@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{Faist2017,
  author    = {Faist, Hanna},
  title     = {Bedeutung und Charakterisierung der bakteriellen Flora in Vitis vinifera mit und ohne Wurzelhalsgallen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-154359},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Am Rebstock werden in der Natur von Agrobacterium vitis, dem Ausl{\"o}ser Wurzelhalsgallenerkrankung, charakteristische Wurzelhalsgallentumore induziert. Virulente Vertreter der Gattung der Agrobacteria schleusen bakterielle DNA in das pflanzliche Genom ein, wodurch die Pflanze Tumore produziert. Die Wurzelhalsgallenerkrankung wird seit einem Jahrhundert als ein Beispiel der Pflanzen-Pathogen-Interaktion untersucht. Die Rolle der bakteriellen Flora im Zusammenhang mit der Wurzelhalsgallenerkrankung beim Rebstock wurde bisher kaum betrachtet. Um dieser Frage nachzugehen, habe ich die endophytische mikrobielle Zusammensetzung von Rebst{\"o}cken mit und ohne Wurzelhalsgalle analysiert. Es werden Proben von drei Zeitpunkten einer Wachstumsperiode (Fr{\"u}hling, Sommer und Herbst) und von den Organen der Rebst{\"o}cke (Wurzeln, Pfropfstelle und einj{\"a}hrige Triebe) sowie dem Boden in einer Weinanlage bei Himmelstadt in Unterfranken genommen. Die Bakterienflora dieser Umweltproben wird mit kultivierungsabh{\"a}ngigen (Isolierung von Bakterien) und kultivierungsunabh{\"a}ngigen (Hochdurchsatzsequenzierungen) Methoden untersucht. Zudem werden i) die Virulenz der verschiedenen Agrobacterium-Isolate in Tumorassays bestimmt, ii) synthetische Bakteriengemeinschaften von in vitro kultivierten Weinpfl{\"a}nzchen mit Wurzelhalsgallen analysiert, iii) die Genome von einem virulenten und einem nicht-virulenten Agrobacteria-Isolat aus der Wurzelhalsgalle verglichen, iv) erste Interaktionsstudien auf festen N{\"a}hrmedien durchgef{\"u}hrt und v) virulente Agrobacteria mittels bildgebender Fluoreszenz-Lebenszeit-Mikroskopie (FLIM) in Wurzelhalsgallen lokalisiert. Die Rebst{\"o}cke dieser Studie haben eine organspezifische Bakterienflora, die innerhalb einer Wachstumsperiode variiert. Nur die Bakterienflora der Pfropfstelle (mit oder ohne Wurzelhalsgalle) aber nicht die des Bodens, der Wurzeln, und der einj{\"a}hrigen Triebe unterscheidet sich strukturell zwischen gesunden und erkrankten Rebst{\"o}cken. Mikroskopisch konnten virulente Agrobacteria punktuell in Interzellularen, sklerenchymatischen Geweben und assoziiert mit Leitgef{\"a}ßen nachgewiesen werden. Dadurch ist ausreichend Lebensraum vorhanden, der zus{\"a}tzlich von tumorspezifischen Bakterien besiedelt werden kann. Im Gegensatz zur gesunden Pfropfstelle ist in der Wurzelhalsgalle eine saisonal stabile Kernmikroflora, bestehend aus Vertreter von A. vitis, Pseudomonas, Enterobacteriaceae, Agrobacterium tumefaciens, Gammaproteobacteria und Burkholderiales, vorhanden. Diese Bakterien werden {\"u}berwiegend aus dem Boden rekrutiert und profitieren von der N{\"a}hrstoffsituation in der Wurzelhalsgalle. Wurzelhalsgallen enthalten Opine, die nur von der transformierten Pflanzenzelle produziert werden. Interessanterweise hat in dieser Arbeit ein Agrobacterium-Isolat Gene, die zum Opinkatabolismus beitragen und ein Pseudomonas-Isolat kann Opine als einzige Kohlenstoffquelle nutzen. Trotzdem sind beide Isolate weder virulent noch verdr{\"a}ngen sie die virulenten A. vitis, die ebenso Opine nutzen, aus der Wurzelhalsgalle. In synthetischen Bakteriengemeinschaften an in vitro kultivierten Weinpfl{\"a}nzchen konnte gezeigt werden, dass diese und weitere tumorspezifischen Bakterien, neben A. vitis, nicht essentiell zur Entstehung der Wurzelhalsgalle n{\"o}tig sind aber unterschiedliche Funktionen in der Wurzelhalsgalle {\"u}bernehmen. Ein Serratia-Isolat hemmt das Wachstum von A. vitis auf festen N{\"a}hrmedium, andere f{\"o}rdern oder hemmen das Wachstum der Wurzelhalsgalle. Nach Studien in der Literatur erh{\"o}hen weitere Bakterien die Resistenz des Rebstocks gegen{\"u}ber biotischem und abiotischem Stress. Zusammengefasst identifizierten und isolierte ich in dieser Studie unter 150 unterschiedlichen Bakterien in der Wurzelhalsgalle jene Bakterien, die neben A. vitis von der neuen {\"o}kologischen Nische profitieren und somit wahrscheinlich Opportunisten mit unterschiedlichen Funktionen sind. In Folge von multiplen Interaktionen in der Wurzelhalsgalle entsteht ein {\"o}kologisches Gleichgewicht zwischen den opportunistischen Bakterien, der Wurzelhalsgalle und dem Rebstock, das den Fortbestand des Rebstocks mit Wurzelhalsgalle erm{\"o}glicht.},
  subject      = {Wurzelhalsgalle},
  language  = {de}
}
@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{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}
}
@phdthesis{Beck2016,
  author    = {Beck, Katherina},
  title     = {Einfluss von RSK auf die Aktivit{\"a}t von ERK, den axonalen Transport und die synaptische Funktion in Motoneuronen von \(Drosophila\) \(melanogaster\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-130717},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {In dieser Arbeit sollte die Funktion von RSK in Motoneuronen von Drosophila untersucht werden. Mutationen im RSK2-Gen verursachen das Coffin-Lowry-Syndrom (CLS), das durch mentale Retardierung charakterisiert ist. RSK2 ist haupts{\"a}chlich in Regionen des Gehirns exprimiert, in denen Lernen und Ged{\"a}chtnisbildung stattfinden. In M{\"a}usen und Drosophila, die als Modellorganismen f{\"u}r CLS dienen, konnten auf makroskopischer Ebene keine Ver{\"a}nderungen in den Hirnstrukturen gefunden werden, dennoch wurden in verschiedenen Verhaltensstudien Defekte im Lernen und der Ged{\"a}chtnisbildung beobachtet. Die synaptische Plastizit{\"a}t und die einhergehenden Ver{\"a}nderungen in den Eigenschaften der Synapse sind fundamental f{\"u}r adaptives Verhalten. Zur Analyse der synaptischen Plastizit{\"a}t eignet sich das neuromuskul{\"a}re System von Drosophila als Modell wegen des stereotypen Innervierungsmusters und der Verwendung ionotroper Glutamatrezeptoren, deren Untereinheiten homolog sind zu den Untereinheiten der Glutamatrezeptoren des AMPA-Typs aus S{\"a}ugern, die wesentlich f{\"u}r die Bildung von LTP im Hippocampus sind. Zun{\"a}chst konnte gezeigt werden, dass RSK in den Motoneuronen von Drosophila an der pr{\"a}synaptischen Seite lokalisiert ist, wodurch RSK eine Synapsen-spezifische Funktion aus{\"u}ben k{\"o}nnte. Morphologische Untersuchungen der Struktur der neuromuskul{\"a}ren Synapsen konnten aufzeigen, dass durch den Verlust von RSK die Gr{\"o}ße der neuromuskul{\"a}ren Synapse, der Boutons sowie der Aktiven Zonen und Glutamatrezeptorfelder reduziert ist. Obwohl mehr Boutons gebildet werden, sind weniger Aktive Zonen und Glutamatrezeptorfelder in der neuromuskul{\"a}ren Synapse enthalten. RSK reguliert die synaptische Transmission, indem es die postsynaptische Sensitivit{\"a}t, nicht aber die Freisetzung der Neurotransmitter an der pr{\"a}synaptischen Seite beeinflusst, obwohl in immunhistochemischen Analysen eine postsynaptische Lokalisierung von RSK nicht nachgewiesen werden konnte. RSK ist demnach an der Regulation der synaptischen Plastizit{\"a}t glutamaterger Synapsen beteiligt. Durch immunhistochemische Untersuchungen konnte erstmals gezeigt werden, dass aktiviertes ERK an der pr{\"a}synaptischen Seite lokalisiert ist und diese synaptische Lokalisierung von RSK reguliert wird. Dar{\"u}ber hinaus konnte in dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass durch den Verlust von RSK hyperaktiviertes ERK in den Zellk{\"o}rpern der Motoneurone vorliegt. RSK wird durch den ERK/MAPK-Signalweg aktiviert und {\"u}bernimmt eine Funktion sowohl als Effektorkinase als auch in der Negativregulation des Signalwegs. Demnach dient RSK in den Zellk{\"o}rpern der Motoneurone als Negativregulator des ERK/MAPK-Signalwegs. Dar{\"u}ber hinaus k{\"o}nnte RSK die Verteilung von aktivem ERK in den Subkompartimenten der Motoneurone regulieren. Da in vorangegangenen Studien gezeigt werden konnte, dass ERK an der Regulation der synaptischen Plastizit{\"a}t beteiligt ist, indem es die Insertion der AMPA-Rezeptoren zur Bildung der LTP reguliert, sollte in dieser Arbeit aufgekl{\"a}rt werden, ob der Einfluss von RSK auf die synaptische Plastizit{\"a}t durch seine Funktion als Negativregulator von ERK zustande kommt. Untersuchungen der genetischen Interaktion von rsk und rolled, dem Homolog von ERK in Drosophila, zeigten, dass die durch den Verlust von RSK beobachtete reduzierte Gesamtzahl der Aktiven Zonen und Glutamatrezeptorfelder der neuromuskul{\"a}ren Synapse auf die Funktion von RSK als Negativregulator von ERK zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Die Gr{\"o}ße der neuromuskul{\"a}ren Synapse sowie die Gr{\"o}ße der Aktiven Zonen und Glutamatrezeptorfelder beeinflusst RSK allerdings durch seine Funktion als Effektorkinase des ERK/MAPK-Signalwegs. Studien des axonalen Transports von Mitochondrien zeigten, dass dieser in vielen neuropathologischen Erkrankungen beeintr{\"a}chtigt ist. Die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen des axonalen Transports in Motoneuronen konnten eine neue Funktion von RSK in der Regulation des axonalen Transports aufdecken. In den Axonen der Motoneurone von RSK-Nullmutanten wurden BRP- und CSP-Agglomerate nachgewiesen. RSK k{\"o}nnte an der Regulation des axonalen Transports von pr{\"a}synaptischem Material beteiligt sein. Durch den Verlust von RSK wurden weniger Mitochondrien in anterograder Richtung entlang dem Axon transportiert, daf{\"u}r verweilten mehr Mitochondrien in station{\"a}ren Phasen. Diese Ergebnisse zeigen, dass auch der anterograde Transport von Mitochondrien durch den Verlust von RSK beeintr{\"a}chtigt ist.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Pischimarov2016,
  author    = {Pischimarov, Jordan Ivanov},
  title     = {Bioinformatische Methoden zur Identifizierung und Klassifizierung somatischer Mutationen in h{\"a}matologischen Erkrankungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147773},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die Sequenzierungstechnologien entwickeln sich stetig weiter, dies erm{\"o}glicht eine zuvor nicht erreichte Ausbeute an experimentellen Daten und auch an Neuentwicklungen von zuvor nicht realisierbaren Experimenten. Zugleich werden spezifische Datenbanken, Algorithmen und Softwareprogramme entwickelt, um die neu entstandenen Daten zu analysieren. W{\"a}hrend der Untersuchung bioinformatischer Methoden f{\"u}r die Identifizierung und Klassifizierung somatischer Mutationen in h{\"a}matologischen Erkrankungen, zeigte sich eine hohe Vielfalt an alternativen Softwaretools die f{\"u}r die jeweiligen Analyseschritte genutzt werden k{\"o}nnen. Derzeit existiert noch kein Standard zur effizienten Analyse von Mutationen aus Next-Generation-Sequencing (NGS)-Daten. Die unterschiedlichen Methoden und Pipelines generieren Kandidaten, die zum gr{\"o}ßten Anteil in allen Ans{\"a}tzen identifiziert werden k{\"o}nnen, jedoch werden Software spezifische Kandidaten nicht einheitlich detektiert. Um eine einheitliche und effiziente Analyse von NGS-Daten durchzuf{\"u}hren war im Rahmen dieser Arbeit die Entwicklung einer benutzerfreundlichen und einheitlichen Pipeline vorgesehen. Hierf{\"u}r wurden zun{\"a}chst die essentiellen Analysen wie die Identifizierung der Basen, die Alignierung und die Identifizierung der Mutationen untersucht. Des Weiteren wurden unter Ber{\"u}cksichtigung von Effizienz und Performance diverse verf{\"u}gbare Softwaretools getestet, ausgewertet und sowohl m{\"o}gliche Verbesserungen als auch Erleichterungen der bisherigen Analysen vorgestellt und diskutiert. Durch Mitwirken in Konsortien wie der klinischen Forschergruppe 216 (KFO 216) und International Cancer Genome Consortium (ICGC) oder auch bei Haus-internen Projekten wurden Datens{\"a}tze zu den Entit{\"a}ten Multiples Myelom (MM), Burkitt Lymphom (BL) und Follikul{\"a}res Lymphom (FL) erstellt und analysiert. Die Selektion geeigneter Softwaretools und die Generierung der Pipeline basieren auf komparativen Analysen dieser Daten, sowie auf geteilte Ergebnisse und Erfahrungen in der Literatur und auch in Foren. Durch die gezielte Entwicklung von Skripten konnten biologische und klinische Fragestellungen bearbeitet werden. Hierzu z{\"a}hlten eine einheitliche Annotation der Gennamen, sowie die Erstellung von Genmutations-Heatmaps mit nicht Variant-Calling-File (VCF)-Syntax konformen Dateien. Des Weiteren konnten nicht abgedeckte Regionen des Genoms in den NGS-Daten identifiziert und analysiert werden. Neue Projekte zur detaillierten Untersuchung der Verteilung von wiederkehrender Mutationen und Funktionsassays zu einzelnen Mutationskandidaten konnten basierend auf den Ergebnissen initiiert werden. Durch eigens erstellte Python-Skripte konnte somit die Funktionalit{\"a}t der Pipeline erweitert werden und zu wichtigen Erkenntnissen bei der biologischen Interpretation der Sequenzierungsdaten f{\"u}hren, wie beispielsweise zu der Detektion von drei neuen molekularen Subgruppen im MM. Die Erweiterungen, der in dieser Arbeit entwickelten Pipeline verbesserte somit die Effizienz der Analyse und die Vergleichbarkeit unserer Daten. Des Weiteren konnte durch die Erstellung eines eigenen Skripts die Analyse von unbeachteten Regionen in den NGS-Daten erfolgen.},
