@phdthesis{Iltzsche2017,
  author    = {Iltzsche, Fabian},
  title     = {The Role of DREAM/MMB-mediated mitotic gene expression downstream of mutated K-Ras in lung cancer},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-154108},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {The evolutionary conserved Myb-MuvB (MMB) multiprotein complex has an essential role in transcriptional activation of mitotic genes. MMB target genes as well as the MMB associated transcription factor B-Myb and FoxM1 are highly expressed in a range of different cancer types. The elevated expression of these genes correlates with an advanced tumor state and a poor prognosis. This suggests that MMB could contribute to tumorigenesis by mediating overexpression of mitotic genes. Although MMB has been extensively characterized biochemically, the requirement for MMB to tumorigenesis in vivo remains largely unknown and has not been tested directly so far. In this study, conditional knockout of the MMB core member Lin9 inhibits tumor formation in vivo in a mouse model of lung cancer driven by oncogenic K-Ras and loss of p53. The incomplete recombination observed within tumors points towards an enormous selection pressure against the complete loss of Lin9. RNA interference (RNAi)-mediated depletion of Lin9 or the MMB associated subunit B-Myb provides evidence that MMB is required for the expression of mitotic genes in lung cancer cells. Moreover, it was demonstrated that proliferation of lung cancer cells strongly depends on MMB. Furthermore, in this study, the relationship of MMB to the p53 tumor suppressor was investigated in a primary lung cancer cell line with restorable p53 function. Expression analysis revealed that mitotic genes are downregulated after p53 re-expression. Moreover, activation of p53 induces formation of the repressive DREAM complex and results in enrichment of DREAM at mitotic gene promoters. Conversely, MMB is displaced at these promoters. Based on these findings the following model is proposed: In p53-negative cells, mitogenic stimuli foster the switch from DREAM to MMB. Thus, mitotic genes are overexpressed and may promote chromosomal instability and tumorigenesis. This study provides evidence that MMB contributes to the upregulation of G2/M phase-specific genes in p53-negative cells and suggests that inhibition of MMB (or its target genes) might be a strategy for treatment of lung cancer.},
  subject      = {Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom (NSCLC)},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bruehlmann2017,
  author    = {Br{\"u}hlmann, David},
  title     = {Tailoring Recombinant Protein Quality by Rational Media Design},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147345},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Nowadays, more than half of the biotherapeutics are produced in mammalian cell lines as a result of correct protein folding and assembly as well as their faculty to bring about a variety of post-translational modifications. The widespread progression of biosimilars has moved the focus in mammalian cell-culture process development. Thereby, the modulation of quality attributes of recombinant therapeutic proteins has increasingly gained importance from early process development stages. Protein quality directly shapes the clinical efficacy and safety in vivo, and therefore, the control of the complex post-translational modifications, such as glycosylation (e.g. high mannose, fucosylation, galactosylation and sialylation), charge variants, aggregates and low-molecular-weight species formation, is pivotal for efficient receptor binding and for triggering the desired immune responses in patients. In the frame of biosimilar development, product quality modulation methods using the potential of the host cell line are particularly sought after to match the quality profile of the targeted reference medicinal product (RMP) as closely as possible. The environment the cell is dwelling in directly influences its metabolism and the resulting quality profile of the expressed protein. Thereby the cell culture medium plays a central role in upstream manufacturing. In this work, concentration adjustment of selected media components and supplementation with a variety of compounds was performed to alter various metabolic pathways, enzyme activities and in some cases the gene expression levels of Chinese Hamster Ovary (CHO) cells in culture. The supplementation of cell culture medium with the trisaccharide raffinose in fed-batch cultures entailed an increase of the abundance of high mannose glycans in two different CHO cell lines. Raffinose especially favored mannose 5 glycans. At the same time, it impaired cell culture performance, induced changes on the intracellular nucleotide levels and even varied the expression levels of glycosylation-related genes. Supplementation with a number of galactosyltransferase inhibiting compounds, in particular fluorinated galactose analogs (alpha- and beta-2F-peracetyl-galactose), consistently decreased the production of galactosylated monoclonal antibodies (mAb). By means of targeted addition during the culture rather than at the beginning, the inhibition was further increased, while limiting detrimental effects on both growth and productivity. High-throughput screening in 96-deepwell plates showed that spermine and L-ornithine also reduced the level of galactosylation. On the other hand, exploratory screening of a variety of potentially disulfide-bridge-reducing agents highlighted that the inherent low-molecular-species level of the proprietary platform cell culture process was likely due to favored reduction. This hypothesis was reinforced by the observation that supplementation of cysteine and N-acetylcysteine promoted fragmentation. Additionally, fragmentation decreased with higher protein expression. At that point, aiming to improve the efficiency in process development, a rational experimental design method was