TY  - INPR
A1  - Auerhammer, Nina
A1  - Schulz, Alexander
A1  - Schmiedel, Alexander
A1  - Holzapfel, Marco
A1  - Hoche, Joscha
A1  - Röhr, Merle I. S.
A1  - Mitric, Roland
A1  - Lambert, Christoph
T1  - Dynamic exciton localisation in a pyrene-BODIPY-pyrene dye conjugate
T2  - Physical Chemistry Chemical Physics
N2  - The photophysics of a molecular triad consisting of a BODIPY dye and two pyrene chromophores attached in 2-position are investigated by steady state and fs-time resolved transient absorption spectroscopy as well as by field induced surface hopping (FISH) simulations. While the steady state measurements indicate moderate chromophore interactions within the triad, the time resolved measurements show upon pyrene excitation a delocalised excited state which localises onto the BODIPY chromophore with a time constant of 0.12 ps. This could either be interpreted as an internal conversion process within the excitonically coupled chromophores or as an energy transfer from the pyrenes to the BODIPY dye. The analysis of FISH-trajectories reveals an oscillatory behaviour where the excitation hops between the pyrene units and the BODIPY dye several times until finally they become localised on the BODIPY chromophore within 100 fs. This is accompanied by an ultrafast nonradiative relaxation within the excitonic manifold mediated by the nonadiabatic coupling. Averaging over an ensemble of trajectories allowed us to simulate the electronic state population dynamics and determine the time constants for the nonradiative transitions that mediate the ultrafast energy transfer and exciton localisation on BODIPY.
KW  - Exciton localization dynamics
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-198718
UR  - https://doi.org/10.1039/C9CP00908F
N1  - Accepted manuscript
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Pauls, Dennis
A1  - Hamarat, Yasmin
A1  - Trufasu, Luisa
A1  - Schendzielorz, Tim M.
A1  - Gramlich, Gertrud
A1  - Kahnt, Jörg
A1  - Vanselow, Jens
A1  - Schlosser, Andreas
A1  - Wegener, Christian
T1  - Drosophila carboxypeptidase D (SILVER) is a key enzyme in neuropeptide processing required to maintain locomotor activity levels and survival rate
JF  - European Journal of Neuroscience
N2  - Neuropeptides are processed from larger preproproteins by a dedicated set of enzymes. The molecular and biochemical mechanisms underlying preproprotein processing and the functional importance of processing enzymes are well‐characterised in mammals, but little studied outside this group. In contrast to mammals, Drosophila melanogaster lacks a gene for carboxypeptidase E (CPE ), a key enzyme for mammalian peptide processing. By combining peptidomics and neurogenetics, we addressed the role of carboxypeptidase D (dCPD ) in global neuropeptide processing and selected peptide‐regulated behaviours in Drosophila . We found that a deficiency in dCPD results in C‐terminally extended peptides across the peptidome, suggesting that dCPD took over CPE function in the fruit fly. dCPD is widely expressed throughout the nervous system, including peptidergic neurons in the mushroom body and neuroendocrine cells expressing adipokinetic hormone. Conditional hypomorphic mutation in the dCPD ‐encoding gene silver in the larva causes lethality, and leads to deficits in starvation‐induced hyperactivity and appetitive gustatory preference, as well as to reduced viability and activity levels in adults. A phylogenomic analysis suggests that loss of CPE is not common to insects, but only occurred in Hymenoptera and Diptera. Our results show that dCPD is a key enzyme for neuropeptide processing and peptide‐regulated behaviour in Drosophila . dCPD thus appears as a suitable target to genetically shut down total neuropeptide production in peptidergic neurons. The persistent occurrence of CPD in insect genomes may point to important further CPD functions beyond neuropeptide processing which cannot be fulfilled by CPE.
KW  - direct muss spectrometric profiling
KW  - friut fly behaviour
KW  - M14 carboxypeptidasses
KW  - peptidomoics
KW  - protein processing
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-204863
VL  - 50
IS  - 9
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Mateos, Mariana
A1  - Kang, Du
A1  - Klopp, Christophe
A1  - Parrinello, Hugues
A1  - García-Olazábal, Mateo
A1  - Schumer, Molly
A1  - Jue, Nathaniel K.
A1  - Guiguen, Yann
A1  - Schartl, Manfred
T1  - Draft genome assembly and annotation of the Gila Topminnow Poeciliopsis occidentalis
JF  - Frontiers in Ecology and Evolution
N2  - No abstract available.
KW  - genome assembly
KW  - genome annotation
KW  - transposable elements
KW  - topminnow
KW  - mitochondrial genome
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-190339
SN  - 2296-701X
VL  - 7
IS  - 404
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Wu, Hao
A1  - Reimann, Sabine
A1  - Siddiqui, Sophiya
A1  - Haag, Rainer
A1  - Siegmund, Britta
A1  - Dernedde, Jens
A1  - Glauben, Rainer
T1  - dPGS Regulates the Phenotype of Macrophages via Metabolic Switching
JF  - Macromolecular Bioscience
N2  - The synthetic compound dendritic polyglycerol sulfate (dPGS) is a pleiotropic acting molecule but shows a high binding affinity to immunological active molecules as L‐/P‐selectin or complement proteins leading to well described anti‐inflammatory properties in various mouse models. In order to make a comprehensive evaluation of the direct effect on the innate immune system, macrophage polarization is analyzed in the presence of dPGS on a phenotypic but also metabolic level. dPGS administered macrophages show a significant increase of MCP1 production paralleled by a reduction of IL‐10 secretion. Metabolic analysis reveals that dPGS could potently enhance the glycolysis and mitochondrial respiration in M0 macrophages as well as decrease the mitochondrial respiration of M2 macrophages. In summary the data indicate that dPGS polarizes macrophages into a pro‐inflammatory phenotype in a metabolic pathway‐dependent manner.
KW  - infection
KW  - macrophage polarization
KW  - MCP1
KW  - metabolic switch
KW  - polyglycerol sulfates
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-212711
VL  - 19
IS  - 12
ER  - 
TY  - THES
A1  - Soares Machado, Jéssica
T1  - Dosimetry-based Assessment of Radiation-associated Cancer risk for \(^9\)\(^9\)\(^m\)Tc-MAG3 Scans in Infants and Optimization of Administered Activities for \(^6\)\(^8\)Ga-labelled Peptides in Children and Adolescents
T1  - Dosimetrie-basierte Abschätzung des strahlungsassoziierten Krebsrisikos für \(^9\)\(^9\)\(^m\)Tc-MAG3-Scans bei Säuglingen und Optimierung der verabreichten Aktivitäten für \(^6\)\(^8\)Ga-markierte Peptide bei Kindern und Jugendlichen
N2  - In 2006, 0.18 Mio pediatric nuclear medicine diagnostic exams were performed worldwide. However, for most of the radiopharmaceuticals used data on biokinetics and, as a consequence on dosimetry, are missing or have not been made publicly available. Therefore, most of the dosimetry assessments presented today for diagnostic agents in children and adolescents rely on the biokinetics data of adults. Even for one of the most common nuclear medicine exams for this patient group, renal scintigraphy with 99mTc-MAG3 for assessing renal function measured data on biokinetics is available only from a study performed on four children of different ages. In particular, renal scans are among the most frequent exams performed on infants and toddlers. Due to the young age, this patient group can be classified as a risk group with a higher probability of developing stochastic radiation effects compared to adults. As there are only limited data on biokinetics and dosimetry in this patient group, the aim of this study is to reassess the dosimetry and the associated radiation risk for a larger number of infants undergoing 99mTc-MAG3 renal scans based on a retrospective analysis of existing patient data. 
Data were collected retrospectively from 34 patients younger than 20 months with normal (20 patients) and abnormal renal function (14 patients) undergoing 99mTc-MAG3 scans. The patient-specific organ activity was estimated based on a retrospective calibration which was performed based on a set of two 3D-printed infant kidneys (newborns: 8.6 ml; 1-year-old: 23.4 ml) filled with known activities. Both phantoms were scanned at different positions along the anteroposterior axis inside a water phantom, providing depth- and size-dependent attenuation correction factors for planar imaging. Time-activity curves were determined by drawing kidney, bladder, and whole body regions-of-interest for each patient, and subsequently applying the calibration factor for conversion of counts to activity. Patient-specific time-integrated activity coefficients were obtained by integrating the organ-specific time-activity curves. Absorbed and effective dose coefficients for each patient were assessed with OLINDA/EXM for the provided newborn and 1-year-old phantom. Based on absorbed dose values, the radiation risk estimation was performed individually for each of the 34 patients with the National Cancer Institute’s Radiation Risk Assessment Tool.
The patients’ organ-specific mean absorbed dose coefficients for the patients with normal renal function were 0.04±0.03 mGy/MBq for the kidneys and 0.27±0.24 mGy/MBq for the bladder. This resulted in a mean effective dose coefficient of 0.02±0.02 mSv/MBq. Based on the dosimetry results, the evaluation of the excess lifetime risk (ELR) for the development of radiation-induced cancer showed that the group of newborns has an ELR of 16.8 per 100,000 persons, which is higher in comparison with the 1-year-old group with an ELR of 14.7 per 100,000 persons. With regard to the 14 patients with abnormal renal function, the mean values for the organ absorbed dose coefficients for the patients were: 0.40±0.34 mGy/MBq for the kidneys and 0.46±0.37 mGy/MBq for the bladder. The corresponding effective dose coefficients (mSv/MBq) was: 0.05±0.02 mSv/MBq. The mean ELR (per 100,000 persons) for developing cancer from radiation exposure for patients with abnormal renal function was 29.2±18.7 per 100,000 persons. 
As a result, the radiation-associated stochastic risk increases with the organ doses, taking age- and gender-specific influences into account. Overall, the lifetime radiation risk associated with the 99mTc-MAG3 scans is very low in comparison to the general population risk for developing cancer.
Furthermore, due to the increasing demand for PET-scans in children and adolescents with 68Ga-labelled peptides, in this work published data sets for those compounds were analyzed to derive recommendations for the administered activities in children and adolescents. The recommendation for the activities to be administered were based on the weight-independent effective dose model, proposed by the EANM Pediatric Dosage Card for application in pediatric nuclear medicine. The aim was to derive recommendations on administered activities for obtaining age-independent effective doses. Consequently, the corresponding weight-dependent effective dose coefficients were rescaled according to the formalism of the EANM dosage card, to determine the radiopharmaceutical class of 68Ga-labeled peptides (“multiples”), and to calculate the baseline activities based on the biokinetics of these compounds and an upper limit of the administered activity of 185 MBq for an adult. Analogous to 18F-fluoride, a minimum activity of 14 MBq is recommended. As a result, for those pediatric nuclear medicine applications involving 68Ga-labeled peptides, new values for the EANM dosage card were proposed and implemented based on the results derived in this work. 
Overall, despite the low additional radiation-related cancer risk, all efforts should be undertaken to optimize administered activities in children and adolescents for obtaining sufficient diagnostic information with minimal associated radiation risk.
N2  - Im Jahr 2006 wurden weltweit 0,18 Mio. nuklearmedizinische Diagnostikuntersuchungen bei Kindern durchgeführt. Für die meisten Radiopharmazeutika fehlen jedoch Daten zur Biokinetik und damit zur Dosimetrie oder diese wurden nicht öffentlich zugänglich gemacht. Daher basieren die meisten der heute vorgestellten Dosimetriedaten für Diagnostika bei Kindern und Jugendlichen auf den biokinetischen Daten von Erwachsenen. Selbst für eine der häufigsten nuklearmedizinischen Untersuchungen für diese Patientengruppe, die Nierenszintigraphie mit 99mTc-MAG3 für Bestimmung der Nierenfunktion, wurden Daten zur Biokinetik bisher nur für vier Kinder unterschiedlichen Alters erhoben. Insbesondere Nierenuntersuchungen gehören zu den häufigsten Untersuchungen bei Säuglingen und Kleinkindern. Aufgrund des jungen Alters kann diese Patientengruppe als Hochrisikogruppe mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für das Eintreten stochastischer Strahlenwirkungen im Vergleich zu Erwachsenen eingestuft werden. Da es in dieser Patientengruppe nur begrenzte Daten zur Biokinetik und Dosimetrie gibt, ist das Ziel dieser Arbeit, die Dosimetrie und das damit verbundene Strahlenrisiko für eine größere Anzahl von Kleinkindern, die sich 99mTc-MAG3-Nierenscans unterziehen, auf der Grundlage einer retrospektiven Analyse bestehender Patientendaten neu zu bewerten. 
Die Daten wurden retrospektiv von 34 Patienten unter 20 Monaten mit normaler (20 Patienten) und eingeschränkter Nierenfunktion (14 Patienten) erhoben, bei denen 99mTc-MAG3-Scans durchgeführt wurden. Die patientenspezifische Organaktivität wurde basierend auf einer retrospektiven Kalibrierung abgeschätzt. Diese Kalibrierung basiert auf einem Satz von zwei 3D-gedruckten Säuglingsnieren, die mit bekannten Aktivitäten gefüllt wurden. Beide Phantome wurden an verschiedenen Positionen entlang der anteroposterioren Achse innerhalb eines Wasserphantoms gescannt und lieferten tiefen- und größenabhängige Schwächungskorrekturfaktoren für die planare Bildgebung. Die Zeit-Aktivitäts-Kurven wurden bestimmt, indem für jeden Patienten Nieren-, Blasen- und Ganzkörperregionen eingezeichnet und anschließend der entsprechende Kalibrierfaktor für die Umwandlung der Zählraten in Aktivität angewendet wurde. Patientenspezifische zeitintegrierte Aktivitätskoeffizienten wurden durch Integration der organspezifischen Zeit-Aktivitätskurven ermittelt. Die Energie- und effektiven Dosiskoeffizienten für jeden Patienten wurden mit OLINDA/EXM für das bereitgestellte Neugeborenen- und 1-Jahres-Phantom ermittelt. Basierend auf diesen Werten für die Energiedosen wurde eine individuelle Abschätzung des Strahlenrisikos für jeden der 34 Patienten mit dem Radiation Risk Assessment Tool des National Cancer Institute durchgeführt.
Die organspezifischen mittleren Energiedosiskoeffizienten der Patienten mit normaler Nierenfunktion lagen bei 0,04±0,03 mGy/MBq für die Nieren und 0,27±0,24 mGy/MBq für die Blase, was in einem mittleren effektiven Dosiskoeffizienten von 0,02±0,02 mSv/MBq resultiert. Basierend auf den  Ergebnissen der Dosimetrie, zeigte die Auswertung des zusätzlichen Lebenszeitrisikos ("excess lifetime risk", ELR) für die Entwicklung von strahleninduziertem Krebs, dass die Gruppe der Neugeborenen ein ELR von 16,8 pro 100.000 Personen aufweist, was höher ist als das der Gruppe der 1-jährigen mit 14,7 pro 100.000 Personen. Bei den 14 Patienten mit abnormaler Nierenfunktion waren die Mittelwerte für die Koeffizienten der organspezifischen Energiedosen für die Patienten: 0,40±0,34 mGy/MBq für die Nieren; 0,46±0,37 mGy/MBq für die Blase. Der effektivendosiskoeffizienten (mSv/MBq) waren: 0,05±0,02 mSv/MBq. Der mittlere ELR (pro 100.000 Personen) für die Entstehung von Krebs durch die Strahlenexposition von Patienten mit abnormaler Nierenfunktion betrug 29,2±18,7 pro 100.000 Personen. 
Das mit der Strahlung verbundene stochastische Risiko steigt mit den Organdosen unter Berücksichtigung alters- und geschlechtsspezifischer Einflüsse. Im Allgemeinen ist das mit den 99mTc-MAG3-Scans verbundene lebenslange Strahlenrisiko im Vergleich zum allgemeinen Bevölkerungsrisiko für die Entstehung von Krebs sehr gering.
Aufgrund der steigenden Nachfrage nach PET-Scans bei Kindern und Jugendlichen mit 68Ga-markierten Peptiden wurden zusätzlich publizierte Datensätze für diese Verbindungen analysiert, um Empfehlungen für zu verabreichende Aktivitäten bei Kindern und Jugendlichen abzuleiten. 
Die Dosisberechnungen dazu basierten auf dem Modell einer gewichtsunabhängigen effektiven Dosis, das von der EANM Pediatric Dosage Card für den Einsatz in der pädiatrischen Nuklearmedizin vorgeschlagen wurde. Ziel war es, Empfehlungen zu verabreichenden Aktivitäten so aufzuteilen, dass sich altersunabhängige effektive Dosen ergeben. Dazu wurden die entsprechenden gewichtsabhängigen effektiven Dosiskoeffizienten gemäß dem Formalismus der EANM-Dosierungsempfehlung neu berechnet, um die radiopharmazeutische Klasse der 68Ga-markierten Peptide ("Multiples") zu bestimmen und die Werte für Basisaktivität zu berechnen. Diese basierend auf den Biokinetiken dieser Verbindungen und einer Obergrenze der verabreichten Aktivität von 185 MBq für einen Erwachsenen. Analog zu 18F-Fluorid, wird eine Mindestaktivität von 14 MBq empfohlen. Darauf basierend wurden für die pädiatrischen nuklearmedizinischen Anwendungen mit 68Ga-markierten Peptiden neue Werte für die EANM-Dosierungsempfehlung vorgeschlagen. 
Insgesamt sollten, trotz des geringen zusätzlichen strahlenbedingten Krebsrisikos, alle Anstrengungen unternommen werden, um die verabreichten Aktivitäten bei Kindern und Jugendlichen zu optimieren, um ausreichende diagnostische Informationen bei minimalem zusätzlichem Strahlenrisiko zu erhalten.
KW  - Biokinetics
KW  - Absorbed Doses
KW  - Risk Assessment
KW  - Pediatric Patients
KW  - Dosimetry
KW  - Nuclear Medicine
KW  - Pediatric Nuclear Medicine
KW  - Diagnostic Imaging Exams
KW  - Radiation Protection
KW  - Administered Activities
KW  - Radiation-associated Cancer Risk
KW  - Ga-68-labelled Peptides
KW  - Tc-99m-MAG3 Scans
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192640
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ebner, Florian
A1  - Wöckel, Achim
A1  - Schwentner, Lukas
A1  - Blettner, Maria
A1  - Janni, Wolfgang
A1  - Kreienberg, Rolf
A1  - Wischnewsky, Manfred
T1  - Does the number of removed axillary lymphnodes in high risk breast cancer patients influence the survival?
JF  - BMC Cancer
N2  - Background
The decision making process for axillary dissection has changed in recent years for patients with early breast cancer and positive sentinel lymph nodes (LN). The question now arises, what is the optimal surgical treatment for patients with positive axillary LN (pN+). This article tries to answer the following questions:

(1)
Is there a survival benefit for breast cancer patients with 3 or more positive LN (pN3+) and with more than 10 removed LN?