  subject      = {Pipeline-Rechner},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mattern2016,
  author    = {Mattern, Felix},
  title     = {Alterungsbedingte Effekte auf DNA-Methylierungsprofile entwicklungsrelevanter Gene in Eizellen und Embryonen am Modellorganismus Bos taurus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-144562},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die postovulatorische Alterung sowie die ovarielle Alterung konnten bei der Anwendung assistierter Reproduktionstechniken (ARTs) als entscheidende Faktoren identifiziert werden, die den Reproduktionserfolg nachhaltig beeintr{\"a}chtigen. Die postovulatorische Alterung tritt ein, sobald die reife Eizelle nicht mehr innerhalb ihres physiologischen Zeitfensters befruchtet wird. Die ovarielle Alterung beschreibt hingegen die Abnahme des Follikel-Vorrats mit zunehmendem Alter des weiblichen Individuums bzw. des Ovars. Sowohl die postovulatorische Alterung als auch die ovarielle Alterung f{\"u}hren u.a. zu einer reduzierten Oozytenqualit{\"a}t und einer geringeren Blastozystenrate. Die Zielsetzung dieser Arbeit bestand darin, den Einfluss der postovulatorischen Alterung und der ovariellen Alterung im Holstein-Rind (Bos taurus) auf die DNA-Methylierung entwicklungsrelevanter Gene in Eizellen und Embryonen zu untersuchen. Aus Schlachthof-Ovarien wurden Antralfollikeln unterschiedlicher Gr{\"o}ße (<2 mm, 3-5 mm und >6 mm) isoliert. Eizellen aus Follikeln der Gr{\"o}ße 3-5 mm wurden f{\"u}r 24h (physiologisch) und 48h (gealtert) in vitro gereift (IVM). Die gereiften Oozyten wurden anschließend in vitro fertilisiert und Embryonen im 4-6 Zellstadium generiert. Sowohl in den unreifen Eizellen aus Antralfollikeln unterschiedlicher Gr{\"o}ße als auch in den gereiften Oozyten und den Embryonen wurde die Promotormethylierung der Gene bH19, bSNRPN, bZAR1, bDNMT3A, bOCT4, bDNMT3Lo und bDNMT3Ls analysiert. Zur Untersuchung der ovariellen Alterung wurden mittelgroßen Antralfollikel aus Ovarien lebender Rinder (in vivo) unterschiedlichen Alters (9-12 Monate, 3-7 Jahre und 8-11 Jahre) gewonnen. In den daraus isolierten unreifen Eizellen wurde die DNA-Methylierung der Promotorregionen der Gene bTERF2, bREC8, bBCL-XL, bPISD, bBUB1, bDNMT3Lo, bH19 und bSNRPN bestimmt. Als Methode zur Analyse der Promotormethylierung wurde die Limiting Dilution Bisulfit-Sequenzierung angewendet. In unreifen Eizellen aus Antralfollikeln unterschiedlicher Gr{\"o}ße (<2 mm, 3-5 mm und >6 mm) konnte ein erh{\"o}htes Auftreten abnormal methylierter Allele in den gepr{\"a}gten Genen bH19 und bSNRPN von Eizellen kleiner Follikel (<2 mm) identifiziert werden. Dieses Ergebnis k{\"o}nnte eine m{\"o}gliche Ursache einer bereits bekannten und mehrfach beschriebenen geringeren Entwicklungskompetenz von Eizellen kleiner Follikel (<2 mm) auf epigenetischer Ebene darstellen. Die verl{\"a}ngerte Reifungsdauer der IVM-Eizellen hatte eine signifikante Hypermethylierung in der Promotorregion des Gens DNMT3Lo von 48h-gereiften Eizellen zur Folge. Beim {\"U}bergang von 48h-gereiften Eizellen zum Embryo konnte eine signifikante Hypomethylierung von CpG7 des stammzellspezifischen Transkripts DNMT3Ls beobachtet werden. Diese CpG-Stelle wies ebenfalls einen signifikanten Anstieg von CpGs mit nicht-eindeutigem Methylierungszustand in unreifen Eizellen mit steigender Follikelgr{\"o}ße auf. Da sich die CpG-Position innerhalb eines Sequenz-Motivs einer Bindungsstelle des Transkriptionsfaktors CREB befindet, k{\"o}nnten die Methylierungsdaten auf eine Interaktion zwischen dem Transkriptionsfaktor CREB und der DNA-Methylierung w{\"a}hrend der Entwicklung und Reifung der Eizelle sowie der Transition von der Eizelle zum Embryo hindeuten. Die DNA-Methylierungsprofile der untersuchten Gene in unreifen Eizellen aus K{\"u}hen unterschiedlichen Alters (9-12 Monate, 3-7 Jahre und 8-11 Jahre) wiesen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Altersgruppen auf. Die ovarielle Alterung bei Rindern zwischen 9 Monaten und 11 Jahren zeigte damit keinen Effekt auf die DNA-Methylierung der untersuchten Promotorregionen der Gene bTERF2, bREC8, bBCL-XL, bPISD, bBUB1, bDNMT3Lo, bH19 und bSNRPN. Nach einer simulierten postovulatorischen Alterung durch eine in vitro Reifung f{\"u}r 48h konnte eine Ver{\"a}nderung der DNA-Methylierung der Oozyten-spezifischen (DNMT3Lo) und Stammzell-spezifischen (DNMT3Ls) Promotoren des katalytisch inaktiven Cofaktors von DNMT3A, DNMT3L, beobachtet werden. Die ver{\"a}nderte DNA-Methylierung von DNMT3Ls tritt dabei erst im fr{\"u}hen Embryo in Erscheinung und interagiert vermutlich mit dem Transkriptionsfaktor CREB. Die Ver{\"a}nderungen von DNMT3Lo in Eizellen und DNMT3Ls in den daraus generierten Embryonen l{\"a}sst vermuten, dass es sich hierbei um eine dynamische Anpassung des Embryos auf {\"a}ußere Umweltbedingungen der Eizelle {\"u}ber die Methylierung der DNA handelt.},
  subject      = {Oozyte},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mueller2015,
  author    = {M{\"u}ller, Elisabeth},
  title     = {Pan-Raf-Inhibition als neue therapeutische Strategie im Multiplen Myelom},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-124666},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Das Multiple Myelom (MM) ist eine durch monoklonale Vermehrung terminal differenzierter Antik{\"o}rper-produzierender B-Lymphozyten (Plasmazellen) im Knochenmark charakterisierte maligne Krankheit, die sich v.a. in osteolytischen Knochendestruktionen, h{\"a}matopoetischer und Niereninsuffizienz {\"a}ußert. Verbesserte Therapieans{\"a}tze wie die Hochdosis-Chemotherapie mit Melphalan und anschließender autologer Stammzelltransplantation sowie die Einf{\"u}hrung neuer pharmakologischer Substanzklassen (Proteasom-Inhibitoren, Cereblon-bindende Thalidomidderivate) f{\"u}hrten zu einer Verl{\"a}ngerung der durchschnittlichen {\"U}berlebenszeit, f{\"u}r die meisten der Patienten ist die Erkrankung jedoch derzeit unheilbar. Die Erforschung neuer potenzieller therapeutischer Angriffspunkte auf Grund pathobiologischer Erkenntnisse bleibt daher unabdingbar. Ein Ansatz zur Verbesserung des Verst{\"a}ndnisses der Pathogenese ist die funktionelle, molekulare und genetische Analyse des Signalnetzwerkes im MM. Im Zusammenhang mit diesem Konzept wurde entdeckt, dass wachstums-regulierende Signalwege in MM Zellen aktiviert oder dereguliert sind und zum {\"U}berleben und der Proliferation des Tumors beitragen. So konnte beispielsweise von unserer Arbeitsgruppe bereits gezeigt werden, dass onkogenes Ras essentiell zum {\"U}berleben der MM Zellen beitr{\"a}gt. Da Ras derzeit mangels spezifischer Inhibitoren pharmakologisch nicht angreifbar ist, stellen weitere funktionelle Bestandteile des Signalweges eine potenzielle therapeutische Zielstruktur dar. W{\"a}hrend die Blockade von MEK1/2 in MM Zellen keinen Einfluss auf das {\"U}berleben hatte, konnte durch die Blockade von Raf in ersten Tests unserer Arbeitsgruppe Apoptose hervorgerufen werden. Aus diesem Grund habe ich in der vorliegenden Arbeit zur Evaluation eines neuen Therapieansatzes die Rolle der Raf-abh{\"a}ngigen Signaltransduktion eingehend untersucht. Als Grundlage diente dabei die Hypothese, dass die Raf-Kinasen entscheidende Effektoren der durch onkogenes Ras vermittelten apoptotischen Effekte darstellen. In einem ersten Schritt konnte ich nachweisen, dass alle drei Raf-Isoformen (A-, B- und C-Raf) in humanen MM Zelllinien und in prim{\"a}ren MM Zellen aktiviert sind. Mittels shRNA-vermittelter, Isoform-spezifischer Raf-Knockdown-Experimente konnte ich zeigen, dass nur ein simultaner Knockdown aller Isoformen, d.h. ein Pan-Raf-Knockdown, zu einer De-Phosphorylierung von MEK1/2 und ERK1/2 f{\"u}hrte. Dieser Versuch ließ sich mittels pharmakologischer Raf-Inhibition, bei der ebenfalls nur eine Pan-Raf-Blockade zu einer Herunterregulation von MEK1/2 und ERK1/2 in MM Zellen f{\"u}hrte, best{\"a}tigen. Das MEK/ERK-Modul stellte somit einen hervorragenden Surrogat- und Biomarker f{\"u}r die Pan-Raf-Aktivit{\"a}t dar. Im Gegensatz zur Blockade des MEK/ERK-Moduls f{\"u}hrte eine Hemmung der Pan-Raf-Aktivit{\"a}t mittels shRNA oder pharmakologischer Inhibitoren in allen untersuchten Zelllinien und in der Mehrheit der prim{\"a}ren MM Zellen zu einer starken Induktion von Apoptose. Da das Ansprechen auf eine Pan-Raf-Blockade nicht mit dem Ras-Mutationsstatus korrelierte, k{\"o}nnten die Raf-Kinasen eine von onkogenem Ras unabh{\"a}ngie Qualit{\"a}t als therapeutische Zielstruktur aufweisen. Zur Untersuchung m{\"o}glicher MEK/ERK-unabh{\"a}ngiger Effektormechanismen der Pan-Raf-Inhibition habe ich die mRNA-basierten Genexpressionsprofile von INA-6 Zellen nach pharmakologischer Pan-Raf- oder MEK-Inhibition verglichen. Dabei f{\"u}hrte die Pan-Raf-Inhibition zu einer Regulation von wesentlich mehr Genen, wobei sich auch die Art der regulierten Gene unterschied, darunter Gene mit tumorrelevanten Funktionen wie Regulation von Proliferation, Zellzyklus und Apoptose. F{\"u}r eine dieser Gengruppen, die Gruppe der PI3K-abh{\"a}ngigen, mTOR-assoziierten Gene, konnte ich eine Regulation auch auf der Proteinebene nachweisen: die Phosphorylierungen von mTOR, p70S6K, Rb und AKT und die Expression von CyclinD1 und PDK1 waren nach Pan-Raf-Inhibition, nicht jedoch nach MEK-Blockade herunterreguliert. Dieses Ergebnis deutet auf eine Ko-Regulation der PI3K-abh{\"a}ngigen Signaltransduktion durch die Raf-kinasen hin. Mittels spezifischer PI3K-Inhibitoren ließ sich sowohl bei der Regulation der untersuchten Proteine als auch bei der Induktion von Apoptose eine deutliche Verst{\"a}rkung der Pan-Raf-Inhibition in HMZL und in prim{\"a}ren Zellen erzielen. Zusammengefasst zeigt diese Arbeit, dass die Pan-Raf-Blockade eine neue Therapiem{\"o}glichkeit darstellt, die durch Kombination mit einer PI3K/AKT-Inhibition noch verst{\"a}rkt werden kann.},
  subject      = {Plasmozytom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schoenwaelder2016,
  author    = {Sch{\"o}nw{\"a}lder, Sina Maria Siglinde},