developed to identify and to define the optimal concentration range of quality modulating compounds by calling on a combination of high throughput fed-batch testing and multivariate data analysis. Seventeen medium supplements were tested in five parallel 96-deepwell plate experiments. The selection process of promising modulators for the follow-up experiment in shake tubes consisted in a three-step procedure, including principal component analysis, quantitative evaluation of their performance with respect to the specifications for biosimilarity and selection following a hierarchical order of decisions using a decision tree. The method resulted in a substantial improvement of the targeted glycosylation profile in only two experimental rounds. Subsequent development stages, namely validation and transfer to industrial-scale facilities require tight control of product quality. Accordingly, further mechanistic understanding of the underlying processes was acquired by non-targeted metabolomic profiling of a CHO cell line expressing a mAb cultured in four distinct process formats. Univariate analysis of intra- and extracellular metabolite and temporal glycosylation profiles provided insights in various pathways. The numerous of parameters were the main driver to carry out principal component analysis, and then, using the methodology of partial-least-square (PLS) projection on latent structures, a multivariate model was built to correlate the extracellular data with the distinct glycosylation profiles. The PLS observation model proved to be reliable and showed its great benefit for glycan pattern control in routine manufacturing, especially at large scale. Rather than relying on post-production interpretation of glycosylation results, glycosylation can be predicted in real-time based on the extracellular metabolite levels in the bioreactor. Finally, for the bioactivity assessment of the glycan differences between the biosimilar and the reference medicinal product (RMP), the health agencies may ask for in the drug registration process, extended ranges of glycan variants need to be generated so that the in vitro assays pick up the changes. The developed glycosylation modulator library enabled the generation of extreme glycosylation variants, including high mannose, afucosylated, galactosylated as well as sialic acid species of both a mAb and an antibody fusion molecule with three N-glycosylation sites. Moreover, to create increased variety, enzymatic glycoengineering was explored for galactosylation and sialylation. The glyco variants induced significant responses in the respective in vitro biological activity assays. The data of this work highlight the immense potential of cell culture medium optimization to adjust product quality. Medium and feed supplementation of a variety of compounds resulted in reproducible and important changes of the product quality profile of both mAbs and a fusion antibody. In addition to the intermediate modulation ranges that largely met the requirements for new-biological-entity and biosimilar development, medium supplementation even enabled quick and straightforward generation of extreme glycan variants suitable for biological activity testing.},
  subject      = {Zellkultur},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kunz2017,
  author    = {Kunz, Meik},
  title     = {Systembiologische Analysen von Interaktionen: Zytokinine (Pflanzenpathogene), 3D-Zellkulturen (Krebstherapie) und Drugtargets},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-134911},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Der Einsatz von computergest{\"u}tzten Analysen hat sich zu einem festen Bestandteil der biowissenschaftlichen Forschung etabliert. Im Rahmen dieser vorliegenden Arbeit wurden systembiologische Untersuchungen auf verschiedene biologische Themengebiete und Organismen angewendet. In diesem Zusammenhang liefert die Arbeit einen innovativen und interdisziplin{\"a}ren methodischen Ansatz. Die grundlegende Frage lautet: Wie verstehe und beschreibe ich Signalwege und wie kann ich sie beeinflussen? Der Ansatz verkn{\"u}pft verschiedene biologische Datens{\"a}tze und Datenebenen miteinander, beginnend vom Genom und Interaktionskontext {\"u}ber semiquantitative Simulationen hin zu neuen Interventionen und Experimenten, welche therapeutisch und biotechnologisch genutzt werden k{\"o}nnen. Die Analysen k{\"o}nnen auf diese Weise - zu einem besseren Verst{\"a}ndnis experimenteller Daten und biologischer Fragestellungen beitragen und erm{\"o}glichen ein systematisches Verst{\"a}ndnis der zugrunde liegenden Signalwege und Netzwerkeffekte (z.B. in Pflanzen). - Dar{\"u}ber hinaus erm{\"o}glichen sie die Identifizierung wichtiger funktioneller Hubproteine und die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien f{\"u}r weitere experimentelle Testungen (z.B. Tumormodelle), - stellen zudem einen hilfreichen Schritt auf dem Weg zur personalisierten Medizin (z.B. lncRNAs und Tumormodelle) und Medikamentenentwicklung (z.B. Datenbank DrumPID) dar. (i) Als Grundlage wurde hierzu eine integrierte systembiologische Methode entwickelt, welche experimentelle Daten (z.B. Transkriptomdaten) hinsichtlich ihrer biologischen Funktionen untersucht und die Identifizierung relevanter funktioneller Cluster und Hubproteine erm{\"o}glicht. In einem ersten Teil wurden Analysen zum pflanzlichen Immunsystem durchgef{\"u}hrt. Mithilfe der entwickelten Methode wurden Genexpressionsdatens{\"a}tze von A. thaliana, die mit dem Pathogen Pst DC3000 infiziert wurden, untersucht, um den Einfluss verschiedener Virulenzfaktoren auf das Interaktom der Wirtspflanze zu untersuchen und neue Modulatoren einer CK-vermittelten Immunabwehr zu finden. In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, dass die von Pst DC3000 sekretierten Abwehrstoffe wichtige pflanzliche Hormonsignalwege f{\"u}r die Immunabwehr in A. thaliana beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen zudem, dass sich der Einfluss