(2)
Is there a survival benefit for high risk breast cancer patients (triple negative or Her2 + breast cancer) and with 3 or more positive LN (pN3+) with more than 10 removed LN?

(3)
In pN + patients is the prognostic value of the lymph node ratio (LNR) of pN+/pN removed impaired if 10 or less LN are removed?

Methods
A retrospective database analysis of the multi center cohort database BRENDA (breast cancer under evidence based guidelines) with data from 9625 patients from 17 breast centers was carried out. Guideline adherence was defined by the 2008 German National consensus guidelines.

Results
2992 out of 9625 patients had histological confirmed positive lymph nodes. The most important factors for survival were intrinsic sub types, tumor size and guideline adherent chemo- and hormonal treatment (and age at diagnosis for overall survival (OAS)). Uni-and multivariable analyses for recurrence free survival (RFS) and OAS showed no significant survival benefit when removing more than 10 lymph nodes even for high-risk patients. The mean and median of LNR were significantly higher in the pN+ patients with ≤10 excised LN compared to patients with > 10 excised LN. LNR was in both, uni-and multivariable, analysis a highly significant prognostic factor for RFS and OAS in both subgroups of pN + patients with less respective more than 10 excised LN. Multivariable COX regression analysis was adjusted by age, tumor size, intrinsic sub types and guideline adherent adjuvant systemic therapy.

Conclusion
The removal of more than 10 LN did not result in a significant survival benefit even in high risk pN + breast cancer patients.
KW  - advanced breast cancer
KW  - axillary dissection
KW  - lymph nodes
KW  - number of
KW  - sentinel
KW  - survival
KW  - guideline adherent treatment
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-226445
VL  - 19
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kleinert, Evelyn
A1  - Müller, Frank
A1  - Furaijat, Ghefar
A1  - Hillermann, Nele
A1  - Jablonka, Alexandra
A1  - Happle, Christine
A1  - Simmenroth, Anne
T1  - Does refugee status matter? Medical needs of newly arrived asylum seekers and resettlement refugees - a retrospective observational study of diagnoses in a primary care setting
JF  - Conflict and Health
N2  - Background
Providing adequate healthcare to newly arrived refugees is considered one of the significant challenges for the German healthcare system. These refugees can be classified mainly into two groups: asylum seekers (who have applied for asylum after arrival in Germany and are waiting for the refugee-status decision) and resettlement refugees (who have already been granted asylum status before arriving in Germany). Whereas earlier studies have explored the health status of asylum seekers especially in terms of mental and behavioural disorders and infectious diseases without distinguishing between these two groups, our study aims to evaluate possible relationships of asylum status and medical needs of these two groups with a special focus on mental and behavioural disorders and infectious diseases.

Methods
In this retrospective observational study, collected data on all asylum-seeker and resettlement-refugee patients (N = 2252) of a German reception centre (August 2017 to August 2018) is analysed by absolute and relative frequencies and medians. Patient data, collected by chart review, include age, gender, country of origin, asylum status, and diagnoses (ICD-10). To describe the relationship between sociodemographic factors (including asylum status) and diagnoses, we used tests of significance and bivariate correlations with Spearman correlation coefficients. All collected data are pseudonymised.

Results
Of all 2252 patients, 43% were resettlement refugees. In almost all ICD-10 categories, asylum seekers received significantly more diagnoses than resettlement refugees. According to our data, asylum seekers presented with mental and behavioural disorders nine times more often (9%) than resettlement refugees (1%). In the case of infectious diseases, the results are mixed: asylum seekers were twice as frequently (11%) diagnosed with certain infectious and parasitic diseases than resettlement refugees (5%), but resettlement refugees were treated twice as often (22% of the asylum seekers and 41% of the resettlement refugees) for diseases of the respiratory system, of which 84% were acute respiratory infections (in both groups).

Conclusion
This study indicates that patients with unregulated migration more frequently present symptoms of psychiatric diseases and somatoform symptoms than resettlement refugees. A health policy approach within migration policy should aim to enable persecuted persons to migrate under regulated and safe conditions.

Trial registration
German Clinical Trials Register: DRKS00013076, retrospectively registered on 29.09.2017.
KW  - primary healthcare
KW  - resettlement refugees
KW  - asylum seekers
KW  - asylum status
KW  - common diseases
KW  - migrant
KW  - infections
KW  - mental health
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-325869
VL  - 13
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - de Nijs, Laurence
A1  - Choe, Kyonghwan
A1  - Steinbusch, Hellen
A1  - Schijns, Olaf E. M. G.
A1  - Dings, Jim
A1  - van den Hove, Daniel L. A.
A1  - Rutten, Bart P. F.
A1  - Hoogland, Govert
T1  - DNA methyltransferase isoforms expression in the temporal lobe of epilepsy patients with a history of febrile seizures
JF  - Clinical Epigenetics
N2  - Background
Temporal lobe epilepsy (TLE) with hippocampal sclerosis (HS) is a common pharmaco-resistant epilepsy referred for adult epilepsy surgery. Though associated with prolonged febrile seizures (FS) in childhood, the neurobiological basis for this relationship is not fully understood and currently no preventive or curative therapies are available. DNA methylation, an epigenetic mechanism catalyzed by DNA methyltransferases (DNMTs), potentially plays a pivotal role in epileptogenesis associated with FS. In an attempt to start exploring this notion, the present cross-sectional pilot study investigated whether global DNA methylation levels (5-mC and 5-hmC markers) and DNMT isoforms (DNMT1, DNMT3a1, and DNMT3a2) expression would be different in hippocampal and neocortical tissues between controls and TLE patients with or without a history of FS.

Results
We found that global DNA methylation levels and DNMT3a2 isoform expression were lower in the hippocampus for all TLE groups when compared to control patients, with a more significant decrease amongst the TLE groups with a history of FS. Interestingly, we showed that DNMT3a1 expression was severely diminished in the hippocampus of TLE patients with a history of FS in comparison with control and other TLE groups. In the neocortex, we found a higher expression of DNMT1 and DNMT3a1 as well as increased levels of global DNA methylation for all TLE patients compared to controls.

Conclusion
Together, the findings of this descriptive cross-sectional pilot study demonstrated brain region-specific changes in DNMT1 and DNMT3a isoform expression as well as global DNA methylation levels in human TLE with or without a history of FS. They highlighted a specific implication of DNMT3a isoforms in TLE after FS. Therefore, longitudinal studies that aim at targeting DNMT3a isoforms to evaluate the potential causal relationship between FS and TLE or treatment of FS-induced epileptogenesis seem warranted.
KW  - febrile seizures
KW  - temporal lobe epilepsy
KW  - epigenetics
KW  - DNA methylation
KW  - DNA methyltransferases
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-223636
VL  - 11
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kunz, Tobias C.
A1  - Kozjak-Pavlovic, Vera
T1  - Diverse facets of sphingolipid involvement in bacterial infections
JF  - Frontiers in Cell and Developmental Biology
N2  - Sphingolipids are constituents of the cell membrane that perform various tasks as structural elements and signaling molecules, in addition to regulating many important cellular processes, such as apoptosis and autophagy. In recent years, it has become increasingly clear that sphingolipids and sphingolipid signaling play a vital role in infection processes. In many cases the attachment and uptake of pathogenic bacteria, as well as bacterial development and survival within the host cell depend on sphingolipids. In addition, sphingolipids can serve as antimicrobials, inhibiting bacterial growth and formation of biofilms. This review will give an overview of our current information about these various aspects of sphingolipid involvement in bacterial infections.
KW  - infection
KW  - pathogenic bacteria
KW  - sphingolipids
KW  - ceramide
KW  - autophagy
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-201757
VL  - 7
IS  - 203
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ruf, Katharina
A1  - Thomas, Wolfgang
A1  - Brunner, Maximilian
A1  - Speer, Christian P.
A1  - Hebestreit, Helge
T1  - Diverging effects of premature birth and bronchopulmonary dysplasia on exercise capacity and physical activity – a case control study
JF  - Respiratory Research
N2  - Background
Extreme prematurity has been associated with exercise intolerance and reduced physical activity. We hypothesized that children with bronchopulmonary dysplasia (BPD) would be especially affected based on long-term lung function impairments. Therefore, the objective of this study was to compare exercise capacity and habitual physical activity between children born very and extremely preterm with and without BPD and term-born children.

Methods
Twenty-two school-aged children (aged 8 to 12 years) born with a gestational age < 32 weeks and a birthweight < 1500 g (9 with moderate or severe BPD (=BPD), 13 without BPD (=No-BPD)) and 15 healthy term-born children (=CONTROL) were included in the study. Physical activity was measured by accelerometry, lung function by spirometry and exercise capacity by an incremental cardiopulmonary exercise test.

Results
Peak oxygen uptake was reduced in the BPD-group (83 ± 11%predicted) compared to the No-BPD group (91 ± 8%predicted) and the CONTROL group (94 ± 9%predicted). In a general linear model, variance of peak oxygen uptake was significantly explained by BPD status and height but not by prematurity (p < 0.001).

Compared to CONTROL, all children born preterm spent significantly more time in sedentary behaviour (BPD 478 ± 50 min, No-BPD 450 ± 52 min, CONTROL 398 ± 56 min, p < 0.05) and less time in moderate-to-vigorous-physical activity (BPD 13 ± 8 min, No-BPD 16 ± 8 min, CONTROL 33 ± 16 min, p < 0.001). Prematurity but not BPD contributed significantly to explained variance in a general linear model of sedentary behaviour and likewise moderate-to-vigorous-physical activity (p < 0.05 and p < 0.001 respectively).