  title     = {Entwicklung und Charakterisierung von Gelatine-basierten Hydrogelen und PLGA-basierten Janus-Partikeln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-142636},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Zusammenfassung In der Regenerativen Medizin sind polymerbasierte Biomaterialien von großer Bedeutung f{\"u}r die Entwicklung und Anwendung verbesserter bzw. neuer Therapien. Die Erforschung der Oberfl{\"a}cheneigenschaften von Biomaterialien, welche als Implantate eingesetzt werden, ist eine grundlegende Voraussetzung f{\"u}r deren erfolgreichen Einsatz. Die Protein-Oberfl{\"a}chen- Interaktion geschieht initial, sobald ein Implantat mit K{\"o}rperfl{\"u}ssigkeiten oder mit Gewebe in Kontakt kommt, und tr{\"a}gt maßgeblich zur direkten Wechselwirkung von Implantat und umgebenden Zellen bei. Dieser Prozess wird in der vorliegenden Arbeit an Gelatine untersucht. Daher bestand ein Ziel darin, stabile, nanometerd{\"u}nne Gelatineoberfl{\"a}chen herzustellen und darauf die Adsorption von humanen Plasmaproteinen und bakteriellen Proteinen zu analysieren. Die Abscheidung der Gelatinefilme in variabler Schichtdicke auf zuvor mit PPX-Amin modifizierten Oberfl{\"a}chen wurde unter Verwendung eines Rotationsbeschichters durchgef{\"u}hrt. Um stabile Hydrogelfilme zu erhalten, wurden die Amingruppen der disaggregierten Gelatinefibrillen untereinander und mit denen der Amin-Modifizierung durch ein biokompatibles Diisocyanat quervernetzt. Dieser Prozess lieferte einen reproduzierbaren und chemisch stabilen Gelatinefilm, welcher durch die substratunabh{\"a}ngige Amin-Modifizierung kovalent auf unterschiedlichste Oberfl{\"a}chen aufgebracht werden konnte. Die durch den Herstellungsprozess pr{\"a}zise eingestellte Schichtdicke (Nano- bzw. Mikrometermaßstab) wurde mittels Ellipsometrie und Rasterkraftmikroskopie ermittelt. Die ebenso bestimmte Rauheit war unabh{\"a}ngig von der Schichtdicke sehr gering. Gelatinefilme, die auf funktionalisierte und strukturierte Proben aufgebracht wurden, konnten durch Elektronenmikroskopie dargestellt werden. Mit Hilfe der Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie wurden die Gelatinefilme im Hinblick auf ihre Stabilit{\"a}t chemisch charakterisiert. Zur Quantifizierung der Adsorption humaner Plasmaproteine (Einzelproteinl{\"o}sungen) und komplexer Proteingemische aus steril filtrierten Kultur{\"u}berst{\"a}nden des humanpathogenen Bakteriums Pseudomonas aeruginosa wurde die Quarzkristall-Mikrowaage mit Dissipations{\"u}berwachung eingesetzt. Hiermit konnte nicht nur die adsorbierte Menge an Proteinen auf dem Gelatinehydrogel bzw. Referenzoberfl{\"a}chen (Gold, PPX-Amin, Titan), sondern auch die viskoelastischen Eigenschaften des adsorbierten Proteinfilms bestimmt werden. Allgemein adsorbierte auf dem Gelatinehydrogel eine geringere Proteinmasse im Vergleich zu den Referenzoberfl{\"a}chen. Circa ein Viertel der adsorbierten Proteine migrierte in die Poren des gequollenen Gels und ver{\"a}nderte dessen viskoelastische Eigenschaften. Durch anschließende MALDI-ToF/MS- und MS/MS-Analyse konnten die bakteriellen Proteine auf den untersuchten Oberfl{\"a}chen identifiziert und untereinander verglichen werden. Hierbei zeigten sich nur geringf{\"u}gige Unterschiede in der Proteinzusammensetzung. Zudem wurde eine Sekund{\"a}rionenmassenspektrometrie mit Flugzeitanalyse an reinen Gelatinefilmen und an mit humanen Plasmaproteinen beladenen Gelatinefilmen durchgef{\"u}hrt. Durch eine anschließende multivariante Datenanalyse konnte zwischen den untersuchten Proben eindeutig differenziert werden. Dieser Ansatz erm{\"o}glicht es, die Adsorption von unterschiedlichen Proteinen auf proteinbasierten Oberfl{\"a}chen markierungsfrei zu untersuchen und kann zur Aufkl{\"a}rung der in vivo-Situation beitragen. Dar{\"u}ber hinaus bietet dieser Untersuchungsansatz neue Perspektiven f{\"u}r die Gestaltung und das schnelle und effiziente Screening von unterschiedlichen Proteinzusammensetzungen. Biomaterialien k{\"o}nnen jedoch nicht nur als Implantate oder Implantatbeschichtungen eingesetzt werden. Im Bereich des drug delivery und der Depotarzneimittel sind biologisch abbaubare Polymere, aufgrund ihrer variablen Eigenschaften, von großem Interesse. Die Behandlung von bakteriellen und fungalen Pneumonien stellt insbesondere bei Menschen mit Vorerkrankungen wie Cystische Fibrose oder prim{\"a}re Ziliendyskinesie eine große Herausforderung dar. Oral oder intraven{\"o}s applizierte Wirkstoffe erreichen die Erreger aufgrund der erh{\"o}hten Z{\"a}higkeit des Bronchialsekretes oft nicht in ausreichender Konzentration. Daher besteht ein weiteres Ziel der vorliegenden Arbeit darin, mittels electrohydrodynamic cojetting mikrometergroße, inhalierbare, wirkstoffbeladene Partikel mit zwei Kompartimenten (Janus-Partikel) herzustellen und deren Eignung f{\"u}r die therapeutische Anwendung bei Lungeninfektionen zu untersuchen. Durch das in dieser Arbeit entwickelte L{\"o}sungsmittelsystem k{\"o}nnen Janus-Partikel aus biologisch abbaubaren Co-Polymeren der Polymilchs{\"a}ure (Poly(lactid-co-glycolid), PLGA) hergestellt und mit verschiedenen Wirkstoffen beladen werden. Darunter befinden sich ein Antibiotikum (Aztreonam, AZT), ein Antimykotikum (Itraconazol, ICZ), ein Mukolytikum (Acetylcystein, ACC) und ein Antiphlogistikum (Ibuprofen, IBU). Die Freisetzung der eingelagerten Wirkstoffe, mit Ausnahme von ICZ, konnte unter physiologischen Bedingungen mittels Dialyse und anschließender Hochleistungsfl{\"u}ssigkeitschromatographie gemessen werden. Die Freisetzungsrate wird von der Kettenl{\"a}nge des Polymers beeinflusst, wobei eine k{\"u}rzere Kettenl{\"a}nge zu einer schnelleren Freisetzung f{\"u}hrt. Das in die Partikel eingelagerte Antimykotikum zeigte in vitro eine gute Wirksamkeit gegen Aspergillus nidulans. Durch das Einlagern von ICZ in die Partikel ist es m{\"o}glich diesen schlecht wasserl{\"o}slichen Wirkstoff in eine f{\"u}r Patienten zug{\"a}ngliche und wirksame Applikationsform zu bringen. In Interaktion mit P. aeruginosa erzielten die mit Antibiotikum beladenen Partikel in vitro bessere Ergebnisse als der Wirkstoff in L{\"o}sung, was sich in einem in vivo-Infektionsmodell mit der Wachsmotte Galleria mellonella best{\"a}tigte. AZT-beladene Partikel hatten gegen{\"u}ber einer identischen Wirkstoffmenge in L{\"o}sung eine 27,5\% bessere {\"U}berlebensrate der Wachsmotten zur Folge. Des Weiteren hatten die Partikel keinen messbaren negativen Einfluss auf die Wachsmotten. Dreidimensionale Atemwegsschleimhautmodelle, hergestellt mit Methoden des Tissue Engineerings, bildeten die Basis f{\"u}r Untersuchungen der Partikel in Interaktion mit humanen Atemwegszellen. Die Untersuchung von Apoptose- und Entz{\"u}ndungsmarkern im {\"U}berstand der 3D-Modelle zeigte diesbez{\"u}glich keinen negativen Einfluss der Partikel auf die humanen Zellen. Diese gut charakterisierten und standardisierten in vitro-Testsysteme machen es m{\"o}glich, Medikamentenuntersuchungen an menschlichen Zellen durchzuf{\"u}hren. Hinsichtlich der histologischen Architektur und funktionellen Eigenschaften der 3D-Modelle konnte eine hohe in vitro-/in vivo-Korrelation zu menschlichem Gewebe festgestellt werden. Humane Mucine auf den 3D-Modellen dienten zur Untersuchung der schleiml{\"o}senden Wirkung von ACC-beladenen Partikeln. Standen diese in r{\"a}umlichem Kontakt zu den Mucinen, wurde deren Z{\"a}higkeit durch das freigesetzte ACC herabgesetzt, was qualitativ mittels histologischen Methoden best{\"a}tigt werden konnte. Die in dieser Arbeit entwickelten Herstellungsprotokolle dienen als Grundlage und k{\"o}nnen f{\"u}r die Synthese {\"a}hnlicher Systeme, basierend auf anderen Polymeren und Wirkstoffen, modifiziert werden. Gelatine und PLGA erwiesen sich als vielseitig einsetzbare Werkstoffe und bieten eine breite Anwendungsvielfalt in der Regenerativen Medizin, was die erzielten Resultate bekr{\"a}ftigen.},
  subject      = {Gelatine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schwarze2014,
  author    = {Schwarze, Simone},
  title     = {Untersuchung von Faltungs- und Funktionsdynamik isolierter Proteindom{\"a}nen mittels Fluoreszenzl{\"o}schung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-107080},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Proteine bestehen aus einer spezifischen Sequenz verschiedener Aminos{\"a}uren, die ihre charakteristische Funktion bestimmt. Die große Variabilit{\"a}t an Aminos{\"a}uresequenzen erm{\"o}glichte die Evolution einer nahezu unbegrenzten Anzahl an Proteinen. Meistens nehmen diese Schl{\"u}sselpositionen ein, von robusten Baustoffen bis hin zu molekularen Maschinen. Daher kann eine Fehlfunktion gravierende Auswirkungen auf das Leben haben, z.B. Krankheiten wie Alzheimer oder Epilepsi. Um die Funktionen und Fehlfunktionen zu verstehen, ist eine umfassende Kenntnis der Proteinfaltung, der Protein-Protein Assoziation, sowie den Dynamiken innerhalb von Proteinen erforderlich. Diese Vorg{\"a}nge wurden in dieser Arbeit an drei isolierten Proteindom{\"a}nen durch die Anwendung der Fluoreszenzl{\"o}schmechanismen der H-Dimerbildung und des photoinduzierten Elektronentransfers untersucht. Der entfaltete Zustand der Bindungsdom{\"a}ne BBL, das Teil des 2-oxo-acid Dehydrogenasekomplexes ist, wurde unter physiologischen Bedingungen mit Zirkulardichroismus (CD) und einer Kombination aus photoinduziertem Elektronentransfer und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie analysiert. Beide Methoden zeigten {\"u}bereinstimmend anhand von 20 in BBL einzeln eingef{\"u}gten konservativen Punktmutationen, dass Seitenketteninteraktionen keine Auswirkungen auf die Sekund{\"a}rstruktur des denaturierten Zustandes, den Ausgangspunkt der Faltung, haben. Mit Hilfe der Dekonvolation der CD-Spektren wurde zudem gezeigt, dass die Reststruktur im denaturierten Zustand der helikalen Proteindom{\"a}ne von β-Str{\"a}ngen und β-Kehren dominiert wird, die eine entscheidende Funktion bei der Faltung in den nativen Zustand haben k{\"o}nnten. Die N-terminale Dom{\"a}ne (NTD), der f{\"u}r die Materialforschung hochinteressanten Spinnen-seidenfaser, ist f{\"u}r die Polymerisation des Spinnenseidenfadens auf den pH-Wechsel von pH 7 auf pH 6 hin verantwortlich. Dieser f{\"u}r die Proteinfunktion wichtige Prozess wurde durch die Einbringung eines extrinsischen Fluoreszenzschalters, basierend auf der H-Dimerbildung, mit der Stopped-Flow-Technik untersucht. Es wurde gezeigt, dass die NTDs 104 mit einer Rate von 3 x 10^8 M-1 s-1 assoziieren und somit nahezu das Geschwindigkeitslimit der Protein-Protein Assoziation erreicht wird. Zwei geladenen Seitenketten, der D39 und D40, kommt eine entscheidende Funktion in dem Prozess zu, da eine Mutation dieser die Assoziation verhindert. Des Weiteren wurde gezeigt, dass sich die NTD auf eine Erh{\"o}hung der Ionenst{\"a}rke entgegengesetzt zu anderen Proteinen verh{\"a}lt: die Dissoziation wird beschleunigt, die Assoziation nicht beeinflusst. Gleiches Verhalten wurde auf den einzelnen Austausch der {\"u}brigen protonierbaren Aminos{\"a}ureseitenketten hin beobachtet, ausgenommen die Mutation der E119, welche die Dissoziation verlangsamt. Daher scheint der makromolekulare Dipol, der auf Grund der Ladungsverteilung in der NTD entsteht, die Assoziation maßgeblich zu beeinflussen. Glutamatrezeptoren sind an der schnellen synaptischen Signalweiterleitung im Nervensys-tem von Vertebraten beteiligt. Die Konformationen der Ligandenbindungsdom{\"a}ne (LBD) haben dabei entscheidende Auswirkungen auf die Funktion des Gesamtrezeptors. Diese wurden mit einer Kombination aus photoinduziertem Elektronentransfer und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie untersucht. Mit dieser Methode wurde ein dynamisches Bild der gebundenen sowie ungebundenen Form der AMPA-spezifischen Glutamatrezeptor 2-LBD gezeigt. Es wurde zudem gezeigt, dass sich die Dynamiken in Abh{\"a}ngigkeit der Bindung von den Agonisten Glutamat und AMPA, dem partiellen Agonisten Kainate oder Cyclothiazid (CTZ), welches eine Dimerisierung der LBDs bewirkt, unterschiedlich ver{\"a}ndern. Dies k{\"o}nnte eine Auswirkung auf die Funktion der Rezeptoren haben. Die Anwendung der Fluoreszenzl{\"o}schmechanismen der H-Dimerbildung und des photoinduzierten Elektronentransfers in dieser Arbeit hat gezeigt, dass diese die M{\"o}glichkeit bieten, unterschiedlichste Fragestellungen zu beantworten und so Einblicke in dynamische Funktionsweisen von Proteinen er{\"o}ffnen. Kombiniert mit etablierten Fluoreszenzmethoden ist es so m{\"o}glich quantitativ Kinetiken auf unterschiedlichen Zeitskalen zu untersuchen.},
  subject      = {Protein-Protein-Wechselwirkung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Andronic2014,
  author    = {Andronic, Joseph},
