravierende Nebenwirkungen hervor. Eine Alternative f{\"u}r die Behandlung von Tumoren ist der Einsatz onkolytischer Viren. Um einen erfolgreichen klinischen Einsatz onkolytischer Viren zu erm{\"o}glichen, ist eine Verst{\"a}rkung von deren Wirksamkeit durch die Insertion therapeutischer Gene w{\"u}nschenswert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte der Abbau von Proteinen der extrazellul{\"a}ren Matrix durch die Insertion des Relaxin- oder Matrixmetalloproteinase 9-Gens (MMP-9) in das Vaccinia-Virus Genom erreicht und dadurch die Virusausbreitung im Tumorgewebe erleichtert werden. Hierf{\"u}r wurden die rekombinanten Vaccinia-Viren GLV-1h169, codierend f{\"u}r das Hormon Relaxin und GLV-1h255, codierend f{\"u}r das Enzym MMP-9, eingesetzt. Es wurde analysiert, ob die Expression dieser Proteine zu einem Abbau von Matrixproteinen f{\"u}hrt, dies die Virusausbreitung erleichtert und die Lyse infizierter Tumorzellen gegen{\"u}ber dem parentalen Virus GLV-1h68 verst{\"a}rkt. GLV-1h169 wurde in DU145-, PC3- und C33A-Tumor-tragende M{\"a}use injiziert und die Wirkung des viral-codierten Relaxins auf die extrazellul{\"a}re Matrix und die virale Ausbreitung im Tumorgewebe analysiert. In Zellkultur-Experimenten wurde ermittelt, dass die Insertion des Relaxin-Gens in das GLV-1h169-Genom das Replikationsverhalten in DU145-Zellen gegen{\"u}ber dem des parentalen Virus GLV-1h68 nicht negativ beeinflusst. In DU145-, PC3- und C33A-Tumorschnitten konnte eine Expression von Relaxin in GLV-1h169-infizierten Bereichen nachgewiesen werden. Die Expression von Relaxin soll durch die Aktivierung des Relaxin-Signalweges zur Translation von MMP-9 f{\"u}hren. Das Enzym wird von infizierten Zellen sezerniert und spaltet Proteine der extrazellul{\"a}ren Matrix. Der Gehalt der MMP-9 Substrate Collagen IV und Laminin in GLV-1h169 behandelten DU145- und C33A-Tumoren wurde analysiert und mit jenem in GLV-1h68- und PBS- behandelten Tumoren verglichen. In Virus-behandelten DU145-Tumoren zeigte sich im Vergleich mit PBS-behandelten Tumoren ein signifikant verringerter Collagen IV- und Laminingehalt. Weiterhin war der Collagen IV-Gehalt in GLV-1h169 infizierten Tumoren signifikant niedriger als in GLV-1h68 infizierten. Dies f{\"u}hrte jedoch nicht zu einer Erh{\"o}hung des Virustiters und nicht zu einer verbesserten Virusausbreitung. GLV-1h68- und GLV-1h169-infizierte Tumore zeigten gegen{\"u}ber PBS-behandelten Tumoren eine starke Regression. Die GLV-1h169-vermittelte Relaxin-Expression f{\"u}hrte jedoch nicht zu einer weiteren Verst{\"a}rkung der Tumorregression. In Virus-behandelten C33A-Tumoren wurde eine signifikante Erh{\"o}hung des Collagen IV- und Laminingehalts gegen{\"u}ber PBS-behandelten Tumoren nachgewiesen. Dies k{\"o}nnte durch eine Virus-induzierte Inflammationsreaktion hervorgerufen werden, die eine Fibroblasten-vermittelte Collagenablagerung nach sich zieht. Das MMP-9 Expressionsle-vel war in Virus-behandelten Tumoren gegen{\"u}ber PBS-behandelten signifikant erh{\"o}ht, jedoch bewirkte die GLV-1h169-vermittelte Expression von Relaxin keine zus{\"a}tzliche MMP-9 Expression. In Tumorrandbereichen erfolgte eine Expression von Relaxin und MMP-9, im Tumorinneren jedoch nur eine Expression von Relaxin. Hingegen wurde eine Korrelation zwischen der MMP-9-Expression und der Pr{\"a}senz MHC II-positiver Zellen beobachtet. Diese Zellen migrieren von außen in das Tumorgewebe und exprimieren dort MMP-9. Bei der Analyse der Virustiter und -ausbreitung im Tumorgewebe zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen GLV-1h68- und GLV-1h169-injizierten Tieren. Die Injektion von beiden onkolytischen Viren in C33A-Tumor-tragende M{\"a}use f{\"u}hrte zu einer starken Tumorregression. Diese wurde jedoch nicht durch die GLV-1h169-vermittelte Relaxin-Expression beeinflusst. Da die Aktivierung des Relaxin-Signalweges zu einer Expression des vascular endothelial growth factors (VEGF) f{\"u}hren kann, welcher die Angiogenese stimuliert, wurde die Blutgef{\"a}ßdichte in C33A-Tumoren ermittelt. Die Expression von Relaxin f{\"u}hrte nicht zu einer erh{\"o}hten Blutgef{\"a}ßdichte. Die Basalmembran von Blutgef{\"a}ßen enth{\"a}lt Collagen IV, deshalb wurde untersucht, ob die Relaxin-Expression eine erh{\"o}hte Permeabilit{\"a}t der Gef{\"a}ße bewirkt. In den Virus-behandelten Tumoren zeigte sich eine gegen{\"u}ber PBS-behandelten Tumoren signifikant erh{\"o}hte Gef{\"a}ß-Permeabilit{\"a}t, jedoch bewirkte die Expression von Relaxin keine weitere Erh{\"o}hung der Gef{\"a}ß-Permeabilit{\"a}t...},