Conclusion
In our cohort, BPD but not prematurity was associated with a reduced exercise capacity at school-age. However, prematurity regardless of BPD was related to less engagement in physical activity and more time spent in sedentary behaviour. Thus, our findings suggest diverging effects of prematurity and BPD on exercise capacity and physical activity."
KW  - Bronchopulmonary dysplasia
KW  - Physical activity
KW  - Exercise testing
KW  - Preterm birth
KW  - Exercise capacity
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-202449
VL  - 20
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Greving, Carla E.
A1  - Richter, Tobias
T1  - Distributed Learning in the Classroom: Effects of Rereading Schedules Depend on Time of Test
JF  - Frontiers in Psychology
N2  - Research with adults in laboratory settings has shown that distributed rereading is a beneficial learning strategy but its effects depend on time of test. When learning outcomes are measured immediately after rereading, distributed rereading yields no benefits or even detrimental effects on learning, but the beneficial effects emerge two days later. In a preregistered experiment, the effects of distributed rereading were investigated in a classroom setting with school students. Seventh-graders (N = 191) reread a text either immediately or after 1 week. Learning outcomes were measured after 4 min or 1 week. Participants in the distributed rereading condition reread the text more slowly, predicted their learning success to be lower, and reported a lower on-task focus. At the shorter retention interval, massed rereading outperformed distributed rereading in terms of learning outcomes. Contrary to students in the massed condition, students in the distributed condition showed no forgetting from the short to the long retention interval. As a result, they performed equally well as the students in the massed condition at the longer retention interval. Our results indicate that distributed rereading makes learning more demanding and difficult and leads to higher effort during rereading. Its effects on learning depend on time of test, but no beneficial effects were found, not even at the delayed test.
KW  - distributed learning
KW  - spacing effect
KW  - lag effect
KW  - retention interval
KW  - rereading
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-190783
SN  - 1664-1078
VL  - 9
IS  - 2517
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Muenstermann, Marcel
A1  - Strobel, Lea
A1  - Klos, Andreas
A1  - Wetsel, Rick A.
A1  - Woodruff, Trent M.
A1  - Köhl, Jörg
A1  - Johswich, Kay O.
T1  - Distinct roles of the anaphylatoxin receptors C3aR, C5aR1 and C5aR2 in experimental meningococcal infections
JF  - Virulence
N2  - The complement system is pivotal in the defense against invasive disease caused by Neisseria meningitidis (Nme, meningococcus), particularly via the membrane attack complex. Complement activation liberates the anaphylatoxins C3a and C5a, which activate three distinct G-protein coupled receptors, C3aR, C5aR1 and C5aR2 (anaphylatoxin receptors, ATRs). We recently discovered that C5aR1 exacerbates the course of the disease, revealing a downside of complement in Nme sepsis. Here, we compared the roles of all three ATRs during mouse nasal colonization, intraperitoneal infection and human whole blood infection with Nme. Deficiency of complement or ATRs did not alter nasal colonization, but significantly affected invasive disease: Compared to WT mice, the disease was aggravated in C3ar\(^{-/-}\) mice, whereas C5ar1\(^{-/-}\) and C5ar2\(^{-/-}\) mice showed increased resistance to meningococcal sepsis. Surprisingly, deletion of either of the ATRs resulted in lower cytokine/chemokine responses, irrespective of the different susceptibilities of the mice. This was similar in ex vivo human whole blood infection using ATR inhibitors. Neutrophil responses to Nme were reduced in C5ar1\(^{-/-}\) mouse blood. Upon stimulation with C5a plus Nme, mouse macrophages displayed reduced phosphorylation of ERK1/2, when C5aR1 or C5aR2 were ablated or inhibited, suggesting that both C5a-receptors prime an initial macrophage response to Nme. Finally, in vivo blockade of C5aR1 alone (PMX205) or along with C5aR2 (A8\(^{Δ71−73}\)) resulted in ameliorated disease, whereas neither antagonizing C3aR (SB290157) nor its activation with a “super-agonist” peptide (WWGKKYRASKLGLAR) demonstrated a benefit. Thus, C5aR1 and C5aR2 augment disease pathology and are interesting targets for treatment, whereas C3aR is protective in experimental meningococcal sepsis.
KW  - inflammation
KW  - C3a
KW  - C5a
KW  - C3aR
KW  - C5aR1
KW  - C5aR2
KW  - meningococcal disease
KW  - sepsis
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-200496
VL  - 10
IS  - 1
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kirchner, Eva
T1  - Discrete Supramolecular Stacks by Self-Assembly and Folding of Bis(merocyanine) Dyes
T1  - Definierte supramolekulare Stapel durch Selbstassemblierung und Faltung von Bis(merocyanin)-Farbstoffen
N2  - The present thesis describes the development of a strategy to create discrete finite-sized supramolecular stacks of merocyanine dyes. Thus, bichromophoric stacks of two identical or different chromophores could be realized by folding of bis(merocyanine) dyes and their optical properties were discussed in terms of exciton theory. Quantum chemical calculations revealed strong exciton coupling between the chromophores within the homo- and hetero-π-stacks and the increase of the J-band of the hetero-dimers with increasing energy difference between the excited states of the chromophores could be attributed not only to the different magnitudes of transition dipole moments of the chromophores but also to the increased localization of the excitation in the respective exciton state. Furthermore, careful selection of the length of the spacer unit that defines the interplanar distance between the tethered chromophores directed the self-assembly of the respective bis(merocyanines) into dimers, trimers and tetramers comprising large, structurally precise π-stacks of four, six or eight merocyanine chromophores. It could be demonstrated that the structure of such large supramolecular architectures can be adequately elucidated by commonly accessible analysis tools, in particular NMR techniques in combination with UV/vis measurements and mass spectrometry. Supported by TDDFT calculations, the absorption spectra of the herein investigated aggregates could be explained and a relationship between the absorption properties and the number of stacking chromophores could be established based on exciton theory.
N2  - Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Strategie zur Herstellung definierter supramolekularer Stapel aus Merocyaninfarbstoffen. So konnten Dimere bestehend aus zwei identischen oder unterschiedlichen Chromophoren durch Faltung von Bis(merocyanin)-Farbstoffen realisiert und ihre optischen Eigenschaften anhand von Exzitonentheorie diskutiert werden. Quantenchemische Rechnungen ergaben eine starke Exzitonenkopplung sowohl zwischen gleichartigen, als auch zwischen energetisch unterschiedlichen Merocyaninfarbstoffen und der Anstieg der J-Bande der Heterodimere mit zunehmender Energiedifferenz zwischen den angeregten Zuständen der Chromophore konnte nicht nur der unterschiedlichen Größe der Übergangsdipolmomente der Chromophore, sondern auch der zunehmenden Lokalisation der Anregung im jeweiligen Exzitonenzustand zugeschrieben werden. Darüber hinaus führte die sorgfältige Auswahl der Länge der Linkereinheit, welche den interplanaren Abstand zwischen den beiden Chromophoren im Bis(merocyanin) definiert, zur Selbstassemblierung zu Dimeren, Trimeren und Tetrameren, welche definierte π-Stapel bestehend aus vier, sechs oder acht Merocyaninchromophoren umfassen. Es konnte gezeigt werden, dass die Struktur solch großer supramolekularer Architekturen mittels allgemein zugänglicher Analyseverfahren, insbesondere der NMR-Technik in Kombination mit UV/vis-Messungen und Massenspektrometrie, aufgeklärt werden kann. Anhand der so etablierten Modellsysteme konnten schließlich die Absorptionseigenschaften definierter π-Stapel diskutiert und ein Zusammenhang mit der Anzahl der gestapelten Chromophore hergestellt werden.
KW  - Merocyanine
KW  - Exziton
KW  - Supramolekulare Struktur
KW  - Selbstorganisation
KW  - Merocyanine dyes
KW  - Exciton coupling
KW  - Supramolecular aggregates
KW  - Self-assembly
KW  - Exzitonenkopplung
KW  - Supramolekulare Aggregate
KW  - Selbstassemblierung
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-159419
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kaufmann, Christina
T1  - Discrete Supramolecular Architectures of Bay-linked Perylene Bisimide Dimers by Self-Assembly and Folding
T1  - Diskrete supramolekulare Architekturen bucht-verknüpfter Perylenbisimid Dimere durch Selbstassemblierung und Faltung
N2  - Supramolecular self-assembly of perylene bisimide (PBI) dyes via non-covalent forces gives rise to a high number of different PBI architectures with unique optical and functional properties. As these properties can be drastically influenced by only slightly structural changes of the formed supramolecular ensembles (Chapter 2.1) the controlled self-assembly of PBI dyes became a central point of current research to design innovative materials with a high potential for different applications as for example in the fields of organic electronics or photovoltaics. 
As PBI dyes show a strong tendency to form infinite aggregated structures (Chapter 2.2) the aim of this thesis was to precisely control their self-assembly to create small, structurally well-defined PBI assemblies in solution. Chapter 2.3 provides an overview on literature known strategies that were established to realize this aim. It could be demonstrated that especially backbone-directed intra- and intermolecular self-assembly of covalently linked Bis-PBI dyes evolved as one of the most used strategies to define the number of stacked PBI chromophores by using careful designed spacer units with regard to their length and flexibility. 
By using conventional spectroscopic methods like UV/Vis and fluorescence experiments in combination with NMR measurements an in-depth comparison of the molecular and optical properties in solution both in the non-stacked and aggregated state of the target compounds could be elucidated to reveal structure-property relationships of different PBI architectures. Thus, it could be demonstrated, that spacer units that pre-organize two PBI chromophores with an inter-planar distance of r < 7 Å lead to an intramolecular folding, whereas linker moieties with a length between 7 to 11 Å result in an intermolecular self-assembly of the respective Bis-PBIs dyes via dimerization to form well-defined quadruple PBI pi-stacks. Hence, if the used spacer units ensure an inter-planar distance r > 14 Å larger oligomeric PBI pi-stacks are generated.
In Chapter 4 a detailed analysis of the exciton coupling in a highly defined H-aggregate quadruple PBI pi-stack is presented. Therefore, bay-tethered PBI dye Bis-PBI 1 was investigated by concentration-dependent UV/Vis spectroscopy in THF and toluene as well as by 2D-DOSY-NMR spectroscopy, ESI mass spectrometry and AFM measurements confirming that Bis-PBI 1 self-assembles exclusively into dimers with four closely pi-stacked PBI chromophores. Furthermore, with the aid of broadband fluorescence upconversion spectroscopy (FLUPS) ensuring broadband detection range and ultrafast time resolution at once, ultrafast Frenkel exciton relaxation and excimer formation dynamics in the PBI quadruple pi-stack within 1 ps was successfully investigated in cooperation with the group of Dongho Kim. Thus, it was possible to gain for the first time insights into the exciton dynamics within a highly defined synthetic dye aggregate beyond dimers. By analysing the vibronic line shape in the early-time transient fluorescence spectra in detail, it could be demonstrated that the Frenkel exciton is entirely delocalized along the quadruple stack after photoexcitation and immediately loses its coherence followed by the formation of the excimer state.
In Chapter 5 four well-defined Bis-PBI folda-dimers Bis-PBIs 2-4 were introduced, where linker units of different length (r < 7 Å) and steric demand were used to gain distinct PBI dye assemblies in the folded state. Structural elucidation based on in-depth UV/Vis, CD and fluorescence experiments in combination with 1D and 2D NMR studies reveals a stacking of the two PBI chromophores upon folding, where geometry-optimized structures obtained from DFT calculations suggest only slightly different arrangements of the PBI units enforced by the distinct spacer moieties. With the resulting optical signatures of Bis-PBIs 2-4 ranging from conventional Hj-type to monomer like absorption features, the first experimental proof of a PBI-based “null-aggregate” could be presented, in which long- and short-range exciton coupling fully compensate each other. Hence, the insights of this chapter pinpoint the importance of charge-transfer mediated short-range exciton coupling that can significantly influence the properties of pi-stacked PBI chromophores
In the last part of this thesis (Chapter 6), spacer-controlled self-assembly of four bay-linked Bis-PBI dyes Bis-PBIs 5-8 into well-defined supramolecular architectures was investigated, where the final aggregate structures are substantially defined by the nature of the used spacer units. By systematically extending the backbone length from 7 to 15 Å defining the inter-planar distance between the tethered chromophores, different assemblies from defined quadruple PBI pi-stacks to larger oligomeric pi-stacks could be gained upon aggregation.
In conclusion, the synthesis of nine covalently linked PBI dyes in combination with a detailed investigation of their spacer-mediated self-assembly behaviour in solution concerning structure-properties-relationships was presented within this thesis. The results confirm a strong exciton coupling in different types of Bis-PBI architectures e.g. folda-dimers or highly defined quadruple pi-stacks, which significantly influences their optical properties upon self-assembly.
N2  - Supramolekulare Selbstorganisationsprozesse von Perylenbisimid-(PBI)-Farbstoffen über nichtkovalente Kräfte führen zu einer Vielzahl unterschiedlicher PBI-Aggregatstrukturen welche sich in ihren einzigartigen optischen und funktionellen Eigenschaften unterscheiden. Diese Eigenschaften können bereits durch leichte strukturelle Veränderungen der gebildeten supramolekularen Strukturen drastisch beeinflusst werden (Kapitel 2.1), was die kontrollierte Selbstassemblierung von PBI-Farbstoffen zu einem zentralen Punkt aktueller Forschungsarbeiten macht. Dadurch soll es ermöglicht werden, innovative Materialien zu generieren, welche ein hohes Potenzial für unterschiedlichste Anwendungen aufzeigen, wie z.B. im Bereich der organischen Elektronik oder Photovoltaik.
Da PBI-Farbstoffe eine starke Tendenz zur Bildung ausgedehnter Aggregatstrukturen aufweisen (Kapitel 2.2), war das Ziel dieser Arbeit, kleine, hoch-definierte PBI-Stapel zu generieren, was über die kontrollierte Steuerung ihres Aggregationsverhaltens ermöglicht werden sollte. Kapitel 2.3 gibt dabei einen Überblick über die hierfür in der Literatur verwendeten Strategien. Dabei konnte gezeigt werden, dass vor allem eine intra- bzw. intermolekulare Organisation von kovalent-verknüpften Bis-PBI-Farbstoffen herangezogen wird, um die Anzahl der PBI-Chromophore innerhalb des Aggregates zu limitieren. Dies konnte unter anderem durch eine sorgfältige Auswahl der verwendeten Linker-Einheiten realisiert werden, vor allem hinsichtlich ihrer Länge und Flexibilität.
Durch den Einsatz von UV/Vis-, Fluoreszenz- und NMR-Spektroskopie kann ein eingehender Vergleich der molekularen und optischen Eigenschaften der Farbstoffe in Lösung sowohl im monomeren als auch im aggregierten Zustand durchgeführt werden. So konnte gezeigt werden, dass Linker-Einheiten, welche zwei PBI-Chromophore mit einem interplanaren Abstand von r < 7 Å vororganisieren, zu einer intramolekularen Faltung der Bis-PBI-Farbstoffe führen, wohingegen Linker-Einheiten mit einer Länge zwischen 7 - 11 Å eine intermolekulare Selbstorganisation der jeweiligen Bis-PBI-Farbstoffe begünstigen. Gewährleistet die verwendete Linker-Einheit einen interplanaren Abstand r > 14 Å zwischen den beiden PBI-Einheiten, so kommt es zur Erzeugung größerer, oligomerer PBI-Farbstoff-Stapel.
Im ersten Teil dieser Arbeit (Kapitel 4) wurde die Exzitonen-Kopplung in einem hochdefinierten PBI-Viererstapel untersucht. Zu diesem Zweck wurde Bis-PBI 1 synthetisiert, dessen Aggregationsverhalten anschließend mittels konzentrationsabhängiger UV/Vis-Spektroskopie in THF und Toluol sowie mittels 2D-DOSY-NMR-Spektroskopie, ESI-Massenspektrometrie und AFM-Messungen ermittelt werden konnte. Dadurch konnte die intermolekulare Dimerisierung von Bis-PBI 1 und damit die Ausbildung hoch-definierter PBI-Viererstapel nach erfolgter Aggregation bestätigt werden.
In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Dongho Kim konnten weiterhin mittels Femtosekunden-Breitband-Fluoreszenz-Aufkonversions-Spektroskopie (FLUPS) erstmals Einblicke in die Exzitonendynamik innerhalb eines hoch definierten synthetischen Farbstoffaggregats jenseits von Dimeren gewonnen werden. Durch die detaillierte Analyse der vibronischen Linienform der frühen transienten Fluoreszenzspektren konnte gezeigt werden, dass das anfänglich gebildete Frenkel-Exciton nach erfolgter Anregung vollständig entlang des gesamten Viererstaples delokalisiert ist. Der eindeutige Nachweis des initialen, vollständig delokalisierten Frenkel-Exziton-Zustandes und seiner Lokalisation, stellen wichtige Ergebnisse dieser Studie dar
Der zweite Teil dieser Arbeit (Kapitel 5) befasste sich mit der Einführung von vier hoch-definierten Bis-PBI-Folda-Dimeren Bis-PBI 2-4, für deren Synthese Linker-Einheiten unterschiedlicher Länge (r < 7 Å) und Flexibilität verwendet wurden. So konnte jeweils eine leicht variierende Anordnung der PBI-Chromophore im gefalteten Zustand generiert werden. Durch die Strukturaufklärung auf Basis von eingehenden UV/Vis-, CD-, Fluoreszenz- und 1D- und 2D-NMR-Studien konnte für alle Farbstoffe Bis-PBIs 2-4 die Faltung zu diskreten pi-Stapeln gezeigt werden. Die aus DFT-Berechnungen gewonnenen geometrieoptimierten Strukturen lassen nur geringfügig unterschiedliche Anordnungen der PBI-Farnstoffe erkennen, welche durch die verschiedenen Linker-Einheiten verursacht werden. Durch die resultierenden optischen Signaturen der Folda-Dimere Bis-PBIs 2-4, welche vom konventionellen Hj-Aggregat bis hin zu monomerenähnlichen Absorptionsmerkmalen reichen, konnte erstmals der experimentelle Nachweis eines PBI-basierten "Null-Aggregats" erbracht werden, bei dem sich JCoul und JCT vollständig gegenseitig kompensieren. Die Erkenntnisse dieses Kapitels verdeutlichen daher den erheblichen Einfluss der sogenannte kurzreichweitigen Exzitonen-Kopplung JCT auf die optischen Eigenschaften von PBI-Aggregaten.
Im letzten Teil dieser Arbeit (Kapitel 6) wurden die Selbstorganisationsprozesse in klar definierten supramolekularen Aggregatstrukturen untersucht. Durch die systematische Verlängerung der Linker-Einheiten von 7 auf 15 Å, konnten durch Selbstorganisation unterschiedliche Aggregatstrukturen von hochdefinierten PBI-Viererstapeln bis hin zu längeren PBI-Oligomeren generiert werden. 
Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit eine detaillierte Übersicht des Selbstorganisationsverhaltens von neun kovalent verknüpften Bis-PBI-Farbstoffen vorgestellt, welche anschließend hinsichtlich ihrer Struktur-Eigenschafts-Beziehung untersucht wurden. Die Ergebnisse bestätigen eine starke Excitonen-Kopplung in verschiedenen Bis-PBI-Aggregaten wie z.B. PBI-Folda-Dimeren oder hochdefinierten PBI-Viererstapeln, welche die optischen Eigenschaften der Farbstoffsysteme im aggregierten Zustand signifikant beeinflusst.
KW  - Supramolekulare Chemie
KW  - Perylenderivate
KW  - Selbstorganisation
KW  - perylene bisimide dimers
KW  - folda-dimer
KW  - null-aggregate
KW  - exciton dynamics
KW  - short-range JCT-coupling
KW  - spacer-controlled self-assembly
KW  - Elektronentransfer
KW  - Farbstoff
KW  - NMR-Spektroskopie
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-173005
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Maghami, Mohammad Ghaem
A1  - Scheitl, Carolin P. M.
A1  - Höbartner, Claudia
T1  - Direct in vitro selection of trans-acting ribozymes for posttranscriptional, site-specific, and covalent fluorescent labeling of RNA
T2  - Journal of the American Chemical Society
N2  - General and efficient tools for site-specific fluorescent or bioorthogonal labeling of RNA are in high demand. Here, we report direct in vitro selection, characterization, and application of versatile trans-acting 2'-5' adenylyl transferase ribozymes for covalent and site-specific RNA labeling. The design of our partially structured RNA pool allowed for in vitro evolution of ribozymes that modify a predetermined nucleotide in cis (i.e. intramolecular reaction), and were then easily engineered for applications in trans (i.e. in an intermolecular setup). The resulting ribozymes are readily designed for specific target sites in small and large RNAs and accept a wide variety of N6-modified ATP analogues as small molecule substrates. The most efficient new ribozyme (FH14) shows excellent specificity towards its target sequence also in the context of total cellular RNA.
KW  - covalent and site-specific RNA labeling
KW  - trans-acting 2'-5' adenylyl transferase ribozymes
KW  - in vitro selection from a structured RNA library
KW  - Ribozyme-catalyzed RNA labeling
KW  - intermolecular applications of ribozymes
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192333
N1  - This document is the unedited Author’s version of a Submitted Work that was subsequently accepted for publication in Journal of the American Chemical Society, copyright © American Chemical Society after peer review. To access the final edited and published work see https://doi.org/10.1021/jacs.9b10531.
ER  - 
TY  - THES
A1  - Uri, Anna
T1  - Differential requirement for CD28 co-stimulation on donor T cell subsets in mouse models of acute graft versus host disease and graft versus tumour effect
T1  - Unterschiedlicher Einfluss der CD28 Kostimulation auf Donor-T Zell-Populationen in Mausmodellen der akuten Graft-versus-Host Disease und des Graft-versus-Tumor Effekts
N2  - Hematopoietic stem cell transplantation is a curative therapy for malignant diseases of the haematopoietic system. The patients first undergo chemotherapy or irradiation therapy which depletes the majority of tumour cells before they receive the transplant, consisting of haematopoietic stem cells and mature T cells from a healthy donor. The donor T cells kill malignant cells that have not been eliminated by the conditioning therapy (graft versus leukaemia effect, GvL), and, therefore, are crucially required to prevent relapse of the tumour. However, the donor T cells may also severely damage the patient’s organs causing acute graft versus host disease (aGvHD). In mice, aGvHD can be prevented by interfering with the co-stimulatory CD28 signal on donor T cells. However, experimental models using conventional CD28 knockout mice as T cell donors or αCD28 antibodies have some disadvantages, i.e. impaired T cell development in the thymus of CD28 knockout mice and systemic CD28 blockade with αCD28 antibodies. Thus, it remains unclear how CD28 co-stimulation on different donor T cell subsets contributes to the GvL effect and aGvHD, respectively. 
We developed mouse models of aGvHD and the GvL effect that allowed to selectively delete CD28 on certain donor T cell populations or on all donor T cells. CD4+ conventional T cells (Tconv cells), regulatory T cells (Treg cells) or CD8+ T cells were isolated from either Tamoxifen-inducible CD28 knockout (iCD28KO) mice or their wild type (wt) littermates. Allogeneic recipient mice were then transplanted with T cell depleted bone marrow cells and different combinations of iCD28KO and wt T cell subsets. Tamoxifen treatment of the recipients caused irreversible CD28 deletion on the iCD28KO donor T cell population. In order to study the GvL response, BCL-1 tumour cells were injected into the mice shortly before transfer of the T cells.
CD4+ Tconv mediated aGvHD was efficiently inhibited when wt Treg cells were co-transplanted. In contrast, after selective CD28 deletion on donor Treg cells, the mice developed a late and lethal flare of aGvHD, i.e. late-onset aGvHD. This was associated with a decline in iCD28KO Treg cell numbers around day 20 after transplantation. CD28 ablation on either donor CD4+ Tconv cells or CD8+ T cells reduced but did not abrogate aGvHD. Moreover, iCD28KO and wt CD8+ T cells were equally capable of killing allogeneic target cells in vivo and in vitro. Due to this sufficient anti-tumour activity of iCD28KO CD8+ T cells, they had a therapeutic effect in our GvL model and 25% of the mice survived until the end of the experiment (day 120) without any sign of the malignant disease. Similarly, CD28 deletion on all donor T cells induced long-term survival. This was not the case when all donor T cells were isolated from wt donor mice. In contrast to the beneficial outcome after CD28 deletion on all donor T cells or only CD8+ T cells, selective CD28 deletion on donor CD4+ Tconv cells completely abrogated the GvL effect due to insufficient CD4+ T cell help from iCD28KO CD4+ Tconv cells. 
This study demonstrates that therapeutic inhibition of the co-stimulatory CD28 signal in either all donor T cells or only in CD8+ T cells might protect patients from aGvHD without increasing the risk of relapse of the underlying disease. Moreover, deletion of CD28 on donor Treg cells constitutes a mouse model of late-onset aGvHD which can be a useful tool in aGvHD research.
N2  - Die hämatopoetische Stammzelltransplantation ist eine heilende Therapie für maligne Erkrankungen des blutbildenden Systems. Die Patienten müssen sich zuerst einer Chemotherapie oder einer Strahlentherapie unterziehen, welche den Großteil der Tumorzellen beseitigt, bevor sie das Transplantat erhalten. Dieses besteht aus hämatopoetischen Stammzellen und reifen T-Zellen eines gesunden Spenders. Die transplantierten T-Zellen töten die malignen Zellen, die zuvor durch die Chemo- bzw. Strahlentherapie nicht zerstört wurden (Graft versus Leukämie Effekt, GvL), und sind daher essenziell, um ein Rezidiv der Tumorerkrankung zu verhindern. Die T-Zellen des Spenders können aber auch die Organe des Patienten schwer schädigen und dadurch die akute Graft versus Host Disease (aGvHD) verursachen. In Mäusen kann die aGvHD verhindert werden, indem man das kostimulatorische Signal des CD28 Moleküls moduliert. Mausmodelle, in denen konventionelle CD28 Knock-out Mäuse als T-Zell-Donoren verwendet werden oder αCD28 Antikörper eingesetzt werden, haben einige Nachteile, wie zum Beispiel eine gestörte T-Zell Entwicklung in CD28 Knock-out Mäusen oder die systemische Blockade des CD28 Moleküls mit Antikörpern. Dadurch blieb bislang unklar, inwiefern CD28-Kostimulation auf verschiedenen T-Zell-Populationen zum GvL Effekt und zur aGvHD beiträgt. 
Wir haben Mausmodelle der aGvHD und des GvL Effekts entwickelt, die ermöglichen, das CD28 Molekül entweder nur auf bestimmten Spender-T-Zell-Populationen oder auf allen Spender-T-Zellen zu deletieren. Hierfür wurden CD4+ konventionelle T-Zellen (Tconv Zellen), regulatorische T Zellen (Treg Zellen) und CD8+ T-Zellen von Tamoxifen-induzierbaren CD28 Knockout (iCD28KO) Mäusen bzw. deren wildtypischen (wt) Wurfgeschwistern isoliert. Den allogenen Empfängermäusen wurden dann T-Zell-depletierte Knochenmarkszellen und verschiedene Kombinationen aus iCD28KO und wt Spender-T-Zellen transplantiert. Die Behandlung der Empfängertiere mit Tamoxifen führte zu einer irreversiblen Deletion von CD28 auf den iCD28KO T-Zell-Populationen. Um den GvL Effekt zu untersuchen, wurden den Mäusen kurz vor dem T-Zell-Transfer BCL-1 Tumorzellen injiziert.
Die von den CD4+ Tconv Zellen verursachte aGvHD konnte sehr gut kontrolliert werden, indem zusätzlich wt Treg Zellen transplantiert wurden. Im Gegensatz dazu entwickelten die Mäuse einen späten und tödlichen Schub der aGvHD, auch late-onset aGvHD genannt, wenn die CD28 Expression auf den Treg Zellen des Spenders deletiert wurde. Dies ging mit einem Rückgang der iCD28KO Treg-Zellzahlen ca. 20 Tage nach Transplantation einher. Die Deletion von CD28 auf CD4+ Tconv Zellen oder auf CD8+ T-Zellen reduzierte die aGvHD, konnte diese aber nicht vollständig verhindern. Des Weiteren waren iCD28KO und wildtypische CD8+ T-Zellen gleichermaßen in der Lage, allogene Zellen zu töten, in vivo wie auch in vitro. Aufgrund dieser hinreichenden Anti-Tumor-Antwort hatten iCD28KO CD8+ T-Zellen einen therapeutischen Effekt in unserem GvL Modell und 25 % der Tiere überlebte bis zum Versuchsende (Tag 120) ohne Anzeichen des Tumors. Ein Langzeitüberleben der Tiere wurde auch beobachtet, wenn das CD28 Molekül auf allen Spender-T-Zellen fehlte. Dies war nicht der Fall, wenn alle Spender-T-Zellen von wt Mäusen isoliert wurden. Im Gegensatz zur CD28 Deletion auf entweder allen Spender-T-Zellen oder nur auf den CD8+ T-Zellen, ging der GvL Effekt vollständig verloren, wenn CD28 nur auf den CD4+ Tconv Zellen entfernt wurde, da diese dann keine ausreichende T-Zellhilfe mehr leisten konnten. 
Die vorliegende Arbeit zeigt, dass eine therapeutische Blockade des kostimulatorischen CD28 Signals entweder in allen Spender T-Zellen oder nur in CD8+ T-Zellen vor der aGvHD schützen könnte ohne gleichzeitig das Risiko eines Rezidivs zu erhöhen. Darüber hinaus steht mit der Deletion von CD28 auf Treg Zellen ein Mausmodell der late-onset aGvHD zur Verfügung, welches für die weitere Erforschung dieser Krankheit nützlich sein kann.
KW  - Antigen CD28
KW  - Transplantat-Wirt-Reaktion
KW  - Maus
KW  - Graft versus host disease
KW  - GvHD
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-165863
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Djuzenova, Cholpon S.
A1  - Fiedler, Vanessa
A1  - Memmel, Simon
A1  - Katzer, Astrid
A1  - Sisario, Dmitri
A1  - Brosch, Philippa K.
A1  - Göhrung, Alexander
A1  - Frister, Svenja
A1  - Zimmermann, Heiko
A1  - Flentje, Michael
A1  - Sukhorukov, Vladimir L.
T1  - Differential effects of the Akt inhibitor MK-2206 on migration and radiation sensitivity of glioblastoma cells
JF  - BMC Cancer
N2  - Background
Most tumor cells show aberrantly activated Akt which leads to increased cell survival and resistance to cancer radiotherapy. Therefore, targeting Akt can be a promising strategy for radiosensitization. Here, we explore the impact of the Akt inhibitor MK-2206 alone and in combination with the dual PI3K and mTOR inhibitor PI-103 on the radiation sensitivity of glioblastoma cells. In addition, we examine migration of drug-treated cells.