auf das Netzwerkverhalten der Effektorproteine und COR-Phytotoxine von dem der PAMPs unterscheidet, sich jedoch auch eine Regulierung gemeinsamer Signalwege und eine {\"U}berlappung der beiden Phasen der Immunantwort (PTI und ETI) in A. thaliana finden lassen. Die komplexe Immunantwort auf eine Infektion spiegelt sich zudem in einer h{\"o}heren Anzahl an funktionellen Clustern und Hubproteinen in Pst DC3000 gegen{\"u}ber den beiden untersuchten Mutanten wider, wobei sich f{\"u}r Pst DC3000 insbesondere ein stark vernetztes immunrelevantes Cluster um den JA-Signalweg zeigt. Weiterhin wurden anhand der entwickelten Methode wichtige Hubproteine f{\"u}r die Immunabwehr identifiziert. Als bedeutende Vertreter sind AHK2 und AAR14 zu nennen, welche Teil des Zweikomponentensystems der Signal{\"u}bertragung von CK sind und hierbei wichtige Modulatoren f{\"u}r eine CK-vermittelte Immunabwehr darstellen. (ii) Im zweiten Teil der Arbeit schließen sich Untersuchungen an einem in vitro-Experiment einer 2D- und 3D-Zellkultur einer HSP90-Behandlung in einem Lungentumormodell an. In diesem Zusammenhang wurden mithilfe der entwickelten Methode Unterschiede zwischen den beiden Zellkultursystemen gefunden, die das unterschiedliche Behandlungsansprechen erkl{\"a}ren, und f{\"u}r die beiden KRAS-mutierten Zelllinien A549 und H441 des 3D-Testsystems neue prognostische und therapeutische Kandidaten identifiziert. Hierbei haben die durchgef{\"u}hrten Analysen zwei funktionelle Cluster von Protein-Interaktionen um p53 und die STAT-Familie gefunden, welche eine Verbindung zu HSP90 haben und die entsprechenden Behandlungsunterschiede nach einer HSP90-Inhibierung zwischen den beiden Zellkultursystemen erkl{\"a}ren k{\"o}nnen. Unter Ber{\"u}cksichtigung des zelllinien-spezifischen Mutationshintergrunds wurde eine prognostische Markersignatur und daraus abgeleitet HIF1A f{\"u}r die H441-Zelllinie und AMPK f{\"u}r die A549-Zelllinie als neue therapeutische Targets gefunden, wobei die anschließend durchgef{\"u}hrten in silico-Simulationen einen potentiellen therapeutischen Effekt aufzeigen konnten. Weiterhin wurden wichtige experimentelle Readout-Parameter in ein in silico-Lungentumormodell integriert, wobei unter Einbeziehung des Mutationshintergrunds f{\"u}r die verwendeten Zelllinien die HSP90-Behandlung des 3D-Testsystems computergest{\"u}tzt abgebildet werden konnte. Im weiteren Verlauf wurden im in silico-Lungentumormodell Resistenzmechanismen nach einer Gefitinib-Behandlung mit bekanntem Mutationsstatus f{\"u}r die Zelllinien HCC827 und A549 untersucht und daraus folgend neue Therapieans{\"a}tze abgeleitet, die von potentieller klinischer Bedeutung sein k{\"o}nnen. Die durchgef{\"u}hrten in silico-Simulationen f{\"u}r HCC827 konnten hierbei zeigen, dass eine EGFR- und c-MET-Koaktivierung zu einer Gefitinib-Resistenz f{\"u}hren kann, wohingegen bei den A549 eine Komutation von KRAS und IGF-1R zu einem geringen Behandlungsansprechen beitr{\"a}gt. Die Simulationen lassen zudem erkennen, dass eine direkte Inhibierung der an der Resistenzentwicklung beteiligten Rezeptoren c-MET und IGF-1R in beiden F{\"a}llen nicht die bestm{\"o}gliche Therapiestrategie darstellt. In beiden Zelllinien konnte gezeigt werden, dass eine kombinierte Inhibierung von PI3K und MEK den bestm{\"o}glichen therapeutischen Effekt liefert, was demnach einen vielversprechenden Therapieansatz bei Gefitinib-resistenten Lungentumorpatienten darstellt. In einem weiteren Schritt wurde das therapeutische Potential der miRNA-21 im in silico-Modell f{\"u}r die HCC827-Zelllinie untersucht. Die durchgef{\"u}hrten Simulationen zeigen, dass eine miRNA-21-{\"U}berexpression zu einer Resistenzentwickung nach Gefitinib-Behandlung beitragen kann, wobei eine Inhibierung der miRNA-21 diesen Effekt umkehren kann. Die Ergebnisse lassen zudem erkennen, dass eine PTEN-Aktivierung als potentieller Marker einer erfolgreichen therapeutischen Inhibierung der miRNA-21 fungieren kann, wohingegen eine reduzierte miRNA-21-Expression als m{\"o}glicher Marker f{\"u}r eine erfolgreiche Gefitinib-Behandlung dienen kann. (iii) Im dritten Teil der Arbeit wurden systematisch RNA- und Protein-Interaktionen untersucht. Hierzu wurden integrierte systembiologische Analysen an neu identifizierten und funktionell bislang unbekannten lncRNAs durchgef{\"u}hrt. Die Analysen f{\"u}r die infolge einer Herzhypertrophie hochregulierte lncRNA Chast haben umfassend gezeigt, dass diese Proteine und Transkriptionsfaktoren regulieren und binden kann, welche die Signal{\"u}bertragung und Genexpression regulieren, aber auch eine Verbindung zum kardiovaskul{\"a}ren System und stressinduzierter Herzhypertrophie besitzt. Anhand der Ergebnisse l{\"a}sst sich schlussfolgern, dass Chast direkt und indirekt (a) Proteine binden und die Translation beeinflussen kann, zudem eine Chromatin-modifizierende Funktion besitzt und so die Transkription, z.B. f{\"u}r herz- und stress-assoziierte Gene, reguliert, und/oder (b) in einem negativen Feedbackloop seine eigene Transkription reguliert. Obwohl lncRNAs meist eine geringe Konservierung aufweisen, konnten die durchgef{\"u}hrten Analysen f{\"u}r Chast eine Sequenz-Struktur-Konservierung in S{\"a}ugetieren aufzeigen. Weiterhin haben die Untersuchungen an zwei hypoxie-induzierten lncRNAs in Endothelzellen gezeigt, dass die lncRNA MIR503HG eine hohe Sequenz-Struktur-Konservierung in S{\"a}ugetieren besitzt, wohingegen die LINC00323-003 eine geringe Konservierung aufzeigt. Dies untermauert die Tatsache, dass lncRNAs h{\"a}ufig eine geringe Konservierung aufweisen, was Untersuchungen in Modellorganismen hinsichtlich einer therapeutischen Nutzung schwierig machen. Da sich zahlreiche Untersuchungen auf Interaktionen und Signalwege konzentriert haben, wurde abschließend eine Datenbank entwickelt, welche Analysen von Protein-Interaktionen und Signalwegen nachhaltig voranbringt. Die entwickelte DrumPID-Datenbank stellt insbesondere die Interaktion zwischen einem Medikament und seinem Target