  subject      = {Relaxin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Krueger2012,
  author    = {Kr{\"u}ger, Beate},
  title     = {Integration und Kombination bioinformatischer Methoden in Biotechnologie, synthetischer Biologie und Pharmaindustrie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-70702},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Bioinformatik ist eine interdisziplin{\"a}re Wissenschaft, welche Probleme aus allen Lebenswissenschaften mit Hilfe computergest{\"u}tzter Methoden bearbeitet. Ihr Ziel ist es, die Verarbeitung und Interpretation großer Datenmengen zu erm{\"o}glichen. Zudem unterst{\"u}tzt sie den Designprozess von Experimenten in der Synthetischen Biologie. Die synthetische Biologie besch{\"a}ftigt sich mit der Generierung neuer Komponenten und deren Eigenschaften, welche durch die Behandlung und Manipulation lebender Organismen oder Teilen daraus entstehen. Ein besonders interessantes Themengebiet hierbei sind Zweikomponenten-Systeme (Two-Component System, TCS). TCS sind wichtige Signalkaskaden in Bakterien, welche in der Lage sind Informationen aus der Umgebung in eine Zelle zu {\"u}bertragen und darauf zu reagieren. Die vorliegende Dissertation besch{\"a}ftigt sich mit der Beurteilung, Nutzung und Weiterentwicklung von bioinformatischen Methoden zur Untersuchung von Proteininteraktionen und biologischen Systemen. Der wissenschaftliche Beitrag der vorliegenden Arbeit kann in drei Aspekte unterteilt werden: - Untersuchung und Beurteilung von bioinformatischen Methoden und Weiterf{\"u}hrung der Ergebnisse aus der vorhergehenden Diplomarbeit zum Thema Protein-Protein-Interaktionsvorhersagen. - Analyse genereller evolution{\"a}rer Modifikationsm{\"o}glichkeiten von TCS sowie deren Design und spezifische Unterschiede. - Abstraktion bzw. Transfer der gewonnenen Erkenntnisse auf technische und biologische Zusammenh{\"a}nge. Mit dem Ziel das Design neuer Experimente in der synthetischen Biologie zu vereinfachen und die Vergleichbarkeit von technischen und biologischen Prozessen sowie zwischen Organismen zu erm{\"o}glichen. Das Ergebnis der durchgef{\"u}hrten Studie zeigte, dass Zweikomponenten-Systeme in ihrem Aufbau sehr konserviert sind. Nichtsdestotrotz konnten viele spezifische Eigenschaften und drei generelle Modifikationsm{\"o}glichkeiten entdeckt werden. Die Untersuchungen erm{\"o}glichten die Identifikation neuer Promotorstellen, erlaubten aber auch die Beschreibung der Beschaffenheit unterschiedlicher Signalbindestellen. Zudem konnten bisher fehlende Komponenten aus TCS entdeckt werden, ebenso wie neue divergierte TCS-Dom{\"a}nen im Organismus Mycoplasma. Eine Kombination aus technischen Ans{\"a}tzen und synthetischer Biologie vereinfachte die gezielte Manipulation von TCS oder anderen modularen Systemen. Die Etablierung der vorgestellten zweistufigen Modul-Klassifikation erm{\"o}glichte eine effizientere Analyse modular aufgebauter Prozesse und erlaubte somit das molekulare Design synthetischer, biologischer Anwendungen. Zur einfachen Nutzung dieses Ansatzes wurde eine frei zug{\"a}ngliche Software GoSynthetic entwickelt. Konkrete Beispiele demonstrierten die praktische Anwendbarkeit dieser Analysesoftware. Die vorgestellte Klassifikation der synthetisch-biologischen und technischen Einheiten soll die Planung zuk{\"u}nftiger Designexperimente vereinfachen und neue Wege f{\"u}r sinnverwandte Bereiche aufzeigen. Es ist nicht die Hauptaufgabe der Bioinformatik, Experimente zu ersetzen, sondern resultierende große Datenmengen sinnvoll und effizient auszuwerten. Daraus sollen neue Ideen f{\"u}r weitere Analysen und alternative Anwendungen gewonnen werden, um fehlerhafte oder falsche Ans{\"a}tze fr{\"u}hzeitig zu erkennen. Die Bioinformatik bietet moderne, technische Verfahren, um vertraute, aber oft m{\"u}hsame experimentelle Wege durch neue, vielversprechende Ans{\"a}tze zur Datenstrukturierung und Auswertung großer Datenmengen zu erg{\"a}nzen. Neue Sichtweisen werden durch die Erleichterung des Testprozederes gef{\"o}rdert. Die resultierende Zeitersparnis f{\"u}hrt zudem zu einer Kostenreduktion.},
  subject      = {Biotechnologie},
  language  = {de}
}