Methods
Using single-cell tracking and wound healing migration tests, colony-forming assay, Western blotting, flow cytometry and electrorotation we examined the effects of MK-2206 and PI-103 and/or irradiation on the migration, radiation sensitivity, expression of several marker proteins, DNA damage, cell cycle progression and the plasma membrane properties in two glioblastoma (DK-MG and SNB19) cell lines, previously shown to differ markedly in their migratory behavior and response to PI3K/mTOR inhibition.

Results
We found that MK-2206 strongly reduces the migration of DK-MG but only moderately reduces the migration of SNB19 cells. Surprisingly, MK-2206 did not cause radiosensitization, but even increased colony-forming ability after irradiation. Moreover, MK-2206 did not enhance the radiosensitizing effect of PI-103. The results appear to contradict the strong depletion of p-Akt in MK-2206-treated cells. Possible reasons for the radioresistance of MK-2206-treated cells could be unaltered or in case of SNB19 cells even increased levels of p-mTOR and p-S6, as compared to the reduced expression of these proteins in PI-103-treated samples. We also found that MK-2206 did not enhance IR-induced DNA damage, neither did it cause cell cycle distortion, nor apoptosis nor excessive autophagy.

Conclusions
Our study provides proof that MK-2206 can effectively inhibit the expression of Akt in two glioblastoma cell lines. However, due to an aberrant activation of mTOR in response to Akt inhibition in PTEN mutated cells, the therapeutic window needs to be carefully defined, or a combination of Akt and mTOR inhibitors should be considered.
KW  - DNA damage
KW  - glioblastoma multiforme
KW  - histone H2AX
KW  - irradiation
KW  - migration
KW  - mTOR
KW  - PTEN
KW  - p53
KW  - radiation sensitivity
KW  - wound healing
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-200290
VL  - 19
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Krieter, Detlef H.
A1  - Kerwagen, Simon
A1  - Rüth, Marieke
A1  - Lemke, Horst-Dieter
A1  - Wanner, Christoph
T1  - Differences in dialysis efficacy have limited effects on protein-bound uremic toxins plasma levels over time
JF  - Toxins
N2  - The protein-bound uremic toxins para-cresyl sulfate (pCS) and indoxyl sulfate (IS) are associated with cardiovascular disease in chronic renal failure, but the effect of different dialysis procedures on their plasma levels over time is poorly studied. The present prospective, randomized, cross-over trial tested dialysis efficacy and monitored pre-treatment pCS and IS concentrations in 15 patients on low-flux and high-flux hemodialysis and high-convective volume postdilution hemodiafiltration over six weeks each. Although hemodiafiltration achieved by far the highest toxin removal, only the mean total IS level was decreased at week three (16.6 ± 12.1 mg/L) compared to baseline (18.9 ± 13.0 mg/L, p = 0.027) and to low-flux dialysis (20.0 ± 12.7 mg/L, p = 0.021). At week six, the total IS concentration in hemodiafiltration reached the initial values again. Concentrations of free IS and free and total pCS remained unaltered. Highest beta2-microglobulin elimination in hemodiafiltration (p < 0.001) led to a persistent decrease of the plasma levels at week three and six (each p < 0.001). In contrast, absent removal in low-flux dialysis resulted in rising beta2-microglobulin concentrations (p < 0.001). In conclusion, this trial demonstrated that even large differences in instantaneous protein-bound toxin removal by current extracorporeal dialysis techniques may have only limited impact on IS and pCS plasma levels in the longer term.
KW  - protein-bound uremic toxins
KW  - end-stage renal disease
KW  - hemodialysis
KW  - hemodiafiltration
KW  - dialysis adequacy
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-201770
VL  - 11
IS  - 4
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Sauer, Markus
A1  - Juranek, Stefan A.
A1  - Marks, James
A1  - De Magis, Alessio
A1  - Kazemier, Hinke G
A1  - Hilbig, Daniel
A1  - Benhalevy, Daniel
A1  - Wang, Xiantao
A1  - Hafner, Markus
A1  - Paeschke, Katrin
T1  - DHX36 prevents the accumulation of translationally inactive mRNAs with G4-structures in untranslated regions
JF  - Nature Communications
N2  - Translation efficiency can be affected by mRNA stability and secondary structures, including G-quadruplex structures (G4s). The highly conserved DEAH-box helicase DHX36/RHAU resolves G4s on DNA and RNA in vitro, however a systems-wide analysis of DHX36 targets and function is lacking. We map globally DHX36 binding to RNA in human cell lines and find it preferentially interacting with G-rich and G4-forming sequences on more than 4500 mRNAs. While DHX36 knockout (KO) results in a significant increase in target mRNA abundance, ribosome occupancy and protein output from these targets decrease, suggesting that they were rendered translationally incompetent. Considering that DHX36 targets, harboring G4s, preferentially localize in stress granules, and that DHX36 KO results in increased SG formation and protein kinase R (PKR/EIF2AK2) phosphorylation, we speculate that DHX36 is involved in resolution of rG4 induced cellular stress.
KW  - RNA metabolism
KW  - Translation
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-227486
VL  - 10
IS  - 2421
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sauer, Markus
T1  - DHX36 function in RNA G-quadruplex-mediated posttranscriptional gene regulation
T1  - Funktion von DHX36 in RNA G-Quadruplex-vermittelter posttranskriptioneller Genregulierung
N2  - The expression of genetic information into proteins is a key aspect of life. The efficient and exact regulation of this process is essential for the cell to produce the correct amounts of these effector molecules to a given situation. For this purpose, eukaryotic cells have developed many different levels of transcriptional and posttranscriptional gene regulation. These mechanisms themselves heavily rely on interactions of proteins with associated nucleic acids. In the case of posttranscriptional gene regulation an orchestrated interplay between RNA-binding proteins, messenger RNAs (mRNA), and non-coding RNAs is compulsory to achieve this important function.
A pivotal factor hereby are RNA secondary structures. One of the most stable and diverse representatives is the G-quadruplex structure (G4) implicated in many cellular mechanisms, such as mRNA processing and translation. In protein biosynthesis, G4s often act as obstacles but can also assist in this process. However, their presence has to be tightly regulated, a task which is often fulfilled by helicases.
One of the best characterized G4-resolving factors is the DEAH-box protein DHX36. The in vitro function of this helicase is extensively described and individual reports aimed to address diverse cellular functions as well. Nevertheless, a comprehensive and systems-wide study on the function of this specific helicase was missing, so far.
The here-presented doctoral thesis provides a detailed view on the global cellular function of DHX36. The binding sites of this helicase were defined in a transcriptome-wide manner, a consensus binding motif was deviated, and RNA targets as well as the effect this helicase exerts on them were examined. In human embryonic kidney cells, DHX36 is a mainly cytoplasmic protein preferentially binding to G-rich and G4-forming sequence motifs on more than 4,500 mRNAs. Loss of DHX36 leads to increased target mRNA levels whereas ribosome occupancy on and protein output of these transcripts are reduced. Furthermore, DHX36 knockout leads to higher RNA G4 levels and concomitant stress reactions in the cell. I hypothesize that, upon loss of this helicase, translationally-incompetent structured DHX36 target mRNAs, prone to localize in stress granules, accumulate in the cell. The cell reacts with basal stress to avoid cytotoxic effects produced by these mis-regulated and structured transcripts.
N2  - Die Umsetzung genetischer Information in Proteine stellt einen Schlüsselaspekt des Lebens dar. Dabei ist die effiziente und exakte Regulierung dieses Prozesses für die Zelle essentiell, um die korrekte Menge dieser Effektormoleküle in einer gegebenen Situation zu produzieren. Zu diesem Zweck haben eukaryotische Zellen viele verschiedene Ebenen der transkriptionellen und posttranskriptionellen Genregulation entwickelt. Diese Mechanismen wiederum beruhen insbesondere auf den Interaktionen von Proteinen mit assoziierten Nukleinsäuren. Im Fall der posttranskriptionellen Genregulation ist ein abgestimmtes Wechselspiel zwischen RNA-bindenden Proteinen, Boten-RNAs und nicht-kodierenden RNAs zwingend erforderlich um diese wichtige Funktion zu erfüllen.
Ein zentrales Element hierbei bilden RNA-Sekundärstrukturen. Einer der stabilsten und variantenreichsten Vertreter dieser Strukturen ist die G-Quadruplexstruktur (G4), die in vielen zellulären Mechanismen, wie zum Beispiel Prozessierung und Translation der Boten-RNA, involviert ist. Während der Proteinbiosynthese agieren G4s häufig als Hindernisse, können diesen Prozess allerdings auch unterstützen. In beiden Fällen muss deren Präsenz genau reguliert werden, was häufig durch Helikasen erfolgt.
Einer der bestcharakterisiertesten, G4-entwindenden Faktoren ist das DEAH-Box Protein DHX36. Die in vitro Funktion dieser Helikase wurde bereits ausführlich beschrieben und einzelne Berichte haben darüber hinaus versucht, ihr verschiedene Funktionen in der Zelle zuzuweisen. Nichtsdestotrotz fehlt bislang eine umfassende und systemweite Studie zur Funktion dieser speziellen Helikase.
Die hier präsentierte Doktorarbeit liefert einen detaillierten Blick auf die globale Funktion von DHX36 in der Zelle. Bindestellen dieser Helikase im Transkriptom wurden definiert, ein allgemeines Bindemotiv abgeleitet und RNA-Bindeziele sowie der Effekt, den diese Helikase auf jene ausübt, untersucht. In humanen embryonalen Nierenzellen ist DHX36 ein vorwiegend zytoplasmatisches Protein, das bevorzugt G-reiche und G4-bildende Sequenzmotive auf über 4.500 Boten-RNAs bindet. Verlust von DHX36 führt zu einem erhöhten Level dieser Boten-RNAs in der Zelle, wobei deren Besetzung mit Ribosomen und die damit verbundene Proteinproduktion reduziert ist. Weiterhin führt der Verlust von DHX36 zu einem höheren RNA G4 Level und zu gleichzeitigen Stressreaktionen in der Zelle. Meine Vermutung ist, dass sich bei einem Verlust von DHX36 translationsinkompetente, strukturierte und leicht akkumulierende Ziel-Boten-RNAs in der Zelle anreichern. Die Zelle reagiert darauf mit basalem Stress um zytotoxische Effekte dieser miss-regulierten und strukturierten Transkripte zu vermeiden.
KW  - RNS
KW  - Helicasen
KW  - Genexpression
KW  - RNA secondary structures
KW  - G-quadruplex
KW  - RNA protein interactions
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-183954
ER  - 
TY  - THES
A1  - Reinhard, Julia
T1  - Developmental Aspects of Fear Learning and Fear Generalization
T1  - Entwicklungsaspekte des Furchterwerbs und der Furchtgenerealisierung
N2  - In situations of real threat, showing a fear reaction makes sense, thus, increasing the chance to survive. The question is, how could anybody differentiate between a real and an apparent threat? Here, the slogan counts “better safe than sorry”, meaning that it is better to shy away once too often from nothing than once too little from a real threat. Furthermore, in a complex environment it is adaptive to generalize from one threatening situation or stimulus to another similar situation/stimulus. But, the danger hereby is to generalize in a maladaptive manner involving as it is to strong and/or fear too often “harmless” (safety) situations/stimuli, as it is known to be a criterion of anxiety disorders (AD). Fear conditioning and fear generalization paradigms are well suited to investigate fear learning processes. It is remarkable that despite increasing interest in this topic there is only little research on fear generalization. Especially, most research on human fear conditioning and its generalization has focused on adults, whereas only little is known about these processes in children, even though AD is typically developing during childhood. To address this knowledge gap, four experiments were conducted, in which a discriminative fear conditioning and generalization paradigm was used. 
In the first two experiments, developmental aspects of fear learning and generalization were of special interest. Therefore, in the first experiment 267 children and 285 adults were compared in the differential fear conditioning paradigm and generalization test. Skin conductance responses (SCRs) and ratings of valence and arousal were obtained to indicate fear learning. Both groups displayed robust and similar differential conditioning on subjective and physiological levels. However, children showed heightened fear generalization compared to adults as indexed by higher arousal ratings and SCRs to the generalization stimuli. Results indicate overgeneralization of conditioned fear as a developmental correlate of fear learning. The developmental change from a shallow to a steeper generalization gradient is likely related to the maturation of brain structures that modulate efficient discrimination between threatening and (ambiguous) safety cues. The question hereby is, at which developmental stage fear generalization gradients of children adapt to the gradients of adults. Following up on this question, in a second experiment, developmental changes in fear conditioning and fear generalization between children and adolescents were investigated. According to experiment 1 and previous studies in children, which showed changes in fear learning with increasing age, it was assumed that older children were better at discriminating threat and safety stimuli. Therefore, 396 healthy participants (aged 8 to 12 years) were examined with the fear conditioning and generalization paradigm. Again, ratings of valence, arousal, and SCRs were obtained. SCRs indicated differences in fear generalization with best fear discrimination in 12-year-old children suggesting that the age of 12 years seems to play an important role, since generalization gradients were similar to that of adults. These age differences were seen in boys and girls, but best discrimination was found in 12-year-old boys, indicating different development of generalization gradients according to sex. This result fits nicely with the fact that the prevalence of AD is higher in women than in men. 
In a third study, it was supposed that the developmental trajectory from increased trait anxiety in childhood to manifest AD could be mediated by abnormal fear conditioning and generalization processes. To this end, 394 children aged 8 to 12 years with different scores in trait anxiety were compared with each other. Results provided evidence that children with high trait anxiety showed stronger responses to threat cues and impaired safety signal learning contingent on awareness as indicated by arousal at acquisition. Furthermore, analyses revealed that children with high trait anxiety showed overall higher arousal ratings at generalization. Contrary to what was expected, high trait anxious children did not show significantly more fear generalization than children with low trait anxiety. However, high-trait-anxious (HA) participants showed a trend for a more linear gradient, whereas moderate-trait-anxious (MA) and low-trait-anxious (LA) participants showed more quadratic gradients according to arousal. Additionally, after controlling for age, sex and negative life experience, SCR to the safety stimulus predicted the trait anxiety level of children suggesting that impaired safety signal learning may be a risk factor for the development of AD. 
Results provide hints that frontal maturation could develop differently according to trait anxiety resulting in different stimuli discrimination. Thus, in a fourth experiment, 40 typically developing volunteers aged 10 to 18 years were screened for trait anxiety and investigated with the differential fear conditioning and generalization paradigm in the scanner. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) were used to identify the neural mechanisms of fear learning and fear generalization investigating differences in this neural mechanism according to trait anxiety, developmental aspects and sex. At acquisition, HA participants showed reduced activation in frontal brain regions, but at generalization, HA participants showed an increase in these frontal regions with stronger linear increase in activation with similarity to CS+ in HA when compared to LA participants. This indicates that there is a hyper-regulation in adolescents to compensate the higher difficulties at generalization in form of a compensatory mechanism, which decompensates with adulthood and/or may be collapsed in manifest AD. Additionally, significant developmental effects were found: the older the subjects the stronger the hippocampus and frontal activation with resemblance to CS+, which could explain the overgeneralization of younger children. Furthermore, there were differences according to sex: males showed stronger activation with resemblance to CS+ in the hippocampus and frontal regions when compared to females fitting again nicely with the observation that prevalence rates for AD are higher for females than males. 
In sum, the studies suggest that investigating developmental aspects of (maladaptive) overgeneralization may lead to better understanding of the mechanisms of manifest anxiety disorders, which could result in development and provision of prevention strategies. Although, there is need for further investigations, the present work gives some first hints for such approaches.
N2  - Im Angesicht realer Bedrohung macht es durchaus Sinn, eine Furchtreaktion zu zeigen, denn dadurch kann die Überlebenschance erhöht werden. Die aufkommende Frage hierbei lautet: wie kann man eine “echte” Gefahr von einer “Attrappe” unterscheiden? Hier gilt der Spruch: besser einmal zu viel (Angst), als einmal zu wenig. Es macht also in einer komplexen Umwelt durchaus Sinn, von einer bestimmten Situation oder Gefahrenquelle auf eine andere, dieser ähnlichen, zu generalisieren. Dies birgt allerdings die Gefahr, zu stark zu generalisieren und/oder zu oft vor “harmlosen” Situationen oder Dingen Angst zu haben, wie uns das von den Angststörungen her bekannt ist. Furchterwerb und -generalisierung lassen sich mithilfe von Furchtkonditionierungs- und Generalisierungsparadigmen untersuchen. In Anbetracht der Tatsache, dass Furchtlernen und Furchtgeneralisierung wichtige Rollen in der Entwicklung von Angsterkrankungen zu spielen scheinen, ist es verwunderlich, dass es, trotz zunehmenden Interesses, nur wenig Forschung im Bereich Furchtgeneralisierung gibt. Die meisten Humanstudien hierzu wurden mit erwachsenen Probanden durchgeführt, wohingegen nur sehr wenig über diese Prozesse im Kindesalter bekannt ist. Um diese Wissenslücke etwas zu schließen, wurden in dieser vorliegenden Arbeit vier Studien generiert, in welchen ein differenzielles Furchtkonditionierungs- und Generalisierungsparadigma zum Einsatz kam. 