in den Fokus und erm{\"o}glicht Analysen einzelner Interaktionen und beteiligter Signalwege, bietet zus{\"a}tzlich aber auch verschiedene Links zu anderen Datenbanken f{\"u}r individuelle weiterf{\"u}hrende Analysen. DrumPID erm{\"o}glicht ein geeignetes Medikament u. a. f{\"u}r ein vorgegebenes Zielprotein zu finden und dessen Wirkmechanismus und Interaktionskontext zu untersuchen, was zu einem besseren experimentellen Verst{\"a}ndnis beitragen kann. Zudem erlaubt DrumPID eine potentielle chemische Leitstruktur f{\"u}r ein Zielprotein zu entwickeln, was z.B. spezifisch ein parasitisches Protein inhibiert, ohne dabei einen toxischen Effekt im Menschen zu haben. Zahlreiche weitere Pharmakabeispiele belegen, dass DrumPID f{\"u}r den t{\"a}glichen wissenschaftlichen Gebrauch auf dem Gebiet der Analyse von Protein-Pharmaka-Interaktionen und der Medikamentenentwicklung geeignet ist. Die beschriebenen Ergebnisse der Promotionsarbeit wurden in f{\"u}nf Originalarbeiten, zwei {\"U}bersichtsartikeln und einem Buchteil, u. a. in Science Translational Medicine, ver{\"o}ffentlicht, sechs dieser Publikationen erfolgten im Rahmen von Erstautorschaften.},
  subject      = {Systembiologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hagen2017,
  author    = {Hagen, Franziska},
  title     = {Sphingolipids in gonococcal infection},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-153852},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Neisseria gonorrhoeae, the causative agent of the sexually transmitted disease gonorrhea, has the potential to spread in the human host and cause a severe complication called disseminated gonococcal infection (DGI). The expression of the major outer membrane porin PorBIA is a characteristic of most gonococci associated with DGI. PorBIA binds to the scavenger receptor expressed on endothelial cells (SREC-I), which mediates the so-called low phosphate-dependent invasion (LPDI). This uptake mechanism enables N. gonorrhoeae to rapidly invade epithelial and endothelial cells in a phosphate-sensitive manner. We recently demonstrated that the neutral sphingomyelinase, which catalyses the hydrolysis of sphingomyelin to ceramide and phosphorylcholine, is required for the LPDI of gonococci in non-phagocytic cells. Neutral sphingomyelinase 2 (NSM2) plays a key role in the early PorBIA signaling by recruiting the PI3 kinase to caveolin. The following activation of the PI3 kinase-dependent downstream signaling leads to the engulfment of the bacteria. As a part of this work, I could confirm the involvement of the NSM2. The role of the enzyme was further elucidated by the generation of antibodies directed against NSM2 and the construction of an epithelium-based NSM2 knockout cell line using CRISPR/Cas9. The knockout of the NSM2 strongly inhibits the LPDI. The invasion could be, however, restored by the complementation of the knockout using an NSM2-GFP construct. However, the results could not be reproduced. In this work, I could show the involvement of further members of the sphingolipid pathway in the PorBIA-mediated invasion. Lipidome analysis revealed an increase of the bioactive molecules ceramide and sphingosine due to gonococcal infection. Both molecules do not only affect the host cell, but seem to influence the bacteria as well: while ceramide seems to be incorporated by the gonococci, sphingosine is toxic for the bacteria. Furthermore, the sphingosine kinase 2 (SPHK2) plays an important role in invasion, since the inhibition and knockdown of the enzyme revealed a negative effect on gonococcal invasion. To elucidate the role of the sphingosine kinases in invasion in more detail, an activity assay was established in this study. Additionally, the impact of the sphingosine-1-phosphate lyase (S1PL) on invasion was investigated. Inhibitor studies and infection experiments conducted with a CRISPR/Cas9 HeLa S1PL knockout cell line revealed a role of the enzyme not only in the PorBIA-mediated invasion, but also in the Opa50/HSPG-mediated gonococcal invasion. The signaling experiments allowed the categorization of the SPHK and S1PL activation in the context of infection. Like the NSM2, both enzymes play a role in the early PorBIA signaling events leading to the uptake of the bacteria. All those findings indicate an important role of sphingolipids in the invasion and survival of N. gonorrhoeae. In the last part of this work, the role of the NSM2 in the inhibition of apoptosis in neutrophils due to gonococcal infection was investigated. It could be demonstrated that the delayed onset of apoptosis is independent of neisserial porin and Opa proteins. Furthermore, the influence of neisserial peptidoglycan on PMN apoptosis was analysed using mutant strains, but no connection could be determined. Since the NSM2 is the most prominent sphingomyelinase in PMNs, fulfils manifold cell physiological functions and has already been connected to apoptosis, the impact of the enzyme on apoptosis inhibition due to gonococcal infection was investigated using inhibitors, with no positive results.},
  subject      = {gonococcal},
  language  = {en}
}
@phdthesis{ContarAdolfi2017,
  author    = {Contar Adolfi, Mateus},