  title     = {Volumenregulatorische Transportwege von anorganischen und organischen Osmolyten in S{\"a}ugetierzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103255},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die Aufrechterhaltung des Zellvolumens unter variablen osmotischen Bedingungen stellt f{\"u}r nahezu alle tierischen Zellen eine essenzielle Aufgabe dar. Um regulatorische Volumenanpassungen vorzunehmen besitzen sie daher effektive Mechanismen, mit deren Hilfe der zellul{\"a}re Gehalt an organischen und anorganischen Osmolyten erh{\"o}ht (= regulatorische Volumenzunahme; RVI) oder gesenkt (= regulatorische Volumenabnahme; RVD) werden kann. Trotz langj{\"a}hriger Forschung auf diesem Gebiet konnten die hieran beteiligten Transportwege f{\"u}r Osmolyte bisher nur unvollst{\"a}ndig aufgekl{\"a}rt werden. Insbesondere bei T-Lymphozyten sind wichtige Zellfunktionen wie die Proliferation, Migration und die T-Zell-Aktivierung eng mit volumenregulatorischen Mechanismen verbunden. Bei all diesen Prozessen sind u. a. unterschiedliche Kaliumkan{\"a}le beteiligt, die insbesondere f{\"u}r die pharmakologische Manipulation von Immunsystemprozessen von wissenschaftlichem Interesse sind. Bisherige Modelle der hypotonen Volumenregulation von T-Lymphozyten ber{\"u}cksichtigen lediglich den spannungsabh{\"a}ngigen KV1.3 sowie den Ca2+-aktivierten IKCa1-Kanal, die zur Klasse der 6TM/P-K+-Kan{\"a}le geh{\"o}ren. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde eine potentielle Rolle von k{\"u}rzlich entdeckten Zwei-Poren Dom{\"a}nen Kaliumkan{\"a}len (K2P) am RVD von murinen und humanen prim{\"a}ren CD4+-T-Lymphozyten untersucht. In einem kombinierten genetischen und pharmakologischen Ansatz mittels knockout-Tiermodellen und dem Einsatz kanalspezifischer Inhibitoren konnte mithilfe zellvolumetrischer Analysen gezeigt werden, dass die K2P-Vertreter TASK1, TASK2, TASK3 und TRESK maßgeblich am schwellungsaktivierten Efflux von K+ beteiligt sind. Beurteilt an den Ergebnissen dieser Untersuchung sind der spannungsabh{\"a}ngige TASK2- und der Ca2+-aktivierte TRESK-Kanal f{\"u}r die hypotone Volumenregulation in T-Zellen deutlich bedeutender als TASK1 und TASK3. Der Beitrag der Kan{\"a}le TASK2 und TRESK am RVD-Prozess war {\"u}ber dies vergleichbar mit dessen des bisher bekannten KV1.3-Kanals. In dieser Arbeit wurde damit erstmals eine Beteiligung der K2P-Kan{\"a}le am RVD muriner und humaner CD4+-Lymphozyten identifiziert. Aufgrund der engen Verbindung zwischen T-Zell-Funktion und der Volumenregulation k{\"o}nnen Zwei-Poren Dom{\"a}nen K+-Kan{\"a}le damit in den engeren Kreis potentieller immunmodulierende Angriffspunkte aufgefasst werden. Im zweiten und umfangreicheren Teil dieser Arbeit wurden dar{\"u}ber hinaus die schwellungsaktivierten Transportwege f{\"u}r organische Osmolyte (small organic osmolytes; SOOs) untersucht. SOOs stellen chemisch inerte Verbindungen dar, zu denen vor allem Polyole (Sorbitol, myo-Inositol), Methylamine (Betain, α-Glycerophosphocholin) sowie Aminos{\"a}uren (α- bzw. β-Alanin und Prolin) und deren Derivate (Taurin) z{\"a}hlen. Da SOOs weder die zellul{\"a}re Struktur noch die Funktion von Makromolek{\"u}len beeintr{\"a}chtigen, sind sie wichtige Instrumente der Volumenregulation, die sich in hohen Konzentrationen im Zytosol nahezu aller Zellen wiederfinden. Werden tierische Zellen mit hypotonen Bedingungen konfrontiert, dann ist bei nahezu allen Zellen die Freisetzung organischer Osmolyte zu beobachten, wodurch die zellul{\"a}re Osmolarit{\"a}t unabh{\"a}ngig von Elektrolyten angepasst werden kann. Trotz der wichtigen Funktion der SOOs in der Osmoregulation tierischer Zellen konnte die molekulare Identit{\"a}t beteiligter Effluxwege (Kan{\"a}le bzw. Transporter) bisher nicht aufgekl{\"a}rt werden. Ungeachtet der molekularen Identit{\"a}t der SOO-Effluxwege war es aus zahlreichen biotechnologischen Anwendungen zu Beginn dieser Arbeit bekannt, dass die schwellungsaktivierten Transportwege f{\"u}r organische Osmolyte eine gr{\"o}ßenselektive Permeabilit{\"a}t f{\"u}r eine Reihe monomerer Zucker und verwandter Verbindungen aufweisen. Um diese Gr{\"o}ßenselektivit{\"a}t n{\"a}her zu charakterisieren, wurde im ersten Schritt die schwellungsaktivierte Membranpermeabilit{\"a}t f{\"u}r eine Reihe strukturell homogener Polyethylenglykole unterschiedlicher Polymerl{\"a}nge (PEG200-1500; hydrodynamische Radien zwischen ~0,5-1,5 nm) unter iso- und hypotonen Bedingungen in Jurkat-Lymphozyten untersucht. Unter milden hypotonen Bedingungen (200 mOsm) war die Plasmamembran der untersuchten Lymphozyten f{\"u}r PEG300-1500 undurchl{\"a}ssig, was aus der F{\"a}higkeit der Zellen zur hypotonen Volumenregulation geschlossen werden konnte. Dar{\"u}ber hinaus wurde RVD in stark hypotonen L{\"o}sungen (100 mOsm) mit PEG600-1500 beobachtet, w{\"a}hrend PEG300-400 unter vergleichbaren osmotischen Bedingungen die Volumenregulation der Zellen inhibierten. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass starkes hypotones Zellschwellen der Lymphozyten zur Permeabilisierung der Plasmamembran f{\"u}r PEG300-400, nicht jedoch f{\"u}r PEG600-1500, f{\"u}hrt. Anhand der hydrodynamischen Radien Rh der verwendeten PEGs konnte ein cutoff-Radius von ~0,74 nm f{\"u}r schwellungsaktivierte Transportwege organischer Osmolyte bestimmt werden. Da diese schwellungsaktivierten Transportwege vielf{\"a}ltig f{\"u}r Zellbeladungstechniken verwendet werden, k{\"o}nnte dieses Ergebnis f{\"u}r zahlreiche biotechnologische und biomedizinische Anwendungen von Interesse sein. Im zweiten Schritt wurde der Versuch unternommen, potentielle Transportwege f{\"u}r organische Osmolyte im RVD-Prozess molekular zu identifizieren. Da es grundlegend ungekl{\"a}rt war, wie viele unterschiedliche Transporter bzw. Kan{\"a}le am Efflux der zahlreichen organischen Osmolyte beteiligt sind, erfolgte zun{\"a}chst die vergleichende Analyse des schwellungsaktivierten Membrantransports strukturell verschiedener SOOs einschließlich der Aminosulfons{\"a}ure Taurin und des Polyols myo-Inositol. Hierbei wurde erstmals gezeigt, dass die schwellungsaktivierten Transportwege f{\"u}r Taurin und myo-Inositol deutlich unterschiedliche Aktivit{\"a}tsprofile aufweisen. W{\"a}hrend der Taurintransport bereits unter milden hypotonen Bedingungen, d.h. nach einer geringen Absenkung der Osmolalit{\"a}t von 300 auf ~230 mOsm, aktiviert wurde, erfolgte die Aktivierung der Membranpermeabilit{\"a}t f{\"u}r myo-Inositol bei einer viel niedrigeren Osmolalit{\"a}t von ~150 mOsm. Dar{\"u}ber hinaus wiesen die beiden Transportwege unter vergleichbarem hypotonen Stress von 100 mOsm deutlich unterschiedliche Aktivit{\"a}tsdauern auf (Transport von Taurin ~95 min und myo-Inositol ~40 min). Somit deuteten diese Ergebnisse erstmals auf substrat-spezifische Transportwege f{\"u}r SOOs hin, die voneinander stark abweichende osmotische Aktivierungsprofile besitzen. Als aussichtsreiche Kandidaten f{\"u}r diese Transportwege wurden zwei Mitglieder der Gruppe der Solute Carrier (SLC) untersucht, die klare {\"U}bereinstimmungen mit den gesuchten Transportern f{\"u}r SOOs aufweisen. Daher wurde im Weiteren eine RVD-Beteiligung dieser Transportergruppe mit einer Kombination aus molekularbiologischer und konventioneller bzw. hochaufgel{\"o}ster mikroskopischen Techniken {\"u}berpr{\"u}ft. Die semiqantitativen RT-PCR-Ergebnisse dieser Arbeit zeigen dabei, dass die Gentranskription der potentiellen SOO-Transporter SLC5A3 und SLC6A6 in den untersuchten Zelllinien Jurkat, HEK wie auch HepG2-Zellen durch hypotone Bedingungen deutlich verst{\"a}rkt wird. Hierbei nimmt der zellul{\"a}re mRNA-Gehalt der Gene SLC5A3 zwischen 20-60\% und SLC6A6 um 30-100\% innerhalb von 10-20 min zu, was auf eine potentielle RVD-Beteiligung von SLC-Transportern hindeutet. Ausgehend von diesem Ergebnis wurde daraufhin die zellul{\"a}re Lokalisation des SLC5A3-Transporters unter isotonen und hypotonen Bedingungen mikroskopisch untersucht. Wie anhand der konfokalen lasermikroskopischen Untersuchung zu erkennen ist, findet unter hypotoner Stimulation eine zellul{\"a}re Umverteilung des mit EGFP fluoreszenzmarkierten Proteins SLC5A3 statt. Innerhalb von 10 min wird der Transporter dabei von intrazellul{\"a}ren Regionen in Richtung Plasmamembran verlagert. Dar{\"u}ber hinaus konnte mit Hilfe der hochaufl{\"o}senden Mikroskopie-Technik dSTORM gezeigt werden, dass der Transporter SLC5A3 unter hypotoner Stimulation verst{\"a}rkt mit der Plasmamembran assoziiert vorliegt. Diese verst{\"a}rkte Membranassoziation des SLC5A3-Proteins deutet damit auf einen schwellungsinduzierten exozytotischen Einbau des Transporters hin. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen damit erstmals, dass SLC-Transporter wie SLC5A3, SLC6A6 und vermutlich andere Vertreter der SLC-Superfamilie potentiell am Mechanismus der hypotonen Volumenregulation beteiligt sind. Da SLC-Transporter als wichtige Transportsysteme f{\"u}r Therapeutika angesehen werden und die Mechanismen der Volumenregulation bereits in zahlreichen biotechnologischen Anwendungen implementiert sind, k{\"o}nnte der hier aufgedeckte Zusammenhang einen Erkenntnisgewinn f{\"u}r zahlreiche biomedizinische Forschungsgebiete darstellen.},
  subject      = {S{\"a}ugetiere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Imes2016,
  author    = {Imes, Dennis},
  title     = {Aufkl{\"a}rung der molekularen Struktur und Funktion des R-Typ Anionenkanals QUAC1 in Schließzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-136860},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Zum Gasaustausch mit Ihrer Umgebung besitzen h{\"o}here Pflanzen stomat{\"a}re Komplexe. Die Turgor-getrieben Atmungs{\"o}ffnungen in der Epidermis der Bl{\"a}tter werden von zwei Schließzellen ums{\"a}umt. Um bei Trockenheit einen exzessiven Verlust von Wasser zu verhindern, synthetisieren/importieren Schließzellen das Stresshormon ABA (Abszisins{\"a}ure), das {\"u}ber eine schnelle ABA-Signalkaskade plasmamembrangebundene Ionenkan{\"a}le steuert. Dabei wird der Stomaschluss durch die Aktivit{\"a}t von R-(rapid) und S-(slow)Typ Anionenkan{\"a}len initiiert. Obwohl die R- und S-Typ Anionenstr{\"o}me in Schließzellen seit Jahrzehnten bekannt waren, konnte erst k{\"u}rzlich das Gen identifiziert werden, das f{\"u}r den S-Typ Anionenkanal (SLAC1, Slow activating Anion Channel 1) kodiert. Daraufhin wurde schnell der Zusammenhang zwischen dem Stresshormon ABA, der ABA-Signalkette und der Aktivit{\"a}t des SLAC1 Anionenkanals im heterologen Expressionssystem der X. laevis Oozyten als auch in Schließzellprotoplasten aufgekl{\"a}rt. Es konnte gezeigt werden, dass ABA durch einen zytosolischen Rezeptor/Phosphatasekomplex (RCAR1/ABI1) erkannt wird und die Aktivit{\"a}t von kalziumabh{\"a}ngigen Kinasen (CPK-Familie) sowie kalziumunabh{\"a}ngigen Kinasen der SnRK2-Familie (OST1) steuert. In Anwesenheit von ABA phosphorylieren diese Kinasen SLAC1 und sorgen so f{\"u}r die Aktivierung von Anionenstr{\"o}men und damit f{\"u}r die Initiierung des Stomaschlusses. Die genetische Herkunft der ABA-induzierten R-Typ Str{\"o}me in Schließzellen war zu Beginn der vorliegenden Arbeit noch nicht bekannt. R-Typ Str{\"o}me zeichnen sich durch eine strikte Spannungsabh{\"a}ngigkeit und sehr schnellen Aktivierungs- sowie Deaktivierungskinetiken aus. Die Charakterisierung von Verlustmutanten des Schließzell-exprimierten Gens ALMT12 (Aluminium-aktivierter Malattransporter 12) konnte in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Martinoia (Z{\"u}rich) erste Hinweise auf die Beteiligung dieses Gens an der Stomabewegung demonstrieren. Anschließende Patch-Clamp Untersuchungen an Schließzellprotoplasten aus Wildtyppflanzen und ALMT12-Verlustmutanten zeigten, dass ALMT12 f{\"u}r die Malat-aktivierte R-Typ Anionenstromkomponente verantwortlich ist. Deshalb wurde der Anionenkanal QUAC1 (Quickly activating Anion Channel 1) benannt - in Anlehnung an die Benennung des Anionenkanals SLAC1. Mit der Identifizierung von QUAC1 in planta war es nun meine Aufgabe, die elektrischen Eigenschaften von ALMT12/QUAC1 und dessen Aktivit{\"a}tskontrolle durch die ABA-Signalkaskade im heterologen Expressionssystem der Xenopus Oozyten zu untersuchen. Protein-Protein Interaktionsstudien mit der Hilfe der Bimolekularen Fluoreszenz-Technik, sowie die Beobachtung von markant erh{\"o}hten QUAC1 Anionenstr{\"o}men in Anwesenheit der SnRK2 Kinase OST1 und den Calcium-abh{\"a}ngigen Kinasen CPK2 und CPK20, ließen den Schluss zu, dass QUAC1, ebenso wie SLAC1, unter der Kontrolle des schnellen ABA-Signalwegs steht. Eine zus{\"a}tzliche Expression des negativen Regulators ABI1 unterdr{\"u}ckte die aktivierenden Eigenschaften der QUAC1-aktivierenden Kinasen, was die Hypothese der Koregulation von S- und R-Typ Anionenkan{\"a}len durch die gleiche ABA-Signalkaskade weiter unterst{\"u}tzt. Zur weiteren Aufkl{\"a}rung der elektrischen Eigenschaften von QUAC1 wurden tiefgreifende elektrophysiologische Untersuchungen mit der Zwei-Elektroden-Spannungsklemmen Technik durchgef{\"u}hrt. Durch die Wahl von geschickten Spannungsprotokollen konnte sowohl die schnelle Aktivierungskinetik als auch die schnelle Deaktivierungskinetik von QUAC1 bestimmt und quantifiziert werden. Diese Stromantworten waren sehr {\"a}hnlich zu den R-Typ Str{\"o}men, die man von Patch-Clamp Untersuchungen an Schließzellprotoplasten kannte, was ein weiteres Indiz daf{\"u}r war, dass es sich bei QUAC1 tats{\"a}chlich um eine Komponente des R-Typ Kanals aus Schließzellen handelt. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen bez{\"u}glich der Spannungsabh{\"a}ngigkeit und der Selektivit{\"a}t von QUAC1 charakterisierten das Protein als einen Depolarisations-aktivierten Anionenkanal mit einer starken Pr{\"a}ferenz f{\"u}r Dicarbons{\"a}uren wie Malat und Fumarat. Zudem konnte auch eine Leitf{\"a}higkeit f{\"u}r Sulfat und Chlorid nachgewiesen werden. Interessanterweise erwies sich Malat nicht nur als ein permeierendes Ion, sondern auch als ein regulierendes Ion, welches das spannungsabh{\"a}ngige Schalten von QUAC1 maßgeblich beeinflusst. Extrazellul{\"a}res Malat verschob die Offenwahrscheinlichkeit von QUAC1 sehr stark zu negativeren Membranspannungen, so dass der Anionenkanal bereits bei typischen Ruhespannungen von Schließzellen (ca. -150 mV) aktiviert werden konnte. Eine Beladung von QUAC1-exprimierender Oozyten mit Malat bewirkte zum einen h{\"o}here Anioneneffluxstr{\"o}me, aber auch eine Verschiebung der spannungsabh{\"a}ngigen Offenwahrscheinlichkeit zu negativeren Membranpotentialen. Struktur-Funktionsanalysen sollten die umstrittene Topologie von ALMT-{\"a}hnlichen Proteinen beleuchten und die molekulare Herkunft der Phosphorylierungsaktivierung aufzeigen, sowie die Malatabh{\"a}ngigkeit und die starke Spannungsabh{\"a}ngigkeit von QUAC1 aufkl{\"a}ren. Es zeigte sich jedoch schnell, dass Punktmutationen und Deletionen im C-Terminus von QUAC1 sehr h{\"a}ufig zu nicht-funktionellen Mutanten f{\"u}hrten. Diese Tatsache weist darauf hin, dass es sich um einen hoch-strukturierten und funktionell sehr wichtigen Bereich des Anionenkanals handelt. Auch die Topologie des Anionenkanalproteins wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Sowohl die Lage des N- und C-Terminus (extrazellul{\"a}r oder intrazellul{\"a}r), als auch die Anzahl der membrandurchspannenden Dom{\"a}nen war nicht abschließend gekl{\"a}rt. Deshalb wurde in einem Fluoreszenz-basiertem Ansatz die Lage der Termini bestimmt. Im Rahmen meiner Arbeit konnte somit eindeutig gezeigt werden, dass sich beide Termini im Zytosol der Zelle befinden. Auf Grundlage von Modellen aus der Literatur und meiner Topologiebestimmungen konnte schließlich ein erweitertes Modell zur Struktur von QUAC1 entwickelt werden. Dieses Modell kann in Zukunft als Ausgangspunkt f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Struktur-Funktionsanalysen dienen. Diese Arbeit hat somit gezeigt, dass das Gen QUAC1 tats{\"a}chlich eine Komponente der R-Typ Str{\"o}me in Schließzellen kodiert. Ebenso wie SLAC1 steht der Malat-induzierte Anionenkanal QUAC1 unter der Kontrolle der schnellen ABA-Signalkaskade. In Zukunft bleibt zu kl{\"a}ren, welche weiteren Gene f{\"u}r die R-Typ Kanalproteine in Schließzellen kodieren und welche strukturelle Grundlage f{\"u}r die besonderen Eigenschaften von QUAC1 hinsichtlich seiner schnellen Kinetiken, seiner Selektivit{\"a}t und Aktivierbarkeit durch Malat.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Loeschberger2014,
  author    = {L{\"o}schberger, Anna},
  title     = {Biologische Referenzstrukturen und Protokolloptimierung in der hochaufl{\"o}senden Fluoreszenzmikroskopie mit dSTORM},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-102630},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die Lokalisationsmikroskopie ist eine neue, vielversprechende Methode der hochaufl{\"o}senden Fluoreszenzmikroskopie. Sie erm{\"o}glicht detaillierte Einblicke in die Organisation und den strukturellen Aufbau von Zellen. Da die Vorbereitung der Proben und das Aufnehmen der Bilder im Vergleich zu herk{\"o}mmlichen Methoden h{\"o}here Anforderungen stellt, mussten ihr Potential und ihre Zuverl{\"a}ssigkeit erst noch {\"u}berzeugend gezeigt werden. Bis vor kurzem wurde das Aufl{\"o}sungsverm{\"o}gen vor allem an Mikrotubuli gezeigt, deren filament{\"o}se Struktur allerdings schon in konfokalen Bildern zu erkennen ist. Deswegen wurde in dieser Dissertation der Kernporenkomplex (NPC), dessen Struktur in der konventionellen Fluoreszenzmikroskopie nicht aufl{\"o}sbar ist, als Modellstruktur f{\"u}r die hochaufl{\"o}sende Fluoreszenzmikroskopie eingef{\"u}hrt. Dazu wurden Kernporenkomplexe aus Kernh{\"u}llen von Xenopus laevis Oocyten mit dSTORM (direct stochastic optical reconstruction microscopy), einer Methode der Lokalisationsmikroskopie, hochaufgel{\"o}st. Damit konnte nun erstmals die Achtfachsymmetrie dieses Proteinkomplexes lichtmikroskopisch dargestellt werden. Desweiteren konnte der Zentralkanal mit einem Durchmesser von ca. 40 nm aufgel{\"o}st werden. Die Daten eigneten sich außerdem f{\"u}r eine automatisierte Bildanalyse nach dem sogenannten "particle averaging" - einer aus der Elektronenmikroskopie bekannten Methode, um eine Durchschnittsstruktur zu ermitteln. Dar{\"u}ber hinaus wurden Zweifach-F{\"a}rbungen von NPCs benutzt, um verschiedene Ans{\"a}tze f{\"u}r Zweifarben-Aufnahmen mit dSTORM zu testen. Neben dem mittlerweile standardm{\"a}ßig benutzten, sequentiellen Ansatz mit zwei spektral getrennten Farbstoffen, wurde auch ein simultaner Ansatz mit zwei spektral {\"u}berlappenden Farbstoffen erfolgreich angewandt. Auch f{\"u}r 3D-Messungen mit den Ans{\"a}tzen Biplane und Astigmatismus eignete sich die Markierung der Kernh{\"u}lle. Hier wurden jedoch A6-Zellen benutzt und die Kr{\"u}mmung des Zellkerns {\"u}ber die gef{\"a}rbten Kernporen dargestellt. dSTORM-Messungen k{\"o}nnen nicht nur an fixierten, sondern auch in lebenden Zellen durchgef{\"u}hrt werden. Hierzu eignen sich vor allem sehr immobile Proteine, wie H2B oder Lamin C. Anhand von SNAP-Tag- und Halo-Tag-Konstrukten konnte gezeigt werden, dass sich kommerziell erh{\"a}ltliche, organische Farbstoffe auch in endogener zellul{\"a}rer Umgebung schalten lassen, wodurch Lebendzell-Aufnahmen mit dSTORM m{\"o}glich sind. Ein weiterer Teil dieser Arbeit befasst sich mit korrelativen Aufnahmen aus dSTORM und Rasterelektronenmikroskopie (SEM). Hierzu wurden Xenopus laevis Kernh{\"u}llen zuerst mit dSTORM hochaufgel{\"o}st und danach f{\"u}r die EM pr{\"a}pariert. Anschließend wurden zugeh{\"o}rige Bereiche am Rasterelektronenmikroskop aufgenommen. Mit den erhaltenen korrelativen Bildern konnte gezeigt werden, dass sich dSTORM und SEM bei geeigneten Proben durchaus kombinieren lassen. Proteine k{\"o}nnen somit spezifisch markiert und im Rahmen ihrer strukturellen Umgebung mit nahezu molekularer Aufl{\"o}sung dargestellt werden. Da hochwertige Aufnahmen eine ausgereifte Probenpr{\"a}paration voraussetzen, darf deren Etablierung nicht zu kurz kommen. Unter dieser Pr{\"a}misse wurde ein optimiertes Markierungsprotokoll mit dem Namen ClickOx entwickelt. Mit ClickOx bleibt bei der kupferkatalysierten Azid-Alkin-Cycloaddition die Feinstruktur von Aktinfilamenten, sowie die Fluoreszenz fluoreszierender Proteine, deutlich sichtbar erhalten. W{\"a}hrend bei den klassischen Click-Protokollen auf Grund der Entstehung von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS) feine zellul{\"a}re Strukturen, wie Aktinfilamente, angegriffen oder zerst{\"o}rt werden, sch{\"u}tzt das neue Protokoll mit enzymatischem Sauerstoffentzug Proteine und somit Strukturen vor Reaktionen mit ROS. Das unterstreicht, wie wichtig es ist auch sogenannte "etablierte" Protokolle weiterzuentwickeln, denn bestimmte Nebeneffekte in Pr{\"a}parationen werden unter Umst{\"a}nden erstmals in der Hochaufl{\"o}sung sichtbar. Ein weiterer Aspekt war die Untersuchung des Einflusses von D1 auf die Chromatinorganisation. Mit verschiedenen mikroskopischen Methoden konnten Hinweise auf eine m{\"o}gliche DNA-Cross-Linking-F{\"a}higkeit dieses Proteins gesammelt werden. Hier wurde die Einzelmolek{\"u}linformation der dSTORM-Filme genutzt, um unterschiedliche Grade von DNA- bzw. Chromatin-Akkumulation zu vergleichen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass wildtypisches D1 DNA vernetzen kann. Dies erfolgt {\"u}ber die sogenannten AT-Haken-Motive. Sobald diese alle durch Mutation funktionsunf{\"a}hig gemacht werden - wie bei der verwendeten R10xG-Mutante - l{\"a}sst sich keine Akkumulation der DNA mehr beobachten. Neben der Chromatinaggregation durch D1-Expression konnte in FRAP-Experimenten gezeigt werden, dass nur die "echten" AT-Haken eine hohe Affinit{\"a}t zum Chromatin aufweisen, die sogenannten "potentiellen" hingegen nicht.},
  subject      = {Fluoreszenzmikroskopie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{AppeltMenzel2016,
  author    = {Appelt-Menzel, Antje},
  title     = {Etablierung und Qualifizierung eines humanen Blut-Hirn-Schranken-Modells unter Verwendung von induziert pluripotenten und multipotenten Stammzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-134646},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) stellt eine der dichtesten und wichtigsten Barrieren zwischen Blutzirkulation und Zentralnervensystem (ZNS) dar. Sie besteht aus spezialisierten Endothelzellen, welche die zerebralen Kapillaren auskleiden und durch sehr dichte Tight Junctions (TJs) miteinander verbunden sind. Weitere Komponenten der dynamischen Blut-Hirn-Schrankenbarriere stellen Perizyten, Astrozyten, Neurone und Mikrogliazellen dar, welche zusammen mit der extrazellul{\"a}ren Matrix der Basalmembran der Gehirnkapillaren und den zuvor genannten Endothelzellen ein komplexes regulatorisches System, die so genannte neurovaskul{\"a}re Einheit bilden (Hawkins und Davis 2005). Die Hauptfunktionen der BHS lassen sich in drei Untergruppen untergliedern, die physikalische, metabolische und Transport-Barriere (Neuhaus und Noe 2010). Haupts{\"a}chlich dient die BHS der Aufrechterhaltung der Hom{\"o}ostase des ZNS und dem Schutz vor neurotoxischen Substanzen sowie Pathogenen, wie Bakterien und Viren. Zudem ist sie auch f{\"u}r die Versorgung der Neuronen mit N{\"a}hrstoffen und regulierenden Substanzen sowie den Efflux von Stoffwechselendprodukten des ZNS zur{\"u}ck ins Blut verantwortlich. F{\"u}r die Entwicklung von Medikamenten zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen, wie Morbus Alzheimer, Morbus Parkinson und Multiple Sklerose oder Gehirntumoren, stellt die Dichtigkeit der BHS gegen{\"u}ber Substanzen und die hohe metabolische Aktivit{\"a}t der Endothelzellen aber ein großes Problem dar. Viele Medikamente sind nicht in der Lage in ausreichender Konzentration die BHS zu {\"u}berwinden, um an ihren Wirkort zu gelangen oder werden vor dem Transport metabolisiert und die Wirksamkeit dadurch eingeschr{\"a}nkt. Weiterhin spielen auch Defekte der BHS eine entscheidende Rolle in der Beeinflussung der Pathogenese vieler ZNS-Erkrankungen. Aufgrund des hohen Bedarfs an geeigneten Testsystemen in der Grundlagen- sowie pr{\"a}klinischen Forschung f{\"u}r Medikamentenentwicklung und Infektionsstudien wurden eine Vielzahl unterschiedlicher BHS-Modelle entwickelt. Neben in silico-, azellul{\"a}ren in vitro- und in vivo-Modellen sind auch zahlreiche zellbasierte Modelle der BHS entwickelt worden. Standardisierte Modelle auf Basis immortalisierter Zelllinien jedoch weisen nur eine inhomogene TJ-Expression auf und verf{\"u}gen meist {\"u}ber eine geringe Barriereintegrit{\"a}t, erfasst {\"u}ber transendotheliale elektrische Widerst{\"a}nde (TEER) unter 150 · cm2 (Deli et al. 2005). Im Vergleich dazu wurden in Tierexperimenten TEER-Werte von mehr als 1500 · cm2 an der BHS gemessen (Butt et al. 1990; Crone und Olesen 1982). Die Verf{\"u}gbarkeit humaner prim{\"a}rer BHS-Zellen ist sehr limitiert und ihr Einsatz nicht nur im Hinblick auf ethische Aspekte bedenklich. Humane Gehirnzellen k{\"o}nnen z. B. aus Biopsie- oder Autopsiematerial von Patienten mit Epilepsie oder Gehirntumoren isoliert werden. Allerdings besteht hier das Risiko, dass die isolierten Zellen krankheitsbedingt ver{\"a}ndert sind, was die Eigenschaften der BHS-Modelle erheblich beeinflussen kann. Eine Alternative, die diese Probleme umgeht, ist die Verwendung von humanen induziert pluripotenten Stammzellen (hiPSCs), um standardisierte humane BHS-Modelle unter reproduzierbaren Bedingungen bereitzustellen. Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, hiPSCs in vitro nach etablierten und standardisierten Methoden in Endothelzellen der BHS, neurale Stammzellen (hiPS-NSCs) sowie Astrozyten (hiPS-A) zu differenzieren (Lippmann et al. 2012; Lippmann et al. 2014; Wilson et al. 2015; Yan et al. 2013;Reinhardt et al. 2013) und zum Aufbau der Modelle einzusetzen. Die Endothelzellen wurden mit Hilfe protein- und genbasierter Nachweismethoden auf das Vorhandensein von endothelzellspezifischen TJ-Markern sowie spezifischen Transportern untersucht und funktionell charakterisiert. Die Kryokonservierung der hiPS-EC-Progenitoren, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelt wurde, erm{\"o}glicht eine gr{\"o}ßere r{\"a}umliche und zeitliche Flexibilit{\"a}t beim Arbeiten mit den stammzellbasierten Modellen sowie das Anlegen standardisierter Zellbanken. Weiterhin wurden multipotente NSCs aus fetalen Gehirnbiopsien isoliert (fNSCs) und als Kontrollkulturen zu den hiPS-NSCs f{\"u}r den Aufbau von BHS-Modellen eingesetzt. Mit dem Ziel die in vivo-BHS bestm{\"o}glich zu imitieren und die Modelleigenschaften zu optimieren, wurde ein Set aus zehn unterschiedlichen BHS-Modellen basierend auf prim{\"a}ren Zellen, hiPSCs und fNSCs analysiert. Der Aufbau der BHS-Modelle erfolgte unter Verwendung von Transwellsystemen. Durch die systematische Untersuchung des Einflusses der unterschiedlichen Zelltypen der neurovaskul{\"a}ren Einheit auf die Barriereintegrit{\"a}t und Genexpression des BHS-Endothels, konnten die Quadrupel-Kulturen mit Perizyten, Astrozyten und hiPS-NSCs als die Kultur mit den physiologischsten Eigenschaften identifiziert werden. Auf Grund der signifikant erh{\"o}hten TEER-Werte von bis zu 2500 · cm2 und einer um mindestens 1,5-fachen Steigerung der Genexpression BHSrelevanter Transporter und TJ-Molek{\"u}le gegen{\"u}ber den Monokulturen, wurden diese Modelle f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Studien ausgew{\"a}hlt. Das Vorhandensein eines komplexen, in vivo-{\"a}hnlichen TJ-Netzwerkes, bestehend aus Occludin, Claudin 1, 3, 4 und 5, konnte mittels quantitativer Realtime-PCR, Western Blot sowie ultrastruktureller Analyse in der Gefrierbruch- und Raster-Elektronenmikroskopie nachgewiesen werden. Neben der Begrenzung der parazellul{\"a}ren Permeabilit{\"a}t, welche {\"u}ber die geringe Permeation von FITC-Dextran (4 kDa und 40 kDa), Fluoreszein und Lucifer Yellow nachgewiesen wurde, stellt die BHS ebenfalls eine Barriere f{\"u}r den transzellul{\"a}ren Transport von Substanzen dar. Eine Beurteilung der Modelle hinsichtlich der Qualifikation f{\"u}r die Nutzung im Wirkstoffscreening wurde mit Hilfe von Transportversuchen unter dem Einsatz von BHS-relevanten Referenzsubstanzen durchgef{\"u}hrt. Die Klassifikation der Testsubstanzen erfolgte analog ihrer Permeationsgeschwindigkeiten: Diazepam und Koffein gelten als schnell transportierte Wirkstoffe, Ibuprofen, Celecoxib und Diclofenac werden mit einer mittleren Geschwindigkeit {\"u}ber die BHS transportiert und Loratadin sowie Rhodamin 123 sind langsam permeierende Substanzen. Innerhalb der Versuche mit den Quadrupelkulturen wurde diese Reihenfolge best{\"a}tigt, lediglich f{\"u}r Koffein wurde ein signifikant niedrigerer Permeationskoeffizient verglichen mit der Monokultur erzielt. Der Einsatz der hiPSC-Technologie erm{\"o}glicht es zudem, aus einer Stammzelllinie große Mengen an humanen somatischen Zelltypen zu generieren und f{\"u}r gezielte Anwendungen bereitzustellen. Es konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass mit Hilfe eines eigens f{\"u}r diese Zwecke konstruierten R{\"u}hrreaktorsystems eine reproduzierbare Expansion der hiPSCs unter definierten Bedingungen erm{\"o}glicht wurde. Basierend auf dieser Grundlage ist nun ein Hochdurchsatz-Screening von Medikamenten denkbar. Die in dieser Arbeit pr{\"a}sentierten Daten belegen die Etablierung eines stammzellbasierten in vitro- Quadrupelmodels der humanen BHS, welches {\"u}ber in vivo-{\"a}hnliche Eigenschaften verf{\"u}gt. Die Anforderungen, die an humane BHS-Modelle gestellt werden, wie die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, eine angemessene Charakterisierung, welche die Untersuchung der Permeabilit{\"a}t von Referenzsubstanzen einschließt, die Analyse der Expression von BHS-relevanten Transportermolek{\"u}len sowie die solide und physiologische Morphologie der Zellen, wurden erf{\"u}llt. Das etablierte BHS-Modell kann in der Pharmaindustrie f{\"u}r die Entwicklung von Medikamenten eingesetzt werden. Ausreichend qualifizierte Modelle k{\"o}nnen hier in der pr{\"a}klinischen Forschung genutzt werden, um Toxizit{\"a}ts- und Transportstudien an neu entwickelten Substanzen durchzuf{\"u}hren und eine bessere in vitro-in vivo-Korrelation der Ergebnisse zu erm{\"o}glichen oder Mechanismen zu entwickeln, um die BHS-Barriere gezielt zu {\"u}berwinden.},
  subject      = {Blut-Hirn-Schranke},
  language  = {de}
}
@phdthesis{KuhngebBach2015,
  author    = {Kuhn [geb. Bach], Julia Elisa},
  title     = {Design und Etablierung von Next Generation Sequencing-Methoden zur Diagnostik verschiedener Erbkrankheiten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116854},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Innerhalb des letzten Jahrzehnts entstanden zahlreiche neue Anreicherungs- und Sequenzier-technologien der zweiten (und dritten) Generation, die in rasantem Tempo weiterentwickelt und schon jetzt in vielen Bereichen als neuer Goldstandard f{\"u}r molekulargenetische For-schung und Diagnostik angesehen werden. Als Hochdurchsatz-Verfahren erm{\"o}glichen diese Next Generation Sequencing-Methoden (NGS) in immer k{\"u}rzerer Zeit die parallele Analyse zahlreicher Proben und immer gr{\"o}ßerer Zielregionen bis hin zum ganzen Genom und f{\"u}hrten in der Humangenetik dadurch zu Forschungsans{\"a}tzen in neuen Dimensionen. In dieser Doktorarbeit, die im molekulargenetischen Diagnostik-Labor der Humangenetik W{\"u}rzburg durchgef{\"u}hrt wurde, wurden in f{\"u}nf Projekten NGS-Ans{\"a}tze unterschiedlicher Stufen bzw. Gr{\"o}ßenordnungen f{\"u}r verschiedene erblich bedingte Erkrankungen konzipiert und etabliert und in Forschungsprojekten sowie der Routinediagnostik eingesetzt. Dabei wurden verschiedene Methoden zur Anreicherung der Zielsequenzen und zur NGS-Sequenzierung erprobt und auf ihre Effizienz beurteilt. Die Ergebnisse des NGS und darauf basierender Nachweis-Experimente wurden in sieben Ver{\"o}ffentlichungen dokumentiert, auf denen diese Dissertation aufbaut. In den drei ersten Projekten wurden das Access Array-System (Fluidigm) zur Anreicherung der Zielsequenzen und der GS Junior (Roche) zur Erzeugung der Sequenzen verwendet. In Projekt 1 wurde COL4A6 als neues Kandidatengen f{\"u}r nicht-syndromale H{\"o}rst{\"o}rungen identifiziert. Um m{\"o}gliche weitere Mutationstr{\"a}ger zu detektieren, wurde erfolgreich ein kleiner NGS-Ansatz f{\"u}r das z{\"u}gige Screening dieses Gens bei knapp 100 weiteren Patienten etabliert. Diese und weitere Ergebnisse best{\"a}tigten die Kausalit{\"a}t der COL4A6-Mutation eines Index-Patienten mit schwerer, X-chromosomal-rezessiver H{\"o}rst{\"o}rung. Ein geeigneter NGS-Ansatz f{\"u}r die Analyse des großen RYR1-Gens wurde in Projekt 2 ge-sucht. Der erste Ansatz mit Access Array-System und GS Junior f{\"u}hrte zwar bei 39 von 87 Patienten mit Maligner Hyperthermie und/oder Central Core Disease zu dem Auffinden einer (potentiell) pathogenen Variante, allerdings mit hohen Ausfallquoten. Mit der zweiten Methode (Anreicherung: SureSelect-System custom design, Agilent; Sequenzierung: HiSeq, Illumina) wurden neben RYR1 noch 63 weitere Gene analysiert, was zu deutlich besseren Ergebnissen und vier Mutationsfunden f{\"u}hrte. Projekt 3 beinhaltete die Etablierung zwei kleiner Panels f{\"u}r Muskelkrankheiten. Ein Panel f{\"u}r drei Gene f{\"u}r Gliederg{\"u}rteldystrophien wurde sogar erfolgreich in die akkreditierte Rou-tinediagnostik {\"u}bernommen. Mit dem zweiten Panel f{\"u}r acht Kandidatengene myofibrill{\"a}rer Myopathien (MFM) wurde u.a. eine neue Mutation im BAG3-Gen identifiziert. Das Exom eines MFM-Patienten wurde in Projekt 4 nach Anreicherung mit dem SureSelect-System (Agilent) auf dem HiSeq (Illumina) sequenziert. Nach Auswertung und Beurteilung der identifizierten Varianten wurde ein neuer Erbgang f{\"u}r Myotilinopathien entdeckt. Verschiedene Nachweisexperimente best{\"a}tigten die Kausalit{\"a}t der Mutation im Myotilin-Gen. In Projekt 5 wurde die komplette genomische Sequenz des F8-Gens nach tiefen intronischen Mutationen bei H{\"a}mophilie-Patienten abgesucht (Anreicherung SureSelect custom design, Agilent; Sequenzierung MiSeq, Illumina). Bei jedem der analysierten Patienten konnte min-destens eine verd{\"a}chtige Variante identifiziert werden, die zu ver{\"a}ndertem Spleißverhalten f{\"u}hren k{\"o}nnte. Drei Mutationen waren schon durch Publikationen bekannt, bei einer weite-ren konnten in vitro-Spleißanalysen die Kausalit{\"a}t best{\"a}tigen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die zur Verf{\"u}gung stehenden Methoden zur An-reicherung von Zielsequenzen aus dem menschlichen Genom und zu deren Sequenzierung je nach Komplexit{\"a}t der Fragestellung, d.h. der Anzahl und Gr{\"o}ße der Gene sowie der Anzahl der zu untersuchenden Proben, sinnvoll und effizient kombiniert werden k{\"o}nnen. Im Verlauf der Arbeit haben sich die NGS-Techniken rasant weiterentwickelt. So sind PCR-basierte Ans{\"a}tze zur Anreicherung der Zielsequenzen f{\"u}r die meisten Anwendungen von hybridisierungs-basierten Methoden verdr{\"a}ngt worden. Von den urspr{\"u}nglich drei konkur-rierenden Verfahren zur Hochdurchsatzsequenzierung hat sich die Methode des „sequen-cing-by-synthesis" (Illumina) weitgehend durchgesetzt. Diese Entwicklung spiegelt sich auch in den w{\"a}hrend dieser Arbeit erhobenen Daten wider.},
  subject      = {Diagnostik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Brockmann2015,
  author    = {Brockmann, Markus},
  title     = {Inhibition von Aurora-A als neue Therapiestrategie gegen MYCN-amplifizierte Neuroblastome},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-135951},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Im Neuroblastom ist die Amplifikation des MYCN-Gens, das f{\"u}r den Transkriptionsfaktor N-Myc kodiert, der klinisch bedeutendste Faktor f{\"u}r eine schlechte Prognose. Als Mitglied der onkogenen Myc-Familie induziert N-Myc die Expression von Genen, die in vielen biologischen Prozessen wie Metabolismus, Zellzyklusprogression, Zellwachstum und Apoptose eine wichtige Rolle spielen. Die Deregulation der MYCN-Expression f{\"u}hrt zu einem charakteristischen Genexpressionsprofil und einem aggressiven Phenotyp in den Tumorzellen. In normalen neuronalen Vorl{\"a}uferzellen wird N-Myc gew{\"o}hnlich sehr schnell proteasomal abgebaut. W{\"a}hrend der Mitose wird N-Myc an Serin 62 phosphoryliert. Diese Phosphorylierung dient als Erkennungssignal f{\"u}r die Kinase GSK3β, die die Phosphorylierung an Threonin 58 katalysiert. Das Phosphodegron wird von Fbxw7, einer Komponente des E3-Ubiquitinligase-Komplex SCFFbxw7, erkannt. Die anschließende Ubiquitinierung induziert den proteasomalen Abbau des Proteins. Die Reduktion der N-Myc-Proteinlevel erm{\"o}glicht den neuronalen Vorl{\"a}uferzellen den Austritt aus dem Zellzyklus und f{\"u}hrt zu einer terminalen Differenzierung. In einem shRNA Screen konnte AURKA als essentielles Gen f{\"u}r die Proliferation MYCN-amplifizierter Neuroblastomzellen identifiziert werden. Eine Aurora-A-Depletion hatte jedoch keinen Einfluss auf das Wachstum nicht-amplifizierter Zellen. W{\"a}hrend dieser Doktorarbeit konnte gezeigt werden, dass Aurora-A speziell den Fbxw7-vermittelten Abbau verhindert und dadurch N-Myc stabilisiert. F{\"u}r die Stabilisierung ist zwar die Interaktion der beiden Proteine von entscheidender Bedeutung, {\"u}berraschenderweise spielt die Kinaseaktivit{\"a}t von Aurora-A jedoch keine Rolle. Zwei spezifische Aurora-A-Inhibitoren, MLN8054 und MLN8237, sind allerdings in der Lage, nicht nur die Kinaseaktivit{\"a}t zu hemmen, sondern auch die N-Myc-Proteinlevel zu reduzieren. Beide Molek{\"u}le induzieren eine Konformations{\"a}nderung in der Kinasedom{\"a}ne von Aurora-A. Diese ungew{\"o}hnliche strukturelle Ver{\"a}nderung hat zur Folge, dass der N-Myc/Aurora-A-Komplex dissoziiert und N-Myc mit Hilfe von Fbxw7 proteasomal abgebaut werden kann. In MYCN-amplifizierten Zellen f{\"u}hrt diese Reduktion an N-Myc zu einem Zellzyklusarrest in der G1-Phase. Die in vitro Daten konnten in einem transgenen Maus-Modell f{\"u}r das MYCN-amplifizierte Neuroblastom best{\"a}tigt werden. Die Behandlung mit MLN8054 und MLN8237 f{\"u}hrte in den Tumoren ebenfalls zu einer N-Myc-Reduktion. Dar{\"u}ber hinaus konnte ein prozentualer Anstieg an differenzierten Zellen, die vollst{\"a}ndige Tumorregression in der Mehrzahl der Neuroblastome und eine gesteigerte Lebenserwartung beobachtet werden. Insgesamt zeigen die in vitro und in vivo Daten, dass die spezifischen Aurora-A-Inhibitoren ein hohes therapeutisches Potential gegen das MYCN-amplifizierte Neuroblastom besitzen.},
  subject      = {N-Myc},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kirscher2014,
  author    = {Kirscher, Lorenz},