In den ersten beiden Experimenten standen Entwicklungsaspekte des Furchterwerbs und der Furchtgeneralisierung im Fokus. In der ersten Studie haben wir deshalb 267 Kinder und 285 Erwachsene mit dem differenziellen Furchtkonditionierungs- und Generalisierungsparadigma untersucht und bezüglich Valenz, Arousal und Hautleitfähigkeitsreaktion verglichen. Während beide Gruppen vergleichbare Konditionierungseffekte aufwiesen, zeigten die Kinder eine stärkere Generalisierung. Dies machte sich sowohl im Arousal als auch in der Hautleitfähigkeit bemerkbar. Dieses Ergebnis lässt darauf schließen, dass eine Entwicklung von einem flachen hin zu einem steileren Generalisierungsgradienten möglicherweise auf die Reifung bestimmter Hirnstrukturen zurückzuführen ist, die die effektive Diskriminierung zwischen gefährlichen und (vermeintlich) ungefährlichen Reizen modulieren. Die Frage schließt sich an, in welchem Entwicklungsstadium sich die Generalisierungsgradienten von Kindern denen der Erwachsenen angleichen. Um dieser Frage weiter nachzugehen wurden in der zweiten Studie entwicklungsbedingte Veränderungen der Furchtkonditionierung und -generalisierung bei Kindern und Jugendlichen untersucht. Laut dem ersten Experiment und weiteren Studien, die auf altersbedingte Veränderungen im Furchtlernen hinweisen, lag hier die Annahme zugrunde, dass Kinder mit zunehmendem Alter besser zwischen gefährlichen und (vermeintlich) ungefährlichen Reizen unterscheiden können. Um diese Hypothese zu überprüfen, wurden 396 gesunde Probanden (zwischen 8 und 12 Jahren) mittels des Furchtkonditionierungs- und Generalisierungsparadigmas untersucht. Wie bereits in der ersten Studie wurden Valenz, Arousal und die Hautleitfähigkeitsreaktion ausgewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass Kinder aller Altersstufen vergleichbare Konditionierungseffekte aufweisen, dass aber laut der Hautleitfähigkeitsreaktion 12-jährige Kinder im Vergleich zu den jüngeren Kindern am besten zwischen den Stimuli unterscheiden konnten. Wenn nach Geschlecht aufgeteilt wird, diskriminierten 12-jährige Jungs am besten, was darauf schließen lässt, dass sich Furchtgeneralisierung je nach Geschlecht unterschiedlich entwickeln könnte, was in Anbetracht der Tatsache interessant ist, dass Frauen höhere Prävalenzraten für Angsterkrankungen haben als Männer.
Einer dritten Studie liegt die Annahme zugrunde, dass ein Entwicklungsstrang von einer ängstlichen Persönlichkeit hin zu einer Angsterkrankung durch abweichende Furchtkonditionierung und -Generalisierung vermittelt werden könnte. Daher wurden 394 Kinder zwischen 8 und 12 Jahren mit unterschiedlichen Ausprägungen in ihrer Ängstlichkeit mit dem Furchtkonditionierungs- und Generalisierungsparadigma untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass Kinder mit hohen Angst Werten je nach dem Grad ihrer Kontingenz-Bewusstheit während der Konditionierung mit stärkerer Erregung auf mit Gefahr assoziierte Reize und beeinträchtigtem Lernen des sicheren Reizes reagierten. Es zeigte sich, dass Kinder mit hohen Angst Werten generell höhere Erregungs-Werte während der Generalisierung aufwiesen als Kinder mit niedrigen Werten. Entgegen den Annahmen generalisierten Kinder mit hoher Ängstlichkeit nicht signifikant stärker als Kinder mit niedrigen Werten. Es gab jedoch einen Trend dahingehend, dass hoch-ängstliche Kinder eher lineare Generalisierungsgradienten aufweisen (was für mehr Generalisierung spricht), während moderat- und niedrig-ängstliche Kinder eher quadratische Gradienten haben (was für bessere Differenzierung spricht). Zudem konnten die SCRs auf den „sicheren“ Stimulus (CS-) den Ängstlichkeitswert voraussagen (nachdem für Alter, Geschlecht und negative Lebenserfahrung korrigiert wurde). Dies könnte bedeuten, dass eine Beeinträchtigung im Lernen des sicheren Reizes ein Risikofaktor für die Entwicklung einer Angsterkrankung im Jugendalter sein könnte. 
Allgemein liefern die Ergebnisse erste Hinweise darauf, dass sich frontale Hirnstrukturen je nach Ausprägung der Ängstlichkeit unterschiedlich entwickeln könnten, was sich in unterschiedlicher Diskriminierungsfähigkeit spiegeln könnte. Um dem weiter nachzugehen, wurden im vierten Experiment 40 der Norm entsprechend entwickelte Probanden zwischen 10 und 18 Jahren mit unterschiedlichen hoher Ängstlichkeit mittels fMRT auf Unterschiede in der Furchtkonditionierung und -generalisierung hin untersucht. Außerdem wurden Zusammenhänge mit dem Alter und dem Geschlecht der Probanden untersucht. Die frontale Aktivität zeigte sich unterschiedlich je nach Ängstlichkeit, mit stärkerer linearer Zunahme in der Aktivierung mit Ähnlichkeit zum CS+ während der Generalisierung bei hoch ängstlichen Probanden. Dies lässt auf eine Hyperregulierung bei Jugendlichen im Vergleich zu Erwachsenen schließen, wenn es darum geht, die Schwierigkeiten bezüglich der Differenzierung der dem bedrohlichen Reiz sehr ähnlichen Reize zu kompensieren. Diese Hyperregulierung könnte einen Kompensationsmechanismus der hoch ängstlichen Kinder widerspiegeln, welcher mit zunehmendem Alter verschwindet und bei manifesten Angsterkrankungen zusammenbricht. Außerdem konnten signifikante Entwicklungseffekte gefunden werden: je älter die Probanden waren, desto stärker war deren Aktivierung im Hippocampus und in frontalen Regionen während der Generalisierung mit zunehmender Ähnlichkeit zum CS+. Diese Altersunterschiede könnten die Übergeneralisierung jüngerer Kinder erklären und folglich zur Erklärung beitragen, weshalb Angsterkrankungen häufig ihren Ursprung in frühen Altersstufen haben. Männliche Probanden zeigten außerdem stärkere Aktivierung mit zunehmender Ähnlichkeit zum CS+ im Hippocampus und in frontalen Regionen. Dieses Ergebnis ergänzt die Resultate des zweiten Experiments und passt zur Tatsache, dass die Prävalenzraten für Angsterkrankungen für Frauen höher sind als für Männer.
Zusammengenommen legen die Studien nahe, dass es sich lohnt, sich mit Entwicklungsaspekten von Furchtgeneralisierung zu befassen. Ein besseres Verständnis von Mechanismen des Furchterwerbs und besonders von Furchtgeneralisierung könnte dabei helfen, die Entstehungsmechanismen von Angsterkrankungen besser zu verstehen und könnte somit bei der Entwicklung von Präventionsansätzen wichtig sein. Obwohl viele Fragen noch offen sind und einige weitere Untersuchungen anstehen, liefert diese Arbeit erste Ideen für solche Ansätze.
KW  - Furcht
KW  - Development
KW  - Entwicklung
KW  - Fear Learning
KW  - Fear Generalization
KW  - Furchkonditionierung
KW  - Furchtgeneralisierung
KW  - Konditionierung
KW  - Generalisierung
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-164372
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rasheed, Huma
T1  - Development of simple and cost-effective High Performance Liquid Chromatography methods for quality control of essential beta-lactam antibiotics in low- and middle-income countries
T1  - Entwicklung einfacher und kosteneffektiver Hochleistungs-Flüssigchromatographie(HPLC)-Methoden für die Qualitätskontrolle für Betalaktam-Antibiotika in Entwicklungs- und Schwellenländern
N2  - Assay and impurity profiling of the pharmaceuticals are the key routine quality control methods employed worldwide for which High Performance Liquid Chromatography (HPLC) is the most widely used technique. The ability to carry out these routine laboratory procedures in low- and middle- income countries (LMICs) need the methods to be based upon simple instruments manageable with moderate levels of personnel skill and costs involved. 
Simple, convenient, and cost effective reverse phase HPLC methods were developed using phosphate buffer and methanol as mobile phase with C18 column as stationary phase for the impurity profiling and assay of beta lactam antibiotics. Isocratic elution and UV detection was employed in these methods. Impurity profiling method was developed for coamoxiclav tablets and ceftriaxone bulk drug. The method for ceftriaxone included a supplementary method to quantify one of its known impurity (Impurity D of ceftriaxone). This method involved use of acetonitrile where as the two main methods were achieved on the targeted method design, described above. With the exception of impurity A of ceftriaxone, the methods developed can successfully quantify impurities to the concentration as low as ≤0.05%, which is in accordance with the current guidelines for the impurity profiling of antibiotics issued by European Medicines Agency.
As ensuring cost reduction was one of the key objectives of carrying out the method development exercise, in situ methods for the preparation of impurities were also identified and some new methods were introduced. The stability of beta lactam antibiotics and the choice of solvent were given due attention during the process of method development revealing information on the presence of new impurities.  Deacetyl cefotaxime and 2-mercaptobenzathiazole were identified in this process as new impurities of ceftriaxone currently not listed under known impurities by United States Pharmacopoeia and European Pharmacopoeia. However, deacetyl cefotaxime is a known impurity of cefotaxime whereas the latter molecule is a degradation product of one of the synthesis impurities of ceftriaxone. This substance is reported to be carcinogenic and is resolved using the supplementary method developed for ceftriaxone, hence making its detection and quantification possible. A known inactive impurity of ceftriaxone (Impurity A, E-isomer of ceftriaxone) was` also shown to be produced by exposure to day light, thus warranting the light protection of the ceftriaxone solution, an information that is of critical importance in the clinical settings.
A series of experimentation was carried out on the finished products of beta lactam antibiotics sampled from Pakistan and few other countries, to identify key quality issues in the samples. Though the limited sample size and convenient sampling did not provide results that could yield a decisive figure for the country status for prevalence of substandard and falsified medical products, but the experiments have clearly indicated that the problems in drug quality do exist and beta lactam antibiotics form a class of high-risk medicine with respect to surveillance for poor-quality medicines. Isolation of unknown impurities was also carried out along with the introduction of new and modified methods for preparation of impurities of beta-lactam antibiotics.
In addition, detailed literature survey was carried out for understanding the complex problem of the poor-quality medicine, impact of poor quality antimicrobials on health care system and the magnitude of the problem at the global level. The country status of Pakistan regarding quality of medicines was recorded based upon the available documentary evidence. The current technologies and strategic options available for low- and middle-income countries in aiding fight for combating poor quality medicines was also laid down to design recommendations for Pakistan. A comprehensive review of the information technology tools used for identification and control of substandard and falsified medicines was also conducted.
N2  - Für die Bestimmung der Reinheit und des Gehaltes von Arzneistoffen wird weltweit maßgeblich die Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) eingesetzt. Damit die entsprechenden Methoden auch in Entwicklungs- und Schwellenländern angewendet werden können, müssen sie zur Verwendung mit sehr einfachen Messgeräten geeignet sein und von auch weniger gut ausgebildetem Personal durchgeführt werden können. Zudem sollten die Kosten möglichst niedrig sein.
Für die Reinheitsanalytik sowie die Bestimmung des Gehaltes von Betalaktam-Antibiotika wurden einfache, praktische und kostengünstige chromatographische Methoden unter Verwendung von Umkehrphasen entwickelt, die als mobile Phase Gemische aus Phosphatpuffern und Methanol sowie als stationäre Phase C18-Säulen verwenden. Die Methoden sind isokratisch, die Detektion erfolgt mittels UV/Vis-Spektrometer. Für Coamoxiclav-Tabletten sowie den Arzneistoff Ceftiaxon wurden Methoden zur Reinheitsprüfung entwickelt. Für die Reinheitsprüfung von Ceftriaxon wurde eine zweite Methode benötigt, um eine der bekannten Verunreinigungen (Ceftriaxon-Verunreinigung D) zu quantifizieren. Hierbei musste Acetonitril als Bestandteil der mobilen Phase gewählt werden, wohingegen die beiden Hauptmethoden dem beschriebenen Methodendesign folgten. Außer im Falle der Ceftriaxon-Verunreinigung A können mit den Methoden Verunreinigungen bis zu einem Konzentrationslevel ≤ 0,05 % bestimmt werden, was den Vorgaben aktueller Richtlinien für die Reinheitsanalytik der Europäischen Arzneimittelbehörde entspricht.
Da es ein Kernziel während der Methodenentwicklung war, die Kosten für die Analytik möglichst gering zu halten, wurden in situ-Methoden für die Gewinnung von Verunreinigungen entwickelt und einige neue eingeführt. Während des Entwicklungsprozesses wurde besonders auf die Stabilität der Antibiotika und auf die Wahl des Lösungsmittels geachtet, wobei Erkenntnisse über die Anwesenheit neuer Verunreinigungen erlangt werden konnten. Desacetylcefotaxime und 2-Mercaptobenzathiazol wurden als neue Verwandte Substanzen von Ceftriaxon identifiziert und sind derzeit nicht als bekannte Verunreinigen in der United States Pharmacopoeia sowie dem Europäischen Arzneibuch aufgeführt. Desacetylcefotaxime ist eine bekannte Verunreinigung von Cefotaxime, wohingegen  das zweite Molekül ein Abbauprodukt einer der Verunreinigungen ist, die während der Synthese von Ceftriaxon entstehen können. Es ist bekannt, dass diese Substanz karzinogen ist, und sie kann mit der erweiterten zweiten Methode für Ceftriaxon erfasst und quantifiziert werden. Unter Lichteinfluss bildete sich zudem eine weitere bekannte, inaktive Verunreinigung von Ceftriaxon (Verunreinigung A, E-Isomeres von Ceftriaxon), weshalb Ceftriaxon-haltige Lösungen vor Licht geschützt aufbewahrt werden sollten. Dieses Wissen ist besonders für den klinischen Bereich relevant.
An einer Reihe von Betalaktam-haltigen Fertigarzneimitteln aus Pakistan und einigen anderen Ländern wurden mehrere Qualitätsuntersuchungen angestellt. Obwohl der geringe Probenumfang und die Methoden der Probensammlung kein eindeutiges Bild darüber zeichnen konnte, ob in einem bestimmten Land Arzneimittelfälschungen besonders häufig auftreten, konnte durch die Versuche dennoch festgestellt werden, dass es Probleme bei der Arzneimittelqualität gibt und dass Betalaktam-Antibiotika eine Hochrisikogruppe darstellen, die besonders gut hinsichtlich des Vorkommens minderwertiger Arzneimittel untersucht werden muss. Zudem wurden unbekannte Verunreinigungen aus den Proben isoliert und neue sowie modifizierte Methoden entwickelt, um Verunreinigungen der untersuchten Substanzen zu gewinnen.
Zudem wurde eine ausführliche Literaturrecherche durchgeführt, um das komplexe Problem minderwertiger Arzneimittel, den Einfluss minderwertiger Antibiotika auf das Gesundheitssystem sowie das globale Ausmaß des Problems zu verstehen. Für Pakistan wurde der status quo der Arzneimittelqualität aufgrund vorhandener Dokumentation ermittelt. Außerdem wurde dargelegt, inwiefern die heutigen modernen Technologien und Strategien, die für Entwicklungs- und Schwellenländern zur Verfügung stehen, zur Bekämpfung von qualitativ minderwertigen Arzneimitteln in Pakistan beitragen können. Hierzu wurde eine Übersicht aktueller, moderner digitaler Techniken angefertigt, die für die Aufdeckung und Bekämpfung von minderwertigen und gefälschten Arzneimitteln verwendet werden können.
KW  - Quality ccontrol
KW  - antibiotics
KW  - HPLC
KW  - LMICS
KW  - simple
KW  - HPLC
KW  - Low-income Countries
KW  - Qualitätskontrolle
KW  - Antibiotikum
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-177214
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hell, Dennis
T1  - Development of self-adjusting cytokine neutralizer cells as a closed-loop delivery system of anti-inflammatory biologicals
T1  - Entwicklung von selbstregulierenden Zytokin-Neutralisierer-Zellen als Closed-Loop Abgabesystem von anti-inflammatorischen Biologikals
N2  - The current treatment strategies for diseases are assessed on the basis of diagnosed phenotypic changes due to an accumulation of asymptomatic events in physiological processes. Since a diagnosis can only be established at advanced stages of the disease, mainly due to insufficient early detection possibilities of physiological disorders, doctors are forced to treat diseases rather than prevent them. Therefore, it is desirable to link future therapeutic interventions to the early detection of physiological changes. So-called sensor-effector systems are designed to recognise disease-specific biomarkers and coordinate the production and delivery of therapeutic factors in an autonomous and automated manner. Such approaches and their development are being researched and promoted by the discipline of synthetic biology, among others. 
Against this background, this paper focuses on the in vitro design of cytokine-neutralizing sensor-effector cells designed for the potential treatment of recurrent autoimmune diseases, especially rheumatoid arthritis. 
The precise control of inducible gene expression was successfully generated in human cells. At first, a NF-κB-dependent promoter was developed, based on HIV-1 derived DNA-binding motives. The activation of this triggerable promoter was investigated using several inducers including the physiologically important NF-κB inducers tumor necrosis factor alpha (TNFα) and interleukin 1 beta (IL-1β). The activation strength of the NF-κB-triggered promoter was doubled by integrating a non-coding RNA. The latter combined expressed RNA structures, which mimic DNA by double stranded RNAs and have been demonstrated to bind to p50 or p65 by previous publications. The sensitivity was investigated for TNFα and IL-1β. The detection limit and the EC50 values were in in the lower picomolar range. Besides the sensitivity, the reversibility and dynamic of the inducible system were characterized. Hereby a close correlation between pulse times and expression profile was shown. 
The optimized NF-κB-dependent promoter was then coupled to established TNFα- and IL-1-blocking biologicals to develop sensor-effector systems with anti-inflammatory activity, and thus potential use against autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis. The biologicals were differentiated between ligand-blocking and receptor-blocking biologicals and different variants were selected: Adalimumab, etanercept and anakinra. The non-coding RNA improved again the activation strength of NF-κB-dependent expressed biologicals, indicating its universal benefit. Furthermore, it was shown that the TNFα-induced expression of NF-κB-regulated TNFα-blocking biologics led to an extracellular negative feedback loop. Interestingly, the integration of the non-coding RNA and this negative feedback loop has increased the dynamics and reversibility of the NF-κB-regulated gene expression. The controllability of drug release can also be extended by the use of inhibitors of classical NF-κB signalling such as TPCA-1. The efficacy of the expressed biologicals was detected through neutralization of the cytokines using different experiments. For future in vivo trials, first alginate encapsulations of the cells were performed. Furthermore, the activation of NF-κB-dependent promoter was demonstrated using co-cultures with human plasma samples or using synovial liquids. 