  title     = {Sex determination and meiosis in medaka: The role of retinoic acid},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-136335},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Sex determination (SD) is a complex and diverse developmental process that leads to the decision whether the bipotential gonad anlage will become a testis or an ovary. This mechanism is regulated by gene cascades, networks and/or chromosomal systems, and can be influenced by fluctuations of extrinsic factors like temperature, exposure to hormones and pollution. Within vertebrates, the group of fish show the widest variety of sex determination mechanism. This whole diversity of processes and mechanisms converges to the formation of two different gametes, the eggs and the sperm, the first bigger and static, and the second smaller and motile. Meiosis is crucial for the formation of both types of gametes, and the timing of meiosis entry is one of the first recognizable differences between male and female in vertebrates. The germ cells go into meiosis first in female than in male, and in mammals, this event has been shown to be regulated by retinoic acid (RA). This small polar molecule induces in the germ cells the expression of the pre-meiotic marker Stra8 (stimulated by retinoic acid gene 8), which is necessary for meiosis initiation. Interestingly, genome analyzes have shown that the majority of fish (including medaka) lack the stra8 gene, adding a question mark to the role of RA in meiosis induction in this group. Since a role of RA in entry of meiosis and sexual development of fish is still far from being understood, I investigated in medaka (Oryzias latipes) a possible signaling function of RA during the SD period in embryos and in reproductively active gonads of adults. I generated a transgenic medaka line that reports responsiveness to RA in vivo. With this tool, I compared RA responsiveness with the expression of the main gene involved in the synthesis of RA. My results show that there is a de-correlation between the action of RA with its source. In adults, expression of the RA metabolizing enzymes show sexually dimorphic RA levels, with aldh1a2 levels being higher in testis, and cyp26a1 stronger in female gonad. In ovary, the responsiveness is restricted to the early meiotic oocytes. In testis, RA is acting directly in the pre-meiotic cells, but also in Sertoli and Leydig cells. Treatment experiments on testis organ culture showed that RA pathway activation leads to a decrease in meiosis markers expression levels. During the development, RA responsiveness in the germ cells was observed in both sexes much earlier than the first female meiosis entry. Treatments with RA-synthesis inhibitor show a decrease in meiosis markers expression levels only after the sex differentiation period in female. Expression analyzes of embryos treated with exogenous RA showed induction of dmrt1a at the gonad levels and an increase of amh levels. Both genes are not only involved in male formation, but also in the regulation of germ cell proliferation and differentiation. RA is important in meiosis induction and gametogenesis in adult medaka. However, there is no evidence for a similar role of RA in initiating the first meiosis in female germ cells at the SD stage. Moreover, contrary to common expectation, RA seems to induce sex related genes that are involved indirectly in meiosis inhibition. In this thesis, I showed for the first time that RA can be involved in both induction and inhibition of meiosis entry, depending on the sex and the developmental stage in a stra8-independent model organism.},
  subject      = {Japank{\"a}rpfling},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Reimer2017,
  author    = {Reimer, Anastasija},
  title     = {Search for novel antimicrobials against \(Neisseria\) \(gonorrhoeae\) and \(Chlamydia\) \(trachomatis\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-143168},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {The obligate human pathogen Neisseria gonorrhoeae is responsible for the widespread sexually transmitted disease gonorrhoea, which in rare cases also leads to the development of disseminated gonococcal infection (DGI). DGI is mediated by PorBIA-expressing bacteria that invade host cells under low phosphate condition by interaction with the scavenger receptor-1 (SREC-I) expressed on the surface of endothelial cells. The interaction of PorBIA and SREC-I was analysed using different in vitro approaches, including surface plasmon resonance experiments that revealed a direct phosphate-independent high affinity interaction of SREC-I to PorBIA. However, the same binding affinity was also found for the other allele PorBIB, which indicates unspecific binding and suggests that the applied methods were unsuitable for this interaction analysis. Since N. gonorrhoeae was recently classified as a "super-bug" due to a rising number of antibiotic-resistant strains, this study aimed to discover inhibitors against the PorBIA-mediated invasion of N. gonorrhoeae. Additionally, inhibitors were searched against the human pathogen Chlamydia trachomatis, which causes sexually transmitted infections as well as infections of the upper inner eyelid. 68 compounds, including plant-derived small molecules, extracts or pure compounds of marine sponges or sponge-associated bacteria and pipecolic acid derivatives, were screened using an automated microscopy based approach. No active substances against N. gonorrhoeae could be identified, while seven highly antichlamydial compounds were detected. The pipecolic acid derivatives were synthesized as potential inhibitors of the virulence-associated "macrophage infectivity potentiator" (MIP), which exhibits a peptidyl prolyl cis-trans isomerase (PPIase) enzyme activity. This study investigated the role of C. trachomatis and N. gonorrhoeae MIP during infection. The two inhibitors PipN3 and PipN4 decreased the PPIase activity of recombinant chlamydial and neisserial MIP in a dose-dependent manner. Both compounds affected the chlamydial growth and development in epithelial cells. Furthermore, this work demonstrated the contribution of MIP to a prolonged survival of N. gonorrhoeae in the presence of neutrophils, which was significantly reduced in the presence of PipN3 and PipN4. SF2446A2 was one of the compounds that had a severe effect on the growth and development of C. trachomatis. The analysis of the mode of action of SF2446A2 revealed an inhibitory effect of the compound on the mitochondrial respiration and mitochondrial ATP production of the host cell. However, the chlamydial development was independent of proper functional mitochondria, which excluded the connection of the antichlamydial properties of SF2446A2 with its inhibition of the respiratory chain. Only the depletion of cellular ATP by blocking glycolysis and mitochondrial respiratory chain inhibited the chlamydial growth. A direct effect of SF2446A2 on C. trachomatis was assumed, since the growth of the bacteria N. gonorrhoeae and Staphylococcus aureus was also affected by the compound. In summary, this study identified the severe antichlamydial activity of plant-derived naphthoquinones and the compounds derived from marine sponges or sponge-associated bacteria SF2446A2, ageloline A and gelliusterol E. Furthermore, the work points out the importance of the MIP proteins during infection and presents pipecolic acid derivatives as novel antimicrobials against N. gonorrhoeae and C. trachomatis.},