  title     = {Melanogene rekombinante Vaccinia-Viren als diagnostisches und therapeutisches Agenz zur Tumorbehandlung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-112074},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die g{\"a}ngigen therapeutischen Behandlungsmethoden f{\"u}r die verschiedensten Krebserkrankungen zeigen nach wie vor M{\"a}ngel bez{\"u}glich der Effizienz sowie zahlreiche Nebenwirkungen w{\"a}hrend und nach der Behandlung. Maßgeblich f{\"u}r diese Defizite ist die teilweise geringe Sensitivit{\"a}t der meisten konventionellen diagnostischen Systeme und damit einhergehend die oftmals zu sp{\"a}te Identifikation entarteter Gewebsbereiche. Zur L{\"o}sung dieser Problematik bieten onkolytische Vaccinia-Viren einen Ansatz, sowohl die Effizienz der Therapie wie auch die Diagnostik zu verbessern. In beiden F{\"a}llen sind die Tumorzell-spezifische Vermehrung der Viren und die M{\"o}glichkeit entscheidend, die Viren als Vektorsystem zur Expression therapeutischer oder diagnostischer Fremdgenkassetten zu nutzen. Um ein auf Vaccinia-Virus-basierendes Reportersystem zum diagnostischen Nachweis von Krebszellen mittels Tiefengewebs-Tomographie bereit zu stellen, wurden die f{\"u}r die murine Tyrosinase (mTyr) und das Tyrosinase-Helferprotein 1 (Tyrp1) kodierenden Gene in das Genom eines onkolytischen Vaccinia-Virus inseriert. Die Tyrosinase ist das Schl{\"u}sselenzym der Melaninsynthese. Bereits die solit{\"a}re Expression der Tyrosinase f{\"u}hrt in der transformierten Zelle zur Melaninproduktion. Das Tyrosinase-Helferprotein 1 ist an der Prozessierung und Stabilisierung der Tyrosinase beteiligt. Bereits in verschiedenen Studien konnte gezeigt werden, dass Melanin als Reportermolek{\"u}l f{\"u}r die Magnetresonanz sowie f{\"u}r die multispektrale optoakustische Tomographie einsetzbar ist. Es wurde deswegen angestrebt, die Kombination aus dem therapeutischen Potential des onkolytischen Vaccinia-Virus und der diagnostischen Anwendung des Melanins als Reporter auszunutzen. S{\"a}mtliche in dieser Arbeit aufgef{\"u}hrten rekombinanten Vaccinia-Viren (rVACV) wurden von der Firma Genelux Corporation zur Verf{\"u}gung gestellt und in dieser Arbeit hinsichtlich der therapeutischen Effizienz und des diagnostischen Potentials untersucht. In ersten Zellkultur-Versuchen wurde anhand verschiedener konstitutiv melanogener rVACV-Konstrukte festgestellt, dass die Kombination aus dem Vaccinia-Virus-spezifischen synthetic early/late Promotor und dem Enzym Tyrosinase (GLV-1h327) bzw. den Enzymen Tyrosinase und Tyrosinase-Helferprotein 1 (GLV-1h324) die h{\"o}chste Melaninsynthese-Rate zeigte. Anschließend wurde mittels der Bestimmung der spektralen Absorption und der Enzymaktivit{\"a}t der viral kodierten Melanin synthetisierenden Enzyme sowie mikroskopischer Analysen gezeigt, dass es mit diesen auf 8 Vaccinia-Virus-basierenden melanogenen Reportersystemen m{\"o}glich ist, die Melaninsynthese in nicht-melanogenen Zellen zu induzieren. Anhand elektronenmikroskopischer Untersuchungen in Zellkultur und ex vivo konnte gezeigt werden, dass die nach rVACV-Infektion stattfindende Melaninsynthese in den Lysosomen der Wirtszelle abl{\"a}uft. Eine Analyse der atomaren Zusammensetzung des viral vermittelten Melanins ergab, dass es sich um eine Mischform aus Eu- und Ph{\"a}omelanin handelt. Dieser Melanin-Mix {\"a}hnelte dem Melanin aus Haut und Augen, jedoch lagen an Melanin-gebundene Metallionen in erh{\"o}htem Maß vor...},
  subject      = {Melanin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Endt2015,
  author    = {Endt, Daniela},
  title     = {Fanconi An{\"a}mie : Entwicklung von h{\"a}matopoetischen Mosaiken sowie funktionelle Studien von FANCO (RAD51C) und FANCN (PALB2)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-127836},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Zur Wahrung der Genomstabilit{\"a}t entwickelten sich verschiedene Reparaturmechanismen, deren Defekte zu diversen Erkrankungen f{\"u}hren. Der 1927 erstmals beschriebenen Fanconi An{\"a}mie (FA) (Fanconi 1927) liegt eine fehlerhafte Reparatur der DNA-Doppelstrang-Quervernetzung zugrunde. Als Ursache wurden Defekte innerhalb des FA/BRCA-Weges lokalisiert, welche zur Chromosomeninstabilit{\"a}t f{\"u}hren. Das Krankheitsbild der autosomal rezessiven oder X-chromosomalen Erkrankung wird meist von kongenitalen Fehlbildungen, progressivem Knochenmarkversagen sowie bereits im jugendlichen Alter erh{\"o}hten Tumor-raten und An{\"a}mien gepr{\"a}gt. Bisher wurden Defekte in 19 verschiedenen Genen als urs{\"a}chlich f{\"u}r diese Erkrankung diskutiert. Anhand des betroffenen Gens k{\"o}nnen nur begrenzt R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Auspr{\"a}-gung des Ph{\"a}notyps geschlossen werden, vielmehr scheinen die Art der Mutation und deren Position im Gen mit der Schwere der Erkrankung zu korrelieren. Im Laufe der Zeit wurden immer mehr Patienten mit mild ausgepr{\"a}gtem Erkrankungsbild beobachtet. Eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung hierf{\"u}r liefern milde Mutationen, eine weitere das Vorhandensein von Mosaiken blutbildender Zellen. Zu letzterem f{\"u}hrt die Reversion einer der beiden Mutationen. Diese Art der „nat{\"u}rlichen Gentherapie" wurde bei 10-30\% der FA-Patienten beobachtet. Um die Entwicklung von Reversionen besser zu verstehen, erfolgte im Rahmen dieser Arbeit die Untersuchung verschiedener Zelllinien von 5 Patienten im Alter von 11 (Pat. 5) bis 33 (Pat. 4) Jahren. Die FA-A-Patienten 1 und 2 wurden bereits von Gross et al. 2002 als Mosaikpatienten beschrieben. F{\"u}r die weiteren Patienten f{\"u}hrten unterschiedliche Aspekte, wie normale Blutwerte, MMC-tolerante lympho-blastoide Zelllinien und gDNA-Analysen des Blutes zum Mosaikverdacht. N{\"a}here Analysen best{\"a}tigten f{\"u}r die FA-D2-Patienten (Pat. 4, 5) ebenfalls das Vorliegen einer Reversion in den Blutzellen. Allen Patienten gemein war die Reversion in Form einer R{\"u}ckmutation (Pat. 1: c.971T>G, Pat. 2: c.856 C>T, Pat. 4: c.3467-2A>G, Pat. 5: c.3707G>A), welche meist in einem oder in der N{\"a}he eines Mutationsmotives vorlag. Zur Einsch{\"a}tzung des Mosaikstatus in den Patientenblutzellen wurden, neben der meist mehrj{\"a}hrigen Be-obachtung der Blutwerte (Thrombo-, Mono-, Granulo-, Lymphozyten, H{\"a}moglobin), gDNA-, Chromoso-menbruch- und Zellzyklusanalysen durchgef{\"u}hrt. Chromosomenbruchanalysen von Metaphasen der T-Lymphozyten der Patienten 4 und 5 zeigten nach MMC-Behandlung die mosaik-typische bimodale Vertei-lung der Chromosomenbruchraten. Die nur moderat erh{\"o}hten Bruchraten in Metaphasen des Patienten 1 sprachen f{\"u}r eine starke Reversion. Zur besseren Absch{\"a}tzung des Mosaikstatus wurden Zellzyklusanaly-sen an Mischungsreihen aus FA- und nicht FA- Blut durchgef{\"u}hrt. Die Detektionsgrenze f{\"u}r FA-Mosaike lag bei einem Anteil von 30\% Zellen mit spontanem/MMC-induziertem G2-Phasen-Arrest. In Anlehnung an Mischungskurven wurden f{\"u}r die vier Patienten Reversionen von 0\% (Pat. 4) bis 90-95\% (Pat. 2) ange-nommen. Die gDNA-Analyse MACS-sortierter T-/B-Lympho-, Mono- und Granulozyten sowie von Fib-roblasten und lymphoblastoiden Zelllinien erm{\"o}glichte einen detaillierten Einblick in die Mosaikstatus auf molekularer Ebene. Wir fanden bei allen Patienten einen unterschiedlich stark ausgepr{\"a}gten Mosaikstatus ihrer Blutzellreihen. Tendenziell scheinen die Reversionsgrade mit der Zell-Lebensdauer korrelieren, hier-bei zeigen kurzlebige Zellen (Mono-, Granulo-, B-Lymphozyten) h{\"o}here Reversionsgrade als langlebige T-Lymphozyten. Das Auftreten von gleichen Reversionen in allen Zelllinien l{\"a}sst eine Reversion in einer gemeinsamen Vorl{\"a}uferzelle vermuten. Als Besonderheit fanden wir, unseren Erachtens erstmalig, eine komplette Reversion einer Knochenmark-Fibroblastenzelllinie (Pat. 1). H{\"a}ufig in Kultur stattfindende Re-versionen in lymphoblastoiden Zelllinien beobachteten wir f{\"u}r alle vier Patienten. Die Mosaikentstehung im Patientenblut konnte mit allen Methoden best{\"a}tigt werden. Jede Methode wies Vor- und Nachteile auf. Zur Absch{\"a}tzung der Mosaikstatus empfiehlt sich deshalb eine Kombination der Methoden. Ein weiteres Projekt besch{\"a}ftigte sich mit Interaktionen des FANCO (RAD51C) innerhalb der RAD51 Paraloge (RAD51B, -C, -D, XRCC2, XRCC3) und mit RAD51. Die Analysen erfolgten im Mammalian Two- und Three-Hybrid (M2H/M3H) System. Die Untersuchungen best{\"a}tigten die meisten der bisher detektierten Interaktionen, welche zur Ausbildung des RAD51C-XRCC3 Komplexes und des, aus den Subkomplexen RAD51B-RAD51C (BC) und RAD51D-XRCC2 (DX2) bestehenden, BCDX2-Komplex f{\"u}hren. Die M3H-Analysen weisen auf eine wichtige Rolle des RAD51B-Proteins bei der Auspr{\"a}gung dieses Komplexes hin. Es scheint die Ausbildung der RAD51C-RAD51D-Interaktion erst zu erm{\"o}glichen und zus{\"a}tzlich, anders als bisher beobachtet, auch mit XRCC2 zu interagieren. Diese Interaktion wiederum wird durch die Anwesenheit von RAD51D stark gef{\"o}rdert. Unsere M2H-/M3H-Beobachtungen weisen darauf hin, dass die Ausbildung der Subkomplexe f{\"u}r die Entstehung des BDCX2-Komplexes wichtig ist und dieser vermutlich als Ringstruktur vorliegt. Zus{\"a}tzlich fanden wir Hinweise auf m{\"o}gliche Wechselwir-kungen zwischen den BCDX2- und den XRCC3-Komplexproteinen. Aufgrund der Beteiligung der Protei-ne an der Doppelstrangl{\"a}sionsreparatur wurde die Auswirkung von MMC-induzierten DNA-Sch{\"a}den un-tersucht. Diese f{\"u}hrten innerhalb der Subkomplexe zu gegens{\"a}tzlichen {\"A}nderungen der Interaktionsinten-sit{\"a}t. W{\"a}hrend die Substanz im DX2-Komplex zum Sinken der Interaktionsst{\"a}rke f{\"u}hrte, erh{\"o}hte sich diese im BC-Komplex. Die in der Literatur beschriebene und charakterisierte RAD51C-FANCN-Interation war im M2H-Test nicht darstellbar. M{\"o}glicherweise w{\"u}rde diese jedoch durch die Anwesenheit eines drit-ten Proteins gef{\"o}rdert werden. Zus{\"a}tzlich wurde ein RAD51C-Protein, welches die Patientenmutation R258H enthielt, {\"u}berpr{\"u}ft. Es zeigte nur in der M3H-Analyse, mit pMRAD51D und nativem RAD51B, nach Behandlung mit MMC eine reduzierte Interaktionsst{\"a}rke im Vergleich zum Wildtyp. Dies unter-streicht einmal mehr die als hypomorph beschriebene Mutation des Proteins. Das dritte Projekt, die angestrebte Strukturaufkl{\"a}rung des RAD51C-Proteins erwies sich als schwierig. Eine f{\"u}r eine Kristallisation ausreichende Proteinmenge konnte, weder im E. coli-System noch in Insektenzellen oder in Co-Expression mit seinem Interaktionspartner XRCC3, isoliert und aufgereinigt werden. Elektro-phoretische Mobility Shift Assays des CX3-Proteinkomplexes mit DNA-Strukturen (ssDNA, Open Fork, 3'-/ 5'-{\"U}berhang-Struktur), zeigten eine Bevorzugung des 3'-{\"U}berhang-DNA-Substrates. Diese Art der Analyse k{\"o}nnte in weiterf{\"u}hrenden Analysen zur Absch{\"a}tzung der Auswirkung von Patientenmutationen herangezogen werden. bb},
  subject      = {Fanconi An{\"a}mie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Czakai2015,
  author    = {Czakai, Kristin Bernadette},