With this generated sensor-effector system we have developed self-adjusting cytokine neutralizer cells as a closed-loop delivery system for anit-inflammatory biologics.
N2  - Die derzeitig üblichen Behandlungsstrategien von Krankheiten werden auf Basis diagnostizierter phänotypischer Veränderungen erhoben, die auf eine Ansammlung asymptomatischer Ereignisse in physiologischen Vorgängen zurückzuführen sind. Da die Feststellung einer Diagnose bislang erst in fortgeschrittenen Krankheitsstadien, vor allem aufgrund unzureichender Früherkennungsmöglichkeiten von physiologischen Störungen, erfolgen kann, sehen sich Ärzte gezwungen, Krankheiten vornehmlich zu behandeln anstatt ihnen vorzubeugen. Daher ist es erstrebenswert, wenn zukünftige therapeutische Interventionen bereits an die Früherkennung von physiologischen Veränderungen gekoppelt werden könnten. Sogenannte Sensor-Effektor Systeme sollen krankheitsspezifische Biomarker erkennen und die Produktion und Bereitstellung von therapeutischen Faktoren in einer selbstständigen und automatisierten Art und Weise koordinieren. Solche Ansätze und deren Entwicklung werden unter anderem durch die Disziplin der synthetischen Biologie erforscht und vorangetrieben. 
Die vorliegende Arbeit konzentriert sich vor diesem Hintergrund auf das in vitro Design von Zytokin-neutralisierenden Sensor-Effektor Zellen, die für die potentielle Behandlung wiederkehrender Autoimmunerkrankungen, insbesondere der rheumatoiden Arthritis, konstruiert wurden. 
Die gezielte Ansteuerung zur induzierbaren Genexpression konnte in humanen Zellen erfolgreich generiert werden. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst ein NF-κB abhängiger Promoter zur  induzierbaren Genexpression auf der Grundlage von HIV-1 abgleitenden DNA-Bindemotiven entwickelt. Die Aktivierbarkeit dieses Promoters wurde durch verschiedene Induktoren, insbesondere auch durch die physiologisch wichtigen NF-κB Aktivatoren Tumornekrosefaktor alpha (TNFα) und Interleukin 1 beta (IL-1β) überprüft. Die Aktivierungsstärke des NF-κB abhängigen Promoters wurde durch die Integration einer nicht-kodierenden RNA verdoppelt. Diese RNA kombiniert Strukturelemente, die im RNA-Doppelstrang DNA-Strukturen imitieren, und für die in Vorarbeiten die Bindung an p50 oder p65 nachgewiesen werden konnten. Für TNFα und IL-1β lagen das Detektionslimit und die EC50 Werte der NF-κB getriggerten Genexpression im unteren pikomolaren Bereich. Neben der Sensitivität wurde das induzierbare System bezüglich seiner Reversibilität und Dynamik charakterisiert. Dabei konnte eine enge Korrelation zwischen Pulszeiten und Expressionsmustern aufgezeigt werden. 
Ferner wurde der NF-κB abhängige Promoter an etablierte TNFα- und IL-1-blockierende Biologicals gekoppelt, um Sensor-Effektor Systeme mit anti-entzündlicher Aktivität zu erhalten, die potentiell zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen, wie beispielsweise der rheumatoiden Arthritis, eingesetzt werden könnten. Bei den Biologicals wurde zwischen Ligand-blockierenden und Rezeptor-blockierenden Biologicals differenziert und unterschiedliche Varianten ausgewählt: Adalimumab, Etanercept und Anakinra. Erneut verbesserte die zusätzliche Integration der nicht-kodierenden RNA die Aktivierungsstärke der NF-κB abhängig exprimierten Biologicals, das die universelle Nutzbarkeit des hier entwickelten optimierten NF-κB-Promoters unterstreicht. Ferner wurde gezeigt, dass die TNFα-induzierte Expression von NF-κB-regulierten TNFα-blockierenden Biologika zu einem extrazellulären negativen Feedback Loop führte. Interessanterweise hat die Integration der nicht-kodierender RNA und dieser negative Feedback Loop die Dynamik und Reversibilität der NF-κB-regulierten Genexpression erhöht. Die Kontrollierbarkeit der Wirkstoffabgabe kann zudem durch den Einsatz von Inhibitoren der klassischen NF-κB-Signalisierung wie z.B. TPCA-1 erweitert werden.  Die Wirksamkeit der exprimierten Biologicals wurde durch Neutralisation der Zytokine in verschiedenen Experimenten nachgewiesen. Für zukünftige in vivo Versuche konnten erste Alginat-Verkapselungen der Zellen durchgeführt werden. Die Aktivierbarkeit des NF-κB abhängigen Promoters wurde ferner durch Ko-Kultivierung mit humanen Plasmaproben und Synovialflüssigkeiten nachgewiesen. 
Mit diesem generierten Sensor-Effektor-System haben wir selbstregulierende Zytokin-Neutralisierer-Zellen als Closed-Loop Abgabesystem von anit-inflammatorischen Biologikals entwickelt.
KW  - cell therapy
KW  - synthetic biology
KW  - designer cell
KW  - suppressor cells
KW  - closed-loop systems
KW  - autoimmune disease
KW  - rheumatoid arthritis
KW  - gene network
KW  - adalimumab
KW  - enbrel
KW  - etanercept
KW  - anakinra
KW  - Biologika
KW  - Autoaggressionskrankheit
KW  - Cytokine
KW  - in vitro
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-175381
ER  - 
TY  - THES
A1  - Berninger, Michael
T1  - Development of Novel Quinolone Amides Against the African Sleeping Sickness  - A Fluorine Walk
T1  - Entwicklung von neuen Chinolonamiden gegen die Afrikanische Schlafkrankheit - Ein "Flourine Walk"
N2  - In recent years the transmission of the Human African Trypanosomiasis could be significantly reduced. The reported cases in 2016 reached a historic low level of 2184 cases and these achievements can be ascribed to intense control and surveillance programmes.118 However, most of the reported cases (>1000 in 2015) occurred in the Democratic Republic of the Congo and thus, need to be treated adequately. In particular, when the parasites have traversed the blood-brain barrier (BBB), treatment proved to be even more difficult. In addition, the number of cases always came in waves due to many reasons, e.g., development of resistances. Thus, it can be expected from experiences of the past that the number of cases will increase again. Hence, novel chemical entities are desperately needed in order to overcome the drawbacks which are associated with the current treatment options.
Our drug discovery approach included an initial drug repurposing strategy combined with a phenotypic screening. S. Niedermeier found novel active compounds derived from commercial fluoroquinolones. The most promising hit compound was further developed by G. Hiltensperger resulting in the lead quinolone amide GHQ168 (IC50 = 0.047 µM). 
This doctoral thesis is about new insights into the SAR of the quinolone amides and the enhancement of the lead compound. Special consideration was given to the fluorine atom in the quinolone amides and how certain fluorine substitution patterns influence the antitrypanosomal activity, physicochemical properties and pharmacokinetics (i.e. ‘fluorine walk’). Moreover, the ability of the compound class crossing the BBB should be investigated. This feature is inevitable necessary in order to potentially treat African sleeping sickness stage II.
The Gould-Jacobs protocol was predominantly used for the synthesis of the quinolone core. Since former SAR studies mainly concentrated on the variation in positions 1, 3 and 7, quinolone scaffolds (2a-i) with diverse substitution patterns regarding positions 5, 6, 7 and 8 were synthesised in this thesis. The resulting quinolone amides were evaluated for their antitrypanosomal activity.
Voluminous residues in position C-5 resulted in diminished activities (compounds 13, 16 and 18) and solely small-sized moieties were tolerated. In particular the fluorine atom in position 5 revealed beneficial trypanocidal effects as shown for compounds 6 (IC50 = 0.05 µM), 8 (IC50 = 0.04 µM), and 24 (IC50 = 0.02 µM). Furthermore, having fluorine only in position 5 of the quinolone core could considerably reduce the cytotoxic effects (CC50 >100 µM, SI = >2000 for 6). Hence, the 5-fluoro-substituted quinolone amides were considered superior to GHQ168.
Regarding the C-6 position all other moieties (e.g., H in 9, OCH3 in 10, CF3 in 12) except of a fluorine atom decreased the activity against Trypanosoma brucei brucei. A double fluorination in C-6 and C-8 was not beneficial (IC50 = 0.06 µM for 7) and a single fluorine atom in C-8 even showed a negative effect (IC50 = 0.79 µM for 5).
The logP value is considered a surrogate parameter for lipophlicity and thus, affecting permeability and solubility processes. In particular the fluorine atom influences the lipophilicity due to versatile effects: Lipophilicity is increased by additional fluorine atoms on aromatic rings (7, 23) and reduced by fluorine atoms at an alkyl chain (49), respectively. Additionally, the 5-fluoro-substituted quinolone amides (6, 8, and 24) could prove the contrary effect of decreasing lipophilicity when the aromatic fluorine substituent is in vicinity to a carbonyl group.
For the most promising drug candidates 6, 23, and 24 the respective metabolites and the metabolic turnover were investigated by C. Erk. In comparison to GHQ168 the hydroxylation of the benzylamide was prevented by the para-fluorine atom. Hence, half-life was extended for compound 23 (t1/2 = 6.4 h) and N-desalkylation was the predominant pathway. Moreover, the respective fluorine substitution pattern of the quinolone core affected the metabolism of compound 6. The 5-fluoro-substituted quinolone amide was less prone for biotransformation (t1/2 = 7.2 h) and half-life could even be further prolonged for compound 24 (t1/2 = 7.7 h). 
Due to the most appropriate safety profile of compound 6, this particular drug candidate was considered for in vivo study. Its poor solubility made a direct intraperitoneal administration unfeasible. Thus, an amorphous solid dispersion of 6 was generated using the spray-drying method according to the previous protocol. Unfortunately, the required solubility for the predicted in vivo study was not achieved. 
Furthermore, the compound class of the quinolone amide was evaluated for its ability for brain penetration. The methanesulfonyl precursor 48 was synthesised and subsequently radiofluorinated in the group of Prof. Dr. Samnick (Department of Nuclear Medicine, University Hospital of Würzburg). The labelled compound [18F]49 was administered to mice, and its distribution throughout the body was analysed using positron emission tomography and autoradiography, respectively. The autoradiography of the murine brains revealed medium to high concentrations of [18F]49. Therefore, the quinolone amides are generally suitable for treating Human African Trypanosomiasis stage II.
A scaffold hopping approach was performed starting from the quinolone amides and concluding with the compound class of pyrazoloquinolin-3-ones. The intramolecular hydrogen bond between the sec. amide and the C-4 carbonyl moiety was replaced by a covalent bond. The two compound classes were comparable regarding the antitrypanosomal activity to some degree (IC50 = 7.9 µM (EK02) vs. 6.37 µM (53a)). However, a final evaluation of 59 was not possible due to poor solubility.
N2  - Die Verbreitung der Afrikanischen Schlafkrankheit konnte in den vergangenen Jahren deutlich verringert werden. Die dokumentierten Fallzahlen aus 2016 erreichten ein historisch niedriges Niveau, was auf eine engmaschige Kontrolle und Überwachung zurückzuführen ist. Dennoch gibt es nach wie vor zahlreiche Krankheitsfälle (>1000 Fälle im Jahr 2015 für die Demokratische Republik Kongo), die entsprechend behandelt werden müssen. Die Therapie wird insbesondere dann erschwert, wenn die Parasiten die Blut-Hirn-Schranke überwunden haben. Außerdem treten die Krankheitsfälle aus mehreren Gründen, wie beispielsweise durch Resistenzentwicklung immer wieder schubweise auf. Die Erfahrungen aus der Vergangenheit zeigen, dass die Fallzahlen jederzeit wieder ansteigen können. Deshalb sind neue Arzneistoffe dringend notwendig, um die Nachteile der aktuellen Behandlungmöglichkeiten umgehen zu können. Unsere Suche nach neuen Wirkstoffen beinhaltete eine anfängliche Umwidmung eines zugelassenen Arzneistoffes in Verbindung mit einem Phänotyp-basierten Screening. S. Niedermeier entdeckte neue aktive Verbindungen, die sich von handelsüblichen Fluorchinolonen ableiteteten. Die vielversprechenste Substanz wurde von G. Hiltensperger zum Chinolonamid GHQ168 (IC50 = 0.047 µM) weiter optimiert.
Diese Arbeit befasst sich mit neuen Erkenntnissen zur Struktur-Wirkungs Beziehung der Chinolonamiden und mit der Verbesserung der Leitsubstanz. Besondere Berücksichtigung fanden dabei die Fluor-Substitutionen an den Chinolonamiden. Es sollte untersucht werden, inwiefern gewisse Fluorsubstitutionsmuster die antitrypanosomale Wirkung, physiko-chemische Eigenschaften und Pharmakokinetik beeinflussen („Fluor Walk“). Außerdem sollte ermittelt werden, ob diese Substanzklasse die Blut-Hirn-Schranke überwinden kann. Dieses Merkmal muss unabdingbar vorhanden sein, um die Afrikanische Schlafkrankheit in Stufe II potentiell behandeln zu können.
Das Gould-Jacobs-Verfahren wurde hauptsächlich für die Synthese des Chinolongrundgerüstes angewandt. Da sich die vorausgegangene Analyse der Struktur-Wirkungs Beziehungen vornehmlich auf das Variieren der Substitutenten in den Positionen 1, 3 und 7 konzentrierte, wurden in dieser Arbeit Chinolone (2a-i) mit diversen Substitutionsmustern in den Positionen 5, 6, 7 und 8 synthetisiert. Die erhaltenen Chinolonamide wurden auf ihre antitrypanosomale Aktivität untersucht.
Voluminöse Reste in der Position C-5 verursachten verringerte Aktivitäten (Verbindungen 13, 16 and 18), d.h. nur kleine Reste waren hinnehmbar. Vor allem ein Fluor-Atom in Position 5 wirkte sich günstig auf die antitrypanosomale Wirkung aus, was mit Verbindungen 6 (IC50 = 0.05 µM), 8 (IC50 = 0.04 µM), und 24 (IC50 = 0.02 µM) gezeigt werden konnte. Des Weiteren reduzierte sich die zytotoxische Wirkung (CC50 >100 µM, SI = >2000 für 6), wenn sich das Fluor-Atom nur in Position 5 des Chinolongrundgerüsts befindet. Deshalb wurden die Chinolonamide mit Fluor in Position 5 gegenüber GHQ168 als überlegen erachtet.
In Bezug auf Position 6 zeigen die Reste (z. B. H in 9, OCH3 in 10, CF3 in 12), mit Ausnahme des Fluor-Atoms, eine verringerte Aktivität gegenüber Trypanosoma brucei brucei. Eine zweifache Fluorsubstitution in C-6 und C-8 war nicht vorteilhaft (IC50 = 0.06 µM für 7) und ein einfaches Fluor-Atom in C-8 zeigte einen negativen Effekt (IC50 = 0.79 µM für 5).
Der logP Wert wird als Surrogatparameter der Lipophilie betrachtet und wirkt sich somit auf Permeabilität- und Löslichkeitsprozesse aus. Insbesondere das Fluor-Atom beeinflusst die Lipophilie durch vielfältige Effekte: die Lipophilie wird durch zusätzliche Fluor-Atome am Aromaten erhöht (7, 23), beziehungsweise durch Fluor-Atome an einer Alkylkette verringert (49). Zusätzlich konnte für die 5-fluoro-substituierten Chinolonamide (6, 8, 24) der paradoxe Effekt gezeigt werden, dass die Lipophilie verringert wird, sobald ein aromatischer Fluorsubstituent in unmittelbarer Nähe zu einer Carbonylgruppe steht.
Für die vielversprechensten Wirkstoffkandidaten 6, 23 und 24 wurden die jeweiligen Metabolite und der metabolische Umsatz von C. Erk untersucht. Im Vergleich zu GHQ168 wurde einer Hydroxylierung des Benzylamid-Restes durch eine para-Fluor-Substitution vorgebeugt. Dadurch wurde die Halbwertszeit der Verbindung 23 verlängert (t1/2 = 6.4 h) und eine N-Desalkylierung war der vorrangige Abbauweg. Außerdem wirkte sich das entsprechende Fluorsubstitutionsmuster auf den Metabolismus von Substanz 6 aus. Das 5-fluoro-substitutierte Chinolonamid war weniger anfällig für Biotransformationen (t1/2 = 7.2 h) und die Halbwertszeit konnte für die Substanz 24 sogar noch weiter verlängert werden (t1/2 = 7.7 h).
Aufgrund des geeigneten Sicherheitsprofils der Verbindung 6, wurde für diesen Wirkstoffkandidaten eine In-vivo-Studie in Betracht gezogen. Die schlechte Wasserlöslichkeit machte jedoch eine direkte intraperitoneale Gabe unpraktikabel. Deshalb wurde durch Sprühtrocknung der Verbindung 6, gemäß der früheren Vorgehensweise, eine „amorphous solid dispersion“ erzeugt. Die benötigte Löslichkeit für die vorausberechnete In-vivo-Studie wurde dabei leider nicht erreicht.
Darüber hinaus wurde die Substanzklasse der Chinolonamide hinsichtlich ihrer Fähigkeit, ins Gehirn zu gelangen, untersucht. Dazu wurde die Methansulfonyl-Vorstufe 48 in der Gruppe von Prof. Dr. Samnick (Institut für Nuklearmedizin, Universitätsklink Würzburg) synthetisiert und mit [18F]Fluor markiert. Die markierte Verbindung [18F]49 wurde anschließend in Mäuse injiziert und dessen Verteilung im Körper mittels Positronen-Emissions-Tomographie, beziehungsweise mittels Autoradiographie analysiert. Die Autoradiographie der Mäusegehirne zeigte mittlere bis hohe Konzentrationen von [18F]49. Demnach sind die Chinolonamide generell dafür geeignet, die Afrikanische Schlafkrankheit in Stufe II zu behandeln.
Ein “Scaffold Hopping”-Ansatz wurde für die Chinolonamide angestrebt und ergab schließlich die Substanzklasse der Pyrazolochinolin-3-one. Die intramolekulare Wasserstoffbrückenbindung zwischen dem sek. Amid und der Carbonylgruppe in C-4 wurde durch eine kovalente Bindung ersetzt. Die beiden Substanzklassen waren im Ansatz, bezogen auf ihre antitrypanosomale Wirkung, miteinander vergleichbar (IC50 = 7.9 µM (EK02) vs. 6.37 µM (53a)). Dennoch konnte eine abschließende Bewertung aufgrund mangelnder Löslichkeit nicht stattfinden.
KW  - Trypanosomiase
KW  - Gyrasehemmer
KW  - Fluorverbindungen
KW  - Quinolone amides
KW  - African Trypanosomiasis
KW  - Fluorine
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-176428
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rödel, Michaela
T1  - Development of Dual Setting Cement Systems as Composite Biomaterials with Ductile Properties
T1  - Entwicklung dual härtender Zemente als Komposit-Biomaterialien mit duktilen Eigenschaften
N2  - Synthetic bone replacement materials have their application in non-load bearing defects with the function of (re-)construction or substitution of bone. This tissue itself represents a biological composite material based on mineralized collagen fibrils and combines the mechanical strength of the mineral with the ductility of the organic matrix. By mimicking these outstanding properties with polymer-cement-composites, an imitation of bone is feasible. A promising approach for such replacement materials are dual setting systems, which are generated by dissolution-precipitation reaction with cement setting in parallel to polymerization and gelation of the organic phase forming a coherent hydrogel network. Hereby, the high brittleness of the pure inorganic network was shifted to a more ductile and elastic behavior.
The aim of this thesis was focused on the development of different dual setting systems to modify pure calcium phosphate cements’ (CPCs’) mechanical performance by incorporation of a hydrogel matrix. 