  subject      = {Neisseria gonorrhoeae},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ritter2017,
  author    = {Ritter, Cathrin},
  title     = {Scientific basics for new immunotherapeutic approaches towards Merkel cell carcinoma},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-124162},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Merkel cell carcinoma (MCC) is an aggressive neuroendocrine skin cancer that has been associated with the Merkel cell polyomavirus (MCPyV). Indeed, MCC is one of the cancers with the best-established viral carcinogenesis. Despite persistence of the virus in MCC cells and the subsequent expression of viral antigens, the majority of MCC tumors are able to escape the surveillance of the immune system. Therefore the aim of the here presented thesis was to scrutinize immune escape mechanisms operative in MCC. A better understanding of their underlying molecular processes should allow to improve immunotherapeutic treatment strategies for MCC patients. The manuscripts included in this thesis characterize three novel immune evasion strategies of MCC. I) the epigenetic silencing of the NKG2D ligands MICA and MICB via histone H3 hypoacetylation II) reduced HLA class I surface expression via epigenetic silencing of the antigen processing machinery (APM) III) the activation of the PI3K-AKT pathway in a mutation independent manner as potential immune escape strategy MCC tumors and MCC cell lines were analyzed for their expression of MICA/B, HLA and components of the antigen processing machinery as well as for the activation of the PI3K-AKT pathway in situ and in vitro. These analysis reviled MICA and MICB, as well as HLA class I were not expressed or at least markedly reduced in ~80\% of MCCs in situ. The PI3K-AKT pathway, that had only recently been demonstrated to play a significant role in tumor immune escape, was activated in almost 90\% of MCCs in situ. To determine the underlying molecular mechanisms of these aberrations well characterized MCC cell lines were further analyzed in vitro. The fact that the PI3K-AKT pathway activation was due to oncogenic mutations in the PIK3CA or AKT1 gene in only 10\% of MCCs, suggested an epigenetic regulation of this pathway in MCC. In line with this MICA/B as well as components of the APM were indeed silenced epigenetically via histone hypoacetylation in their respective promoter region. Notably MICA/B and HLA class I expression on the cell surface of MCC cells could be restored after treatment with HDAC inhibitors in combination with the Sp1 inhibitor Mithramycin A in all analyzed MCC cell lines in vitro and in a xenotransplantation mouse model in vivo. Moreover inhibition of HDACs increased immune recognition of MCC cell lines in a MICA/B and HLA class I dependent manner. Several studies have accumulated evidence that immunotherapy is a promising treatment option for MCC patients due to the exquisite immunogenicity of this malignancy. However, current immunotherapeutic interventions towards solid tumors like MCC have to account for the plentitude of tumor immune escape strategies, in order to increase response rates. The immune escape mechanisms of MCC described in this thesis can be reverted by HDAC inhibition, thus providing the rationale to combine 'epigenetic priming' with currently tested immunotherapeutic regimens.},
  subject      = {Merkel-Zellkarzinom},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zimnol2017,
  author    = {Zimnol, Anna},
  title     = {Relevance of angiotensin II type 1a receptor and NADPH oxidase for the formation of angiotensin II-mediated DNA damage},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-137469},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) reguliert den Blutdruck sowie den Elektrolyt- und Wasserhaushalt. Das aktive Peptid, Angiotensin II (AngII), f{\"u}hrt dabei zur Vasokonstriktion und in h{\"o}heren Konzentrationen zu Bluthochdruck. Hypertensive Patienten haben ein erh{\"o}htes Risiko an Krebs zu erkranken, vor allem an Nierenkrebs. Wir konnten bereits in vivo zeigen, dass AngII in der Lage ist, den Blutdruck zu steigern und dosisabh{\"a}ngig zu DNA-Sch{\"a}den {\"u}ber den Angiotensin II Typ 1-Rezeptor (AT1R) f{\"u}hrt. Ein stimuliertes RAAS kann ferner {\"u}ber die Aktivierung der NADPH-Oxidase, einer Hauptquelle der Generierung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in der Zelle, zu oxidativem Stress f{\"u}hren. Zielsetzung dieser Arbeit war es zum einen, mit Hilfe von AT1a-Rezeptor-defizienten M{\"a}usen in vivo zu pr{\"u}fen, ob die Bildung von ROS, sowie die Bildung von DNA-Sch{\"a}den in der Niere und im Herzen unabh{\"a}ngig von einem erh{\"o}hten Blutdruck auftreten. Zum anderen sollte, ebenfalls in vivo, untersucht werden, ob eine oder beide von zwei untersuchten Isoformen der NADPH-Oxidase (Nox) f{\"u}r die Ausl{\"o}sung oxidativen Stresses in der Niere verantwortlich ist. Zun{\"a}chst wurden f{\"u}r den Versuch zur {\"U}berpr{\"u}fung der Abh{\"a}ngigkeit AngII-induzierter DNA-Sch{\"a}den vom Blutdruck m{\"a}nnliche C57BL/6-M{\"a}use und AT1a-Knockout (KO)-M{\"a}use mit osmotischen Minipumpen ausgestattet, die AngII in einer Konzentrationen von 600 ng/kg min {\"u}ber einen Zeitraum von 28 Tagen abgaben. Zus{\"a}tzlich