  title     = {Interaktionen des humanpathogenen Pilzes Aspergillus fumigatus mit dem angeborenen Immunsystem und Thrombozyten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117496},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Pilze sind in unserer Umwelt allgegenw{\"a}rtig und besiedeln im Fall von Candida albicans (C. albicans) sogar bei {\"u}ber 50\% der Menschen die Schleimh{\"a}ute, w{\"a}hrend Sporen von Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) t{\"a}glich {\"u}ber die Atmung in die Lunge des Menschen gelangen. Dennoch sind Erkrankungen, die durch diese zwei Pilze ausgel{\"o}st werden, bei gesunden Menschen selten. Ist jedoch das Immunsystem beeintr{\"a}chtigt, k{\"o}nnen diese Pilze zu systemischen und damit lebensbedrohlichen Erkrankungen wie der invasiven Aspergillose und der systemischen Candidiasis f{\"u}hren. F{\"u}r eine Verbesserung der Behandlung solcher Infektionen ist das genaue Verst{\"a}ndnis der Immunabwehrmechanismen entscheidend. Da A. fumigatus {\"u}ber die Lunge in den K{\"o}rper gelangt, wurden in dieser Arbeit die h{\"a}ufigsten Immunzellen der Lunge, die Makrophagen, und deren Immunantwort auf A. fumigatus untersucht. Parallel hierzu wurden dendritische Zellen (DCs) verwendet, die als Br{\"u}cke zwischen dem angeborenen und adaptiven Immunsystem wirken. Ein besonderes Augenmerk wurde hierbei auf A. fumigatus induzierte Genexpressions{\"a}nderungen und deren Regulationsmechanismen gelegt. Dabei wurden kurze, regulatorische RNAs, die sogenannten miRNAs, untersucht, die eine wichtige Rolle in der post-transkriptionalen Genregulation spielen. Bislang ist nur wenig {\"u}ber die miRNA-abh{\"a}ngigen Genregulationen in DCs, die auf eine Infektion mit A. fumigatus oder C. albicans reagieren, bekannt. Um alle durch A. fumigatus und C. albicans regulierten miRNAs zu identifizieren, wurden DCs mit A. fumigatus und C. albicans ko-kultiviert und anschließend eine Komplettsequenzierung der kurzen RNAs durchgef{\"u}hrt. Die Pilz-spezifische Induktion der miRNA-Regulation wurde zudem mit der miRNA-Regulation durch den bakteriellen Zellwandbestandteil Lipopolysaccharid verglichen. Durch die Stimulation mit Keimschl{\"a}uchen von A. fumigatus wurden die miRNAs miR-132-3p/5p, miR-155-5p, miR129-2-3p, miR-129-5p, miR-212-3p/5p und miR-9-5p in DCs induziert. Diese wurden ebenfalls durch C. albicans induziert, zudem noch die miRNAs miR-147a und miR-147b. Spezifisch f{\"u}r A. fumigatus war die Regulation der miR-129-2-3p. Neben dem miRNA-Profiling wurde auch das mRNA-Transkriptom {\"u}ber Microarrays analysiert und dadurch 18 potentielle Zielgene der Pilz-induzierten miRNAs identifiziert. Neben den Elementen der Translationsregulation wurden auch die Transkriptionsfaktoren untersucht. Als einziger unter den 60 regulierten Transkriptionsfaktoren zeigte KLF4 eine ver{\"a}nderte Expressionsrichtung in DCs, die mit Pilzen oder LPS behandelt waren. W{\"a}hrend die Stimulation mit LPS die Expression von KLF4 induzierte, wurde es durch die Pilze A. fumigatus und C. albicans reprimiert. In einer Untersuchung der unterschiedlichen A. fumigatus-Rezeptoren, wurde deren Einfluss auf die KLF4-Regulation gezeigt. W{\"a}hrend TLR4-Liganden KLF4 induzierten, f{\"u}hrten Liganden, die an die Rezeptoren TLR2/TLR1 und Dectin-1 binden, zu einer Reduktion von KLF4. Nach einem erfolgreich etablierten KLF4-knock-down mittels RNA-Interferenz wurden KLF4-Zielgene untersucht. W{\"a}hrend kein bzw. nur ein geringer Effekt auf die Genexpression von CCL2, RANTES, CXCL10 und TNF beobachtet wurde, sorgte der KLF4 knock-down f{\"u}r eine hoch signifikante Reduktion der IL6-Genexpression in LPS-stimulierten DCs. Um die KLF4-Regulation weiter zu untersuchen, wurde zudem eine weitere Zellpopulation des angeborenen Immunsystems, die Makrophagen, verwendet. Auch hier wurde die Immunantwort gegen A. fumigatus analysiert. Zudem wurde die Rolle der Thrombozyten als Immunmediatoren betrachtet. Zuerst wurde ein Zytokinprofil des pl{\"a}ttchenreichen Plasmas (PRP), das mit A. fumigatus stimuliert wurde, erstellt. In diesem konnte nur RANTES in hoher Konzentration nachgewiesen werden. Daraufhin wurde der Einfluss von PRP auf die Reifung von DCs, die Phagozytosef{\"a}higkeit von Makrophagen und DCs sowie der Einfluss von DCs und Makrophagen auf die metabolische Aktivit{\"a}t von A. fumigatus in An- und Abwesenheit von pl{\"a}ttchenreichem Plasma untersucht. Es konnte eine gering verst{\"a}rkte Reifung der DCs durch PRP gezeigt werden. Isolierte Thrombozyten konnten die Phagozytose von DCs steigern, w{\"a}hrend Makrophagen durch PRP verst{\"a}rkt Konidien phagozytierten. In einem genomweiten Transkriptomprofiling wurde die Immunantwort von DCs und Makrophagen verglichen. Zudem wurde untersucht, wie PRP die Immunantwort dieser Immunzellen beeinflusst. Es wurden 2 bzw. 24 Gene identifiziert, die signifikant in A. fumigatus-stimulierten DCs und Makrophagen reguliert waren. Hierbei wurde gezeigt, dass KLF4 durch die Zugabe von PRP herabreguliert wurde. Das zuvor beschriebene Zielgen IL6 wurde durch PRP in A. fumigatus-stimulierten DCs gegen{\"u}ber stimulierten DCs ohne PRP deutlich reduziert, wodurch sich eine immunmodulatorische F{\"a}higkeit des PRP zeigte. Die Induktion von IL-6, weiteren Zytokinen und der Reifemarker durch A. fumigatus in DCs wurden zudem in einem Booleschen Modell simuliert. Dieses Modell soll in Zukunft Vorhersagen {\"u}ber experimentelle Ergebnisse und dadurch eine optimale Versuchsvorbereitung erm{\"o}glichen.},
  subject      = {Aspergillus fumigatus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kuger2015,
  author    = {Kuger, Sebastian},
  title     = {Radiosensibilisierung humaner Tumorzelllinien unterschiedlicher Entit{\"a}ten durch den dualen PI3K/mTOR-Inhibitor NVP-BEZ235 alleine oder in Kombination mit dem MEK-Inhibitor AZD6244: Einfluss des Behandlungsschemas und der Hypoxie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-126715},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Eine wichtige Standardtherapie in der modernen Behandlung von Krebserkrankungen ist die Strahlentherapie, in welcher Tumorzellen mittels ionisierender Strahlung gesch{\"a}digt und abget{\"o}tet werden. Dabei soll die Sch{\"a}digung des umgebenden Normalgewebes m{\"o}glichst gering gehalten und trotzdem eine maximale Sch{\"a}digung des Tumorgewebes erreicht werden. Deshalb sind neue Strategien zur Steigerung der Radiosensitivit{\"a}t des Tumorgewebes sehr wichtig, die es erlauben, bei gleicher Dosis eine verst{\"a}rkte Strahlenantwort im Tumorgewebe zu erreichen. Hier kommen zunehmend sog. Radiosensibilisatoren zum Einsatz, die unter anderem onkogene Signalwege in den Tumorzellen inhibieren. Der PI3K/Akt/mTOR Signalweg stellt hierbei einen wichtigen Ansatzpunkt dar, da er in vielen Tumorentit{\"a}ten dereguliert vorliegt und diese Signalkaskade bekanntermaßen einen Einfluss auf die zellul{\"a}re Strahlensensitivit{\"a}t hat. Obwohl es f{\"u}r diesen Signalweg schon eine Reihe von Inhibitoren gibt, f{\"u}r die bereits neben einer anti-proliferativen Wirkung auch ein radiosensibilisierender Effekt nachgewiesen wurde (z.B. Wortmannin und Rapamycin), machten eine geringe Spezifit{\"a}t, starke Nebenwirkungen und negative R{\"u}ckkopplungsmechanismen im Signalweg, die die Wirkung des Inhibitors kompensieren, die Entwicklung neuer Inhibitoren notwendig. Das Imidazoquinolinderivat NVP-BEZ235 inhibiert den PI3K/Akt/mTOR Signalweg an mehreren Stellen gleichzeitig, indem es kompetitiv zu ATP das katalytische Zentrum von PI3K und mTOR blockiert. F{\"u}r diesen kleinmolekularen, dualen Inhibitor gibt es bereits erste vielversprechende Forschungsergebnisse hinsichtlich einer radiosensibilisierenden Wirkung, allerdings sind die zugrunde liegenden molekularbiologischen Mechanismen noch nicht vollst{\"a}ndig gekl{\"a}rt. Deshalb war das Ziel der vorliegenden Dissertation, in drei Teilprojekten mehrere Aspekte der NVP-BEZ235-induzierten Radiosensibilisierung aufzukl{\"a}ren: a) Einfluss des Behandlungsschemas f{\"u}r NVP-BEZ235 in vier Glioblastomzelllinien mit unterschiedlichem PTEN und TP53 Mutationsstatus, b) Einfluss der Sauerstoffversorgung (Hypoxie, Normoxie, reoxygeniert nach Bestrahlung) auf die strahlensensibilisierende Wirkung von NVP-BEZ235 in zwei Mammakarzinomzelllinien, c) gleichzeitige Inhibierung des MAPK Signalwegs durch AZD6244 und der PI3K/Akt/mTOR Signalkaskade durch NVP-BEZ235 in zwei Zelllinien mit unter-schiedlichem Mutationsstatus aus verschiedenen Tumorentit{\"a}ten, um synergistische Effekte zu untersuchen. Um diese Fragestellungen zu beantworten, wurde im Rahmen - 142 - der Dissertation eine Auswahl an humanen Tumorzelllinien mit unterschiedlich deregulierten Signalwegen bearbeitet. Dabei wurde die Expression von Schl{\"u}sselproteinen der MAPK/Erk und der PI3K/Akt/mTOR Signalwege analysiert und mit zellbiologischen Daten verschiedener ph{\"a}notypischer Endpunkte nach Inhibitor Behandlung und Bestrahlung integriert (Proliferationsrate, klonogenes {\"U}berleben, Zellzyklusaberrationen, DNS-Sch{\"a}den und -Reparatur, Zelltod und Autophagie). Im Teilprojekt zum Behandlungsschema der NVP-BEZ235 Inhibierung und Bestrahlung konnte in vier Glioblastomzelllinien mit Behandlungsschema I (NVP-BEZ235 Behandlung 24 Stunden vor Bestrahlung) kein radiosensibilisierender Effekt hinsichtlich klonogenem {\"U}berleben nachgewiesen werden, wohingegen Behandlungsschema II (NVP-BEZ235 Behandlung 1 h vor und im Anschluss an die Bestrahlung) unabh{\"a}ngig vom Mutationsstatus in allen vier Zelllinien eine starke Radiosensibilisierung bewirkte. Auf molekularer Ebene war zwischen beiden Behandlungsschemata f{\"u}r das antiapoptotische Protein Akt ein großer Unterschied zu beobachten, welches bei Behandlung nach Schema I zum Zeitpunkt der Bestrahlung {\"u}beraktiviert, nach Behandlung mit Schema II hingegen inhibiert war. Weiterhin resultierte Behandlungsschema I in einem erh{\"o}hten Anteil der Zellen in der radioresistenteren G1-Phase des Zellzyklus zum Zeit-punkt der Bestrahlung. Behandlungsschema II f{\"u}hrte hingegen nach Bestrahlung zu einer verminderten Expression des Reparaturproteins Rad51 und damit zu verminderter DNS-Schadensreparatur und schließlich zu einem stabilen Arrest in der G2/M-Phase des Zellzyklus sowie zu verst{\"a}rkter Apoptose (erh{\"o}hte Spaltung von PARP, erh{\"o}hter Anteil hypodiploider Zellen). Somit zeigen diese Ergebnisse, dass unabh{\"a}ngig vom PTEN und TP53 Mutationsstatus eine Radiosensibilisierung nur durch das Behandlungsschema II erreicht werden konnte. Ferner deuten die Ergebnisse der Proteinexpression darauf hin, dass durch NVP-BEZ235 ein negativer R{\"u}ckkopplungsmechanismus ausgel{\"o}st wird, wodurch die PI3K/Akt/mTOR Signalkaskade 24h nach Zugabe des Inhibitors aktiviert und synergistische Effekte mit ionisierender Bestrahlung aufgehoben wurden. Im Teilprojekt zur Abh{\"a}ngigkeit der NVP-BEZ235 Inhibition vom Sauerstoffgehalt wurden in den beiden Brustkrebszelllinien MCF-7 (ER-positiv) und TN MDA-MB-231 (TP53 mutiert) normoxische, hypoxische und nach Bestrahlung reoxygenierte Kulturbedingungen im Hinblick auf die Koloniebildungsf{\"a}higkeit nach NVP-BEZ235 Behandlung und Bestrahlung untersucht. Die beobachtete Radiosensibilisierung war unter allen getesteten Bedingungen auf gleichem Niveau. In beiden Zelllinien bewirkte NVP-BEZ235 eine Inhibition des antiapoptotischen HIF-1α Proteins, eine stabile Inaktivierung des PI3K/Akt/mTOR Signalweges und eine Aktivierung der Autophagie. Nach Bestrahlung waren zudem erh{\"o}hte residuale DNS-Sch{\"a}den und ein stabiler Arrest in der G2/M-Phase des Zellzyklus unter allen Oxygenierungsbedingungen in beiden Zelllinien zu beobachten. Eine Apoptose Induktion (Spaltung von PARP, hypodiploide Zellen) trat nur in der TP53 wildtypischen MCF-7 Zelllinie nach NVP-BEZ235 Behandlung auf. Somit konnte in beiden Zelllinien in allen pathophysiologisch relevanten Oxygenierungszust{\"a}nden eine sauerstoffunabh{\"a}ngige Radiosensibilisierung durch NVP-BEZ235 gezeigt werden. Der bisher nicht erforschte Aspekt zur synergistischen Wirkung des MEK Inhibitors AZD6244 und des dualen PI3K/Akt/mTOR Inhibitors NVP-BEZ235 nach Bestrahlung wurde an der Glioblastomzelllinie SNB19 und der Lungenkarzinomzelllinie A549 anhand der Koloniebildungsf{\"a}higkeit der behandelten Zellen untersucht. Eine Behandlung mit dem MEK Inhibitor bewirkte lediglich eine moderate Radiosensibilisierung, wohin-gegen der duale PI3K/Akt/mTOR Inhibitor beide Zelllinien in st{\"a}rkerem Maße sensibilisierte. Eine Kombination beider Inhibitoren resultierte bei keiner Zelllinie in einer Verst{\"a}rkung der durch NVP-BEZ235 induzierten Radiosensibilisierung. Eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung f{\"u}r die fehlende Synergie im Bezug auf die Radiosensibilisierung k{\"o}nnen die gegens{\"a}tzlichen Effekte der beiden Inhibitoren auf den Zellzyklus sein. Auf Proteinebene f{\"u}hrte eine simultane Behandlung mit beiden Substanzen zur Inhibition beider Signalwege. Dar{\"u}ber hinaus war in SNB19 Zellen eine verst{\"a}rkte Dephosphorylierung von Rb und ein erh{\"o}hter Anteil an G1-Phase Zellen bei kombinierter Gabe der Inhibitoren zu beobachten. Im Rahmen dieser Arbeit konnte somit die radiosensibilisierende Wirkung von NVP-BEZ235 in Abh{\"a}ngigkeit vom Behandlungsschema gezeigt werden. Ferner wurde nachgewiesen, dass die Radiosensibilisierung unabh{\"a}ngig von der Sauerstoffversorgung sowie von den PTEN und TP53 Mutationsstatus der Tumorzellen ist. Die kombinierte Inhibition der MAPK und PI3K/Akt/mTOR Signalwege resultierte zwar in einem verst{\"a}rkten zytostatischen, aber nicht in einem verst{\"a}rkten radiosensibilisierenden Effekt. Da allerdings eine große Anzahl verschiedener Inhibitoren der MAPK/Erk und der PI3K/Akt/mTOR Signalkaskade verf{\"u}gbar sind, sollte die kombinatorische Inhibition dieser Signalwege systematisch weiter verfolgt werden. Die vorliegende Arbeit liefert auch weitere grundlegende Erkenntnisse zu den molekularen Mechanismen der Radiosensibilisierung durch NVP-BEZ235, die auch auf Verkn{\"u}pfungen und Wechselwirkungen mit anderen als den bisher bekannten Proteinen hindeuten, die f{\"u}r jeden Inhibitor aufgekl{\"a}rt werden m{\"u}ssen, um eine effektive radiosensibilisierende Wirkung vorher-sagen zu k{\"o}nnen.},
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