A dual setting system based on hydroxyapatite (HA) and cross-linked 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) via radical polymerization was advanced by homogenous incorporation of a degradable cross-linker composed of poly(ethylene glycol) (PEG) as well as poly(lactic acid) (PLA) with reactive terminal methacrylate functionalities (PEG-PLLA-DMA). By integration of this high molecular weight structure in the HEMA-hydrogel network, a significant increase in energy absorption (toughness) under 4-point bending testing was observed. An addition of only 10 wt% hydrogel precursor (referred to the liquid phase) resulted in a duplication of stress over a period of 8 days. Additionally, the calculated elasticity was positively affected and up to six times higher compared to pure HA. With a constantly applied force during compressive strength testing, a deformation and thus strain levels of about 10 % were reached immediately after preparation. 

For higher degradability, the system was modified in a second approach regarding organic as well as inorganic phase. The latter component was changed by brushite forming cement that is resorbable in vivo due to solubility processes. This CPC was combined with a hydrogel based on PEG-PLLA-DMA and other dimethacrylated PEGs with different molecular weights and concentrations. Hereby, new reaction conditions were created including a shift to acidic conditions. On this ground, the challenge was to find a new radical initiator system. Suitable candidates were ascorbic acid and hydrogen peroxide. that started the polymerization and successful gelation in this environment. These highly flexible dual set composites showed a very high ductility with an overall low strength compared to HA-based models. After removal of the applied force during compressive strength testing, a complete shape recovery was observed for the samples containing the highest polymeric amount (50 wt%) of PEG-PLLA-DMA.
Regarding phase distribution in the constructs, a homogenously incorporated hydrogel network was demonstrated in a decalcifying study with ethylenediaminetetraacetic acid. Intact, coherent hydrogels remained after dissolution of the inorganic phase via calcium ion complexation. 

In a third approach, the synthetic hydrogel matrix of the previously described system was replaced by the natural biopolymer gelatin. Simultaneously to brushite formation, physical as well as chemical cross-linking by the compound genipin was performed in the dual setting materials. Thanks to the incorporation of gelatin, elasticity increased significantly, in which concentrations up to 10.0 w/v% resulted in a certain cohesion of samples after compressive strength testing. They did not dissociate in little pieces but remained intact cuboid specimens though having cracks or fissures. Furthermore, the drug release of two active pharmaceutical ingredients (vancomycin and rifampicin) was investigated over a time frame of 5 weeks. The release exponent was determined according to Korsmeyer-Peppas with n = 0.5 which corresponds to the drug liberation model of Higuchi. A sustained release was observed for the antibiotic vancomycin encapsulated in composites with a gelatin concentration of 10.0 w/v% and a powder-to-liquid ratio of 2.5 g/mL. 

With respect to these developments of different dual setting systems, three novel approaches were successfully established by polymerization of monomers and cross-linking of precursors forming an incorporated, homogenous hydrogel matrix in a calcium phosphate network. All studies showed an essential transfer of mechanical performance in direction of flexibility and bendability.
N2  - Synthetische Knochenersatzmaterialien finden ihre Anwendung im Bereich nicht lasttragender Defekte zum Wiederaufbau und Ersatz von defekter oder verlorener Knochensubstanz. Diese stellt aufgrund ihres Aufbaus aus mineralisierten Kollagen-Fibrillen selbst ein biologisches Komposit-Material dar, welches die mechanische Festigkeit des Minerals mit der Duktilität der organischen Matrix kombiniert. Eine Nachahmung dieser herausragenden Eigenschaften des Knochens wird im Sinne eines Ersatzmaterials durch geeignete Polymer-Zement-Komposite ermöglicht. Ein vielversprechender Ansatz für solche Komposite sind hierbei dual härtende Systeme, bei denen die Lösungs-Fällungs-Reaktion der Zementbildung parallel zur Polymerisation oder Gelierung der organischen Phase zu einem kohärenten Hydrogelnetzwerk abläuft. Die hohe Sprödigkeit und Bruchanfälligkeit rein anorganischer Netzwerke sollte dabei durch die Integration elastischer Polymerkomponenten hin zu mehr Flexibilität und Elastizität modifiziert werden.
In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene dual härtende Hybrid-Materialien entwickelt, um etablierte Calciumphosphatzemente durch Einbringen von zusätzlicher Hydrogel-Matrizes bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften zu modifizieren. 

In ein dual härtendes System aus Hydroxylapatit (HA) und radikalisch vernetztem 2-Hydroxyethlymethacrylat (HEMA), wurde ein abbaubarer Cross-linker aus Polyethylenglykol (PEG) und Polymilchsäure (PLA)-Einheiten homogen inkorporiert, der mittels einer Reaktion der terminalen Methacrylatfunktionen (PEG-PLLA-DMA) zur Ausbildung der Vernetzungen führte und mittels PLLA hydrolytisch labile Esterbindungen ins System integrierte. Durch Einbringen dieser hochmolekularen Polymere in das engmaschige HEMA-Hydrogelnetzwerk kam es zu einer signifikanten Erhöhung der Energieaufnahme des Konstruktes unter 4-Punkt-Biegebelastung im Vergleich zum bereits etablierten System. Durch Zusatz von 10 Gew% hochmolekularem Hydrogel Präkursor (bezogen auf die flüssige Phase) konnte über einen Zeitraum von acht Tagen ein zweifach höherer Bruchwiderstand erhalten werden, verbunden mit einer bis zu sechsfach höheren Elastizität gegenüber reinem HA Zement. 

Zur Steigerung der Bioabbaubarkeit wurde in einem zweiten Ansatz durch Austausch der anorganischen Komponente mit einem in vivo leichter resorbierbaren Bruschit Zement das dual härtende System modifiziert. Dabei wurden dimethacrylierte PEGs verschiedener Molekulargewichte in unterschiedlichen Konzentrationen mit dem Zementpulver kombiniert. Die Reaktionsbedingungen im sauren Milieu erforderten den Austausch des radikalischen Initiator-Systems, wobei sich eine Kombination aus Ascorbinsäure und Wasserstoffperoxid als geeignet erwies. Die so erhaltenen dual härtenden Komposite zeigten eine sehr hohe Duktilität und Flexibilität bei insgesamt niedriger Festigkeit im Vergleich zu HA-basierenden Systemen. So fand im Druckversuch eine vollständige Relaxation zu den Ausgangsabmessungen des Prüfkörpers bei einem hohen Polymeranteil an PEG-PLLA-DMA (50 Gew%) statt.
Die homogene Verteilung der inkorporierten Polymerphase wurde mittels Decalcifizierung durch Ethylendiamintetraessigsäure bewiesen. Hierbei wurden durchgängige Hydrogele nach Herauslösen der anorganischen Phase durch Komplexierung von Calcium-Ionen erhalten. 

Abschließend wurde die auf synthetischen Polymeren basierende Hydrogel-Matrix durch das natürliche Biopolymer Gelatine ersetzt. Neben der Bruschit-bildenden Zement-Reaktion wurde das Polymernetzwerk sowohl durch eine physikalische Gelierung als auch eine chemische Vernetzung mit Genipin stabilisiert. Durch die zusätzliche organische Phase wurden die Eigenschaften des Zementes hinsichtlich Elastizität erhöht, wobei bei einer Gelatine-Konzentration von 10,0 Gew% eine erneute Kohäsion der Prüfkörper nach mechanischer Druckbelastung beobachtet werden konnte. Diese zerfielen nicht in einzelne Teile, sondern wurden trotz Auftreten von Rissen als weitestgehend intakte Quader zusammengehalten. Weiterhin wurde die Wirkstoff-Freisetzung zweier antibiotisch aktiver Substanzen (Vancomycin und Rifampicin) über einen Zeitraum von fünf Wochen untersucht. Mittels Bestimmung des Freisetzungsexponenten nach Korsmeyer-Peppas konnte eine verzögerte Wirkstoffliberation für das Antibiotikum Vancomycin gemäß Wurzel-t-Kinetik (Higuchi-Modell) mit n = 0,5 für ein Pulverflüssigkeitsverhältnis von 2,5 g/mL bei einer Gelatinekonzentration von 10,0 Gew% erhalten werden. 