wurde eine Gruppe von AngII-behandelten Wildtyp (WT)-M{\"a}usen mit dem AT1-Rezeptor-Blocker Candesartan (Cand) behandelt. W{\"a}hrend des Versuchszeitraumes fanden regelm{\"a}ßige, nicht-invasive Blutdruckmessungen an den wachen M{\"a}usen statt. In WT-M{\"a}usen induzierte AngII Bluthochdruck, verursachte erh{\"o}hte Albumin-Level im Urin und f{\"u}hrte zur Bildung von ROS in Niere und im Herzen. Außerdem traten in dieser Gruppe DNA-Sch{\"a}den in Form von Einzel- und Doppelstrangbr{\"u}chen auf. All diese Reaktionen auf AngII konnten jedoch durch gleichzeitige Behandlung mit Cand verhindert werden. AT1a-KO-M{\"a}use hatten, verglichen mit WT-Kontrollm{\"a}usen, einen signifikant niedrigeren Blutdruck und normale Albumin-Level im Urin. In AT1a-KO-M{\"a}usen, die mit AngII behandelt wurden, konnte kein Anstieg des systolischen Blutdrucks sowie kein Einfluss auf die Nierenfunktion gefunden werden. Jedoch f{\"u}hrte AngII in dieser Gruppe zu einer Steigerung von ROS in der Niere und im Herzen. Zus{\"a}tzlich wurden genomische Sch{\"a}den, vor allem in Form von Doppelstrangbr{\"u}chen signifikant in dieser Gruppe induziert. Auch wenn AT1a-KO-Tiere, unabh{\"a}ngig von einer AngII-Infusion, keine eingeschr{\"a}nkte Nierenfunktion zeigten, so wiesen sie erhebliche histopathologische Sch{\"a}den im Hinblick auf die Glomeruli und das Tubulussystem auf. Diese Art von Sch{\"a}den deuten auf eine besondere Bedeutung des AT1aR im Hinblick auf die embryonale Entwicklung der Niere hin. Zusammenfassend beweisen die Ergebnisse dieses Experiments eindeutig, dass eine AngII-induzierte ROS-Produktion und die Induktion von DNA-Sch{\"a}den unabh{\"a}ngig von einem erh{\"o}hten Blutdruck auftreten. Da in der AngII-behandelten AT1a-KO-Gruppe eine signifikant h{\"o}here Expression des AT1b-Rezeptors zu finden war und die Blockade von beiden Rezeptorsubtypen mit Cand zu einer Verhinderung der sch{\"a}dlichen Effekte durch AngII f{\"u}hrte, scheint der AT1bR im Falle einer AT1aR-Defizienz f{\"u}r die Entstehung der Sch{\"a}den zust{\"a}ndig zu sein. Ziel des zweiten Experimentes war es, den Beitrag der Nox2 und Nox4 zum oxidativen DNA-Schaden in vivo zu untersuchen. Hierf{\"u}r wurden m{\"a}nnliche C57BL/6-M{\"a}use und Nox2- oder Nox4-defiziente M{\"a}use mit osmotischen Minipumpen ausgestattet, die AngII in einer Konzentration von 600 ng/kg min {\"u}ber einen Zeitraum von 28 Tagen abgaben. Im WT-Stamm und in beiden Nox-defizienten St{\"a}mmen induzierte AngII Bluthochdruck, verursachte erh{\"o}hte Albumin-Level im Urin und f{\"u}hrte zur Bildung von ROS in der Niere. Außerdem waren in allen AngII-behandelten Gruppen genomische Sch{\"a}den, vor allem in Form von Doppelstrangbr{\"u}chen, erh{\"o}ht. Auch in Abwesenheit von AngII wiesen Nox2- und Nox4-defiziente M{\"a}use mehr Doppelstrangbr{\"u}che im Vergleich zu WT-Kontrollm{\"a}usen auf. Interessanterweise kompensieren allerdings weder Nox2 noch Nox4 das Fehlen der jeweils anderen Isoform auf RNA-Basis. Aufgrund dieser Ergebnisse schließen wir, dass bislang keine Isoform alleine f{\"u}r die Generierung von oxidativen DNA-Sch{\"a}den in der Niere verantwortlich gemacht werden kann und dass eine Beteiligung einer weiteren Nox-Isoform sehr wahrscheinlich ist. M{\"o}glicherweise k{\"o}nnten aber auch andere ROS-generierende Enzyme, wie Xanthinoxidase oder Stickoxidsynthase involviert sein. Da genomische Sch{\"a}den in Nieren von Nox2- und Nox4-defizienten M{\"a}usen in Abwesenheit von AngII gegen{\"u}ber den Sch{\"a}den in WT-Kontrollm{\"a}usen erh{\"o}ht waren, k{\"o}nnten die beiden Isoformen auch eine sch{\"u}tzende Funktion im Bereich von Nierenkrankheiten {\"u}bernehmen. Da dies aber bislang nur f{\"u}r Nox4 beschrieben ist, ist es wahrscheinlicher, dass das Fehlen von einer der beiden Isoformen eher einen Einfluss auf die Embryonalentwicklung hat. Um dies jedoch abschließend zu kl{\"a}ren w{\"a}re es sinnvoll mit induzierbaren Knockout-Modellen zu arbeiten, bei denen m{\"o}gliche entwicklungsbedingte Effekte minimiert werden k{\"o}nnen.},
  subject      = {Angiotensin II},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kuen2017,
  author    = {Kuen, Janina},
  title     = {Influence of 3D tumor cell/fibroblast co-culture on monocyte differentiation and tumor progression in pancreatic cancer},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-156226},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Pancreatic cancer (PC) remains one of the most challenging solid tumors to treat with a high unmet medical need as patients poorly respond to standard-of-care-therapies. Prominent desmoplastic reaction involving cancer-associated fibroblasts (CAFs) and the immune cells in the tumor microenvironment (TME) and their cross-talk play a significant role in tumor immune escape and progression. To identify the key cellular mechanisms induce an immunosuppressive tumor microenvironment, we established 3D co-culture model with pancreatic cancer cells, CAFs, monocyte as well as T cells. Using this model, we analysed the influence of tumor cells and fibroblasts on monocytes and their immune suppressive phenotype. Phenotypic characterization of the monocytes after 3D co-culture with tumor/fibroblast spheroids was performed by analysing the expression of defined cell surface markers and soluble factors. Functionality of these monocytes and their ability to influence T cell phenotype and proliferation was investigated. 3D co-culture of monocytes with pancreatic cancer cells and fibroblasts induced the production of immunosuppressive cytokines which are known to promote polarization of M2 like macrophages and myeloid derived suppressive cells (MDSCs). These co-culture spheroid polarized monocyte derived macrophages (MDMs) were poorly differentiated and had an M2 phenotype. The immunosuppressive function of these co-culture spheroids polarized MDMs was demonstrated by their ability to inhibit autologous CD4+ and CD8+ T cell activation and proliferation in vitro, which we could partially reverse by 3D co-culture spheroid treatment with therapeutic molecules that are able to re-activate spheroid polarized MDMs or block immune suppressive factors such as Arginase-I. In conclusion, we generated a physiologically relevant 3D co-culture model, which can be used as a promising tool to study complex cell-cell interactions between different cell types within the tumor microenvironment and to support drug screening and development. In future, research focused on better understanding of resistance mechanisms to existing cancer immunotherapies will help to develop new therapeutic strategies in order to combat cancer.},
  subject      = {monocyte},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hofmann2017,
  author    = {Hofmann, Stefan},
  title     = {Hybridisierungsbasierte Multiplex-Detektion von microRNA mit CMOS-Technologie f{\"u}r die Anwendung in der Point-of-Care-Diagnostik},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-150949},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {MicroRNAs sind kurze, nicht-kodierende Ribonukleins{\"a}uren, die eine wichtige Rolle bei der Genregulation spielen. Sie sind an vielen physiologischen Prozessen beteiligt und werden als vielversprechende Kandidaten f{\"u}r eine neue Generation von Biomarkern gehandelt. Die Quantifizierung von miRNAs aus Blut oder anderen K{\"o}rperfl{\"u}ssigkeiten verspricht eine fr{\"u}he Diagnose verschiedener Krankheitsbilder. Dazu z{\"a}hlen neben zahlreichen Krebsformen unter anderem auch Autoimmun- oder Herz-Kreislauferkrankungen. Um diese Biomarker schnell, sensitiv und spezifisch detektieren zu k{\"o}nnen, werden geeignete Detektionssysteme ben{\"o}tigt. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf der Entwicklung von Point-of-Care-Systemen, die eine automatisierte Durchf{\"u}hrung mit einfacher Handhabung verlangen. Mikrochips k{\"o}nnen als leistungsf{\"a}hige technische Hilfsmittel f{\"u}r eine robuste und miniaturisierte Signalerfassung an biochemischen Grenzfl{\"a}chen dienen. Auf der Grundlage eines CMOS-Chips mit einem Sensorarray aus interdigitalen Gold-Elektroden sollte in dieser Arbeit eine quantitative und multiplexf{\"a}hige miRNA-Detektionsmethode mit elektrochemischer Signaltransduktion entworfen und untersucht werden. Weitere wichtige Zielfaktoren waren eine einfache und schnelle Durchf{\"u}hrbarkeit, eine hohe Spezifit{\"a}t und eine gute Sensitivit{\"a}t bei gleichzeitigem Verzicht auf Amplifikation und Vormarkierung des Ausgangsmaterials. Es wurden verschiedene Methoden entworfen, {\"u}berpr{\"u}ft, untersucht, optimiert und weiterentwickelt. Das beste Ergebnis wurde letztlich mit einem als Sandwich-Ligations-Methode bezeichneten Verfahren erzielt. Dabei wird zun{\"a}chst ein aus zwei doppelstr{\"a}ngigen Assay-Komponenten und der Ziel-miRNA bestehender dreiteiliger Hybridisierungskomplex gebildet, der eine beidseitige spezifische Ligation der miRNA mit einem auf der Sensoroberfl{\"a}che immobilisierten F{\"a}ngerstrang und einem enzymmarkierten Reporterstrang vermittelt. Durch einen anschließenden Waschschritt werden alle {\"u}bersch{\"u}ssigen Markierungen vom Detektionsbereich entfernt, so dass bei der Detektion nur Reporterenzyme ausgelesen werden, die {\"u}ber die Ziel-miRNA kovalent mit dem immobilisierten Strang verbunden sind. Dieses Signal ist daher proportional zur Ausgangskonzentration der gesuchten miRNA. Die Methode wurde mit Hilfe von synthetischen miRNAs etabliert und optimiert. Sie erreichte eine analytische Sensitivit{\"a}t von unter 1 pM Ziel-Nukleins{\"a}ure bei einer Gesamt-Versuchsdauer von nur 30 Minuten. Konzentrationsreihen demonstrierten einen linearen dynamischen Messbereich zwischen 1 pM und 1 nM, der eine verl{\"a}ssliche Quantifizierung der detektierten miRNAs in diesem Bereich erm{\"o}glicht. Die sehr gute Spezfifit{\"a}t des Assays zeigte sich bei der Untersuchung des Einflusses verschiedener IsomiRs auf das Messergebnis sowie im Rahmen von Experimenten mit miRNAs der let-7-Familie. Dabei konnten Ziel-Nukleins{\"a}uren mit Einzelbasenunterschieden klar differenziert werden. Die Multiplexf{\"a}higkeit der vorgestellten Methode wurde durch die gleichzeitige Quantifizierung von bis zu acht miRNAs auf einem CMOS-Chip demonstriert, zuz{\"u}glich Kontrollen. Die Validierung der Detektionsmethode erfolgte mit Gesamt-RNA-Extrakten aus Vollblutproben. Dazu wurde ein kardiales Panel aus acht miRNAs, die auf Basis von Studien zu zirkulierenden miRNAs bei Herzerkrankungen ausgew{\"a}hlt wurden, festgelegt. Mit Hilfe der entsprechenden optimierten Detektionskomponenten wurden aus Spenderblut gewonnene endogene miRNAs analysiert. Dabei zeigte sich f{\"u}r f{\"u}nf der acht Kandidaten sowohl eine solide Korrelation zwischen eingesetzter Gesamt-RNA-Menge und Messsignal, als auch eine gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Die Konzentrationen der {\"u}brigen drei miRNAs lagen nah am unteren Detektionslimit und lieferten daher keine verl{\"a}sslichen Daten. Mit Hilfe sogenannter branched DNA zur Signalamplifikation k{\"o}nnte bei Bedarf die Sensitivit{\"a}t des Assays noch verbessert werden, was durch weitere Experimente dieser Arbeit demonstriert wurde. Ein Vergleichsexperiment zwischen der Sandwich-Ligations-Methode und qRT-PCR zeigte nur eine schwache Korrelation der Messergebnisse. Dies ist jedoch konsistent mit anderen Studien zur Vergleichbarkeit unterschiedlicher Detektionsmethoden. Abschließend wurden die miRNAs des kardialen Panels in Gesamt-RNA-Extrakten aus Vollblut von Herzinfarktpatienten und Kontrollen mit der entwickelten Detektionsmethode analysiert und die Ergebnisse verglichen. Dabei konnten Abweichungen in den Konzentrationen von miR-15a und miR-425 aufgedeckt werden. Eine entsprechende diagnostische Untersuchung mit der hier vorgelegten und validierten Detektionsmethode k{\"o}nnte eine Alternative oder Erg{\"a}nzung zu aktuell eingesetzten proteinbasierten Tests bieten.},
  subject      = {miRNS},
  language  = {de}
}