Im Hinblick auf die Entwicklung verschiedener Formulierungen als dual härtende Systeme wurden in der vorliegenden Arbeit drei Varianten etabliert, die durch Polymerisation von Monomeren beziehungsweise Hydrogel-Präkursoren zu einer inkorporierten, homogenen Hydrogel-Matrix im Calciumphosphatnetzwerk führten. Bei allen Ansätzen wurde ein wesentlicher Transfer der mechanischen Eigenschaften in Richtung Flexibilität und Biegsamkeit erzielt.
KW  - Calciumphosphate
KW  - Knochenzement
KW  - Hydrogel
KW  - Dual setting system
KW  - Ceramic polymer composite
KW  - Calciumphosphatzemente
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-182776
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TY  - THES
A1  - Rücker, Christoph
T1  - Development of a prevascularized bone implant
T1  - Entwicklung eines prävaskularisierten Knochenimplantats
N2  - The skeletal system forms the mechanical structure of the body and consists of bone, which is hard connective tissue. The tasks the skeleton and bones take over are of mechanical, metabolic and synthetic nature. Lastly, bones enable the production of blood cells by housing the bone marrow. Bone has a scarless self-healing capacity to a certain degree. Injuries exceeding this capacity caused by trauma, surgical removal of infected or tumoral bone or as a result from treatment-related osteonecrosis, will not heal. Critical size bone defects that will not heal by themselves are still object of comprehensive clinical investigation. The conventional treatments often result in therapies including burdening methods as for example the harvesting of autologous bone material. The aim of this thesis was the creation of a prevascularized bone implant employing minimally invasive methods in order to minimize inconvenience for patients and surgical site morbidity. The basis for the implant was a decellularized, naturally derived vascular scaffold (BioVaSc-TERM®) providing functional vessel structures after reseeding with autologous endothelial cells. The bone compartment was built by the combination of the aforementioned scaffold with synthetic β-tricalcium phosphate. In vitro culture for tissue maturation was performed using bioreactor technology before the testing of the regenerative potential of the implant in large animal experiments in sheep. A tibia defect was treated without the anastomosis of the implant’s innate vasculature to the host’s circulatory system and in a second study, with anastomosis of the vessel system in a mandibular defect. While the non-anastomosed implant revealed a mostly osteoconductive effect, the implants that were anastomosed achieved formation of bony islands evenly distributed over the defect.
In order to prepare preconditions for a rapid approval of an implant making use of this vascularization strategy, the manufacturing of the BioVaSc-TERM® as vascularizing scaffold was adjusted to GMP requirements.
N2  - Das Skelett bildet die mechanische Struktur des Körpers und besteht aus Knochen, einem harten Bindegewebe. Knochen übernehmen mechanische, metabolische und synthetische Aufgaben. Schlussendlich ermöglichen Knochen die Synthese von Blutzellen durch die Beherbergung des Knochenmarks. Wird die Heilungskapazität von Knochen durch Trauma, operative Entfernung von infiziertem oder tumorösem Knochen oder als Ergebnis behandlungsbedingter Osteonekrose, überschritten, findet keine vollständige Heilung statt. Knochendefekte, die eine kritische Größe überschreiten, sind daher immer noch Gegenstand umfangreicher, klinischer Forschung. Bei herkömmlichen Behandlungsmethoden können Eingriffe notwendig werden, die den Patienten belasten, wie bei der Gewinnung von autologem Knochenmaterial. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Herstellung eines prävaskularisierten Implantats unter Verwendung minimalinvasiver Methoden, um die Belastung von Patienten und die Morbidität an der Entnahmestelle, zu verringern. Zur Herstellung eines vaskularisierten Implantats bildete ein dezellularisiertes Darmsegment (Jejunum) porcinen Ursprungs die Grundlage (BioVasc-TERM®). Diese Trägerstruktur stellte ein funktionales Blutgefäßsystem nach Wiederbesiedelung mit autologen Endothelzellen bereit. Der Knochenanteil des Implantats wurde durch die Kombination der genannten Trägerstruktur mit dem synthetischen Knochenersatzmaterial β-Tricalciumphosphat gebildet. In-vitro-Kultivierung in einem Bioreaktor führte zur Reifung des Implantats vor der Testung seines Potenzials zur Knochenregeneration in Großtierversuchen bei Schafen. Ein Tibiadefekt wurde behandelt ohne die Anastomose des implantateigenen Gefäßsystems an den Blutkreislauf und ein Mandibeldefekt wurde mit Gefäßanschluss behandelt. Das Implantat ohne Gefäßanschluss hatte einen osteokonduktiven Effekt, während das anastomosierte Implantat zur Bildung zahlreicher Knocheninseln, gleichmäßig über den Defekt verteilt, führte. Um eine zügige Zulassung eines Implantats, das diese Strategie zur Vaskularisierung von Knochen nutzt, zu ermöglichen, wurde die Herstellung der BioVaSc-TERM® an die Vorgaben der Guten Herstellungspraxis angepasst.
KW  - Tissue Engineering
KW  - Knochenregeneration
KW  - Regenerative Medizin
KW  - Angiogenese
KW  - Implantat
KW  - bone
KW  - implant
KW  - Knochenimplantat
KW  - Vaskularisierung
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-178869
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kreß, Sebastian
T1  - Development and proof of concept of a biological vascularized cell‐based drug delivery system
T1  - Entwicklung und Proof of Concept eines biologischen, vaskularisierten, zellbasierten Drug‐Delivery‐Systems
N2  - A major therapeutic challenge is the increasing incidence of chronic disorders.
The persistent impairment or loss of tissue function requires constitutive on‐demand
drug availability optimally achieved by a drug delivery system ideally directly connected
to the blood circulation of the patient. However, despite the efforts and achievements in
cell‐based therapies and the generation of complex and customized cell‐specific
microenvironments, the generation of functional tissue is still unaccomplished.
This study demonstrates the capability to generate a vascularized platform technology to
potentially overcome the supply restraints for graft development and clinical application
with immediate anastomosis to the blood circulation.
The ability to decellularize segments of the rat intestine while preserving the ECM for
subsequent reendothelialization was proven. The reestablishment of a functional
arteriovenous perfusion circuit enabled the supply of co‐cultured cells capable to replace
the function of damaged tissue or to serve as a drug delivery system. During in vitro
studies, the applicability of the developed miniaturized biological vascularized scaffold
(mBioVaSc‐TERM®) was demonstrated. While indicating promising results in short term
in vivo studies, long term implantations revealed current limitations for the translation
into clinical application. The gained insights will impact further improvements of quality
and performance of this promising platform technology for future regenerative therapies.
N2  - Eine kontinuierlich steigende Inzidenz chronischer Krankheiten stellt eine immer größer
werdende therapeutische Herausforderung dar. Der anhaltende Funktionsverlust von
Geweben erfordert die bedarfsgerechte Verfügbarkeit von Wirkstoffen, deren
kontinuierliche Bereitstellung und Verteilung über die Blutzirkulation von
implantierbaren Pharmakotherapie‐Produkten gelöst werden kann. Trotz der
Fortschritte und Erfolge mit Zelltherapien sowie der Nachbildung der Zell‐eigenen
Nischen konnten bisher noch keine funktionellen Gewebe für die medizinische
Anwendbarkeit hergestellt werden.
Diese Studie zeigt die Möglichkeit zur Herstellung einer vaskularisierten Plattform‐
Technologie um die Beschränkung der Nährstoff‐Versorgung zu überwinden für die
Entwicklung von Transplantaten für die klinische Anwendung und deren sofortige
Anastomose an die Blutzirkulation.
Die Möglichkeit Rattendarmsegmente zu dezellularisieren, die Extrazellulärmatrix und
das interne Gefäßsystem dabei jedoch zu erhalten um diese Strukturen
wiederzubesiedeln wurde bewiesen. Das Wiederherstellen des funktionellen
arteriovenösen Perfusionskreislaufs ermöglichte die Versorgung von Ko‐kultivierten
Zellen um damit funktionalen Gewebeersatz bzw. ‐modelle aufzubauen oder als Medizin‐
Produkt Einsatz zu finden. In vitro‐Studien zeigten eindrucksvoll Reife und
Anwendbarkeit des hier entwickelten miniaturisierten, biologischen, vaskularisierten
Scaffold (mBioVaSc‐TERM®). Während in in vivo‐Studien zunächst vielversprechende
Ergebnisse erzielt wurden, zeigten Langzeit Implantationen die aktuellen Grenzen zur
Translation in die klinische Anwendung. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dazu
dienen Qualität und Funktionalität dieser vielversprechenden Plattform‐Technologie zu
verbessern um zukünftige regenerative Therapien zu ermöglichen.
KW  - Vaskularisation
KW  - Dezellularisierung
KW  - Tissue Engineering
KW  - Therapeutisches System
KW  - Implantat
KW  - Vascularized
KW  - drug delivery
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-178650
ER  - 
TY  - THES
A1  - Yu, Sung-Huan
T1  - Development and application of computational tools for RNA-Seq based transcriptome annotations
T1  - Entwicklung und Anwendung bioinformatischer Werkzeuge für RNA-Seq-basierte Transkriptom-Annotationen
N2  - In order to understand the regulation of gene expression in organisms, precise genome annotation is essential. In recent years, RNA-Seq has become a potent method for generating and improving genome annotations. However, this Approach is time consuming and often inconsistently performed when done manually. In particular, the discovery of non-coding RNAs benefits strongly from the application of RNA-Seq data but requires significant amounts of expert knowledge and is labor-intensive. As a part of my doctoral study, I developed a modular tool called ANNOgesic that can detect numerous transcribed genomic features, including non-coding RNAs, based on RNA-Seq data in a precise and automatic fashion with a focus on bacterial and achaeal species. The software performs numerous analyses and generates several visualizations. It can generate annotations of high-Resolution that are hard to produce using traditional annotation tools that are based only on genome sequences. ANNOgesic can detect numerous novel genomic Features like UTR-derived small non-coding RNAs for which no other tool has been developed before. ANNOgesic is available under an open source license (ISCL) at https://github.com/Sung-Huan/ANNOgesic.
My doctoral work not only includes the development of ANNOgesic but also its application to annotate the transcriptome of Staphylococcus aureus HG003 - a strain which has been a insightful model in infection biology. Despite its potential as a model, a complete genome sequence and annotations have been lacking for HG003. In order to fill this gap, the annotations of this strain, including sRNAs and their functions, were generated using ANNOgesic by analyzing differential RNA-Seq data from 14 different samples (two media conditions with seven time points), as well as RNA-Seq data generated after transcript fragmentation. ANNOgesic was
also applied to annotate several bacterial and archaeal genomes, and as part of this its high performance was demonstrated. In summary, ANNOgesic is a powerful computational tool for RNA-Seq based annotations and has been successfully applied to several species.
N2  - Exakte Genomannotationen sind essentiell für das Verständnis Genexpressionsregulation in verschiedenen Organismen. In den letzten Jahren entwickelte sich RNA-Seq zu einer äußerst wirksamen Methode, um solche Genomannotationen zu erstellen und zu verbessern. Allerdings ist das Erstellen von Genomannotationen bei manueller Durchführung noch immer ein zeitaufwändiger und inkonsistenter Prozess. Die Verwendung von RNA-Seq-Daten begünstigt besonders die Identifizierung von nichtkodierenden RNAs, was allerdings arbeitsintensiv ist und fundiertes Expertenwissen erfordert. Ein Teil meiner Promotion bestand aus der Entwicklung eines modularen Tools namens ANNOgesic, das basierend auf RNA-Seq-Daten in der Lage ist, eine Vielzahl von Genombestandteilen, einschließlich nicht-kodierender RNAs, automatisch und präzise zu ermitteln. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf der Anwendbarkeit für bakterielle und archaeale Genome. Die Software führt eine Vielzahl von Analysen durch und stellt die verschiedenen Ergebnisse grafisch dar. Sie generiert hochpräzise Annotationen, die nicht unter Verwendung herkömmlicher Annotations-Tools auf Basis von Genomsequenzen erzeugt werden könnten. Es kann eine Vielzahl neuer Genombestandteile, wie kleine nicht-kodierende RNAs in UTRs, ermitteln, welche von bisherigen Programme nicht vorhergesagt werden können. ANNOgesic ist unter einer Open-Source-Lizenz (ISCL) auf https://github.com/Sung-Huan/ANNOgesic verfügbar.
Meine Forschungsarbeit beinhaltet nicht nur die Entwicklung von ANNOgesic, sondern auch dessen Anwendung um das Transkriptom des Staphylococcus aureus-Stamms HG003 zu annotieren. Dieser ist einem Derivat von S. aureus NCTC8325 - ein Stamm, Dear ein bedeutendes Modell in der Infektionsbiologie darstellt. Zum Beispiel wurde er für die Untersuchung von Antibiotikaresistenzen genutzt, da er anfällig für alle bekannten Antibiotika ist. Der Elternstamm NCTC8325 besitzt zwei Mutationen im regulatorischen Genen (rsbU und tcaR), die Veränderungen der Virulenz zur Folge haben und die in Stamm HG003 auf die Wildtypsequenz zurückmutiert wurden. Dadurch besitzt S. aureus HG003 das vollständige, ursprüngliche Regulationsnetzwerk und stellt deshalb ein besseres Modell zur Untersuchung von sowohl Virulenz als auch Antibiotikaresistenz dar. Trotz seines Modellcharakters fehlten für HG003 bisher eine
vollständige Genomsequenz und deren Annotationen. Um diese Lücke zu schließen habe ich als Teil meiner Promotion mit Hilfe von ANNOgesic Annotationen für diesen Stamm, einschließlich sRNAs und ihrer Funktionen, generiert. Dafür habe ich Differential RNA-Seq-Daten von 14 verschiedenen Proben (zwei Mediumsbedingungen mit sieben Zeitpunkten) sowie RNA-Seq-Daten, die von fragmentierten Transkripten generiert wurden, analysiert. Neben S. aureus HG003 wurde ANNOgesic auf eine Vielzahl von Bakterien- und Archaeengenome angewendet und dabei wurde eine hohe
Performanz demonstriert. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass ANNOgesic ein mächtiges bioinformatisches Werkzeug für die RNA-Seq-basierte Annotationen ist und für verschiedene Spezies erfolgreich angewandt wurde.
KW  - RNA-Seq
KW  - Genome Annotation
KW  - small RNA
KW  - Genom
KW  - Annotation
KW  - Small RNA
KW  - Bioinformatik
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-176468
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Springer, Jan
A1  - Walther, Grit
A1  - Rickerts, Volker
A1  - Hamprecht, Axel
A1  - Willinger, Birgit
A1  - Teschner, Daniel
A1  - Einsele, Hermann
A1  - Kurzai, Oliver
A1  - Loeffler, Juergen
T1  - Detection of Fusarium Species in Clinical Specimens by Probe-Based Real-Time PCR
JF  - Journal of Fungi
N2  - The mold Fusarium is a ubiquitous fungus causing plant, animal and human infections. In humans, Fusarium spp. are the major cause of eye infections in patients wearing contact lenses or after local trauma. Systemic infections by Fusarium spp. mainly occur in immunosuppressed patients and can disseminate throughout the human body. Due to high levels of resistance to antifungals a fast identification of the causative agent is an urgent need. By using a probe-based real-time PCR assay specific for the genus Fusarium we analysed several different clinical specimens detecting Fusarium spp. commonly found in clinical samples in Germany. Also, a large collection of lung fluid samples of haematological patients was analysed (n = 243). In these, two samples (0.8%) were reproducibly positive, but only one could be confirmed by sequencing. For this case of probable invasive fungal disease (IFD) culture was positive for Fusarium species. Here we describe a rapid, probe-based real-time PCR assay to specifically detect DNA from a broad range of Fusarium species and its application to clinically relevant specimens.
KW  - probe-based real-time PCR
KW  - Fusarium
KW  - bronchoalveolar lavage fluid
KW  - fungal molecular diagnostics
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193111
SN  - 2309-608X
VL  - 5
IS  - 4
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kunz, Tobias C.
A1  - Götz, Ralph
A1  - Sauer, Markus
A1  - Rudel, Thomas
T1  - Detection of chlamydia developmental forms and secreted effectors by expansion microscopy
JF  - Frontiers in Cellular and Infection Microbiology
N2  - Expansion microscopy (ExM) is a novel tool to improve the resolution of fluorescence-based microscopy that has not yet been used to visualize intracellular pathogens. Here we show the expansion of the intracellular pathogen Chlamydia trachomatis, enabling to differentiate its two distinct forms, catabolic active reticulate bodies (RB) and infectious elementary bodies (EB), on a conventional confocal microscope. We show that ExM enables the possibility to precisely locate chlamydial effector proteins, such as CPAF or Cdu1, within and outside of the chlamydial inclusion. Thus, we claim that ExM offers the possibility to address a broad range of questions and may be useful for further research on various intracellular pathogens.
KW  - expansion microscopy
KW  - chlamydia
KW  - secreted effectors
KW  - developmental forms
KW  - superresolution
KW  - imaging
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195716
SN  - 2235-2988
VL  - 9
IS  - 276
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Scheer, Monika
A1  - Vokuhl, Christian
A1  - Blank, Bernd
A1  - Hallmen, Erika
A1  - von Kalle, Thekla
A1  - Münter, Marc
A1  - Wessalowski, Rüdiger
A1  - Hartwig, Maite
A1  - Sparber-Sauer, Monika
A1  - Schlegel, Paul-Gerhardt
A1  - Kramm, Christof M.
A1  - Kontny, Udo
A1  - Spriewald, Bernd
A1  - Kegel, Thomas
A1  - Bauer, Sebastian
A1  - Kazanowska, Bernarda
A1  - Niggli, Felix
A1  - Ladenstein, Ruth
A1  - Ljungman, Gustaf
A1  - Jahnukainen, Kirsi
A1  - Fuchs, Jörg
A1  - Bielack, Stefan S.
A1  - Klingebiel, Thomas
A1  - Koscielniak, Ewa
T1  - Desmoplastic small round cell tumors: Multimodality treatment and new risk factors
JF  - Cancer Medicine
N2  - Background

To evaluate optimal therapy and potential risk factors.

Methods

Data of DSRCT patients <40 years treated in prospective CWS trials 1997-2015 were analyzed.

Results

Median age of 60 patients was 14.5 years. Male:female ratio was 4:1. Tumors were abdominal/retroperitoneal in 56/60 (93%). 6/60 (10%) presented with a localized mass, 16/60 (27%) regionally disseminated nodes, and 38/60 (63%) with extraperitoneal metastases. At diagnosis, 23/60 (38%) patients had effusions, 4/60 (7%) a thrombosis, and 37/54 (69%) elevated CRP. 40/60 (67%) patients underwent tumor resection, 21/60 (35%) macroscopically complete. 37/60 (62%) received chemotherapy according to CEVAIE (ifosfamide, vincristine, actinomycin D, carboplatin, epirubicin, etoposide), 15/60 (25%) VAIA (ifosfamide, vincristine, adriamycin, actinomycin D) and, 5/60 (8%) P6 (cyclophosphamide, doxorubicin, vincristine, ifosfamide, etoposide). Nine received high-dose chemotherapy, 6 received regional hyperthermia, and 20 received radiotherapy. Among 25 patients achieving complete remission, 18 (72%) received metronomic therapies. Three-year event-free (EFS) and overall survival (OS) were 11% (±8 confidence interval [CI] 95%) and 30% (±12 CI 95%), respectively, for all patients and 26.7% (±18.0 CI 95%) and 56.9% (±20.4 CI 95%) for 25 patients achieving remission. Extra-abdominal site, localized disease, no effusion or ascites only, absence of thrombosis, normal CRP, complete tumor resection, and chemotherapy with VAIA correlated with EFS in univariate analysis. In multivariate analysis, significant factors were no thrombosis and chemotherapy with VAIA. In patients achieving complete remission, metronomic therapy with cyclophosphamide/vinblastine correlated with prolonged time to relapse.

Conclusion

Pleural effusions, venous thrombosis, and CRP elevation were identified as potential risk factors. The VAIA scheme showed best outcome. Maintenance therapy should be investigated further.
KW  - C-reactive protein
KW  - desmoplastic small round cell tumor
KW  - maintenance therapy
KW  - soft tissue sarcoma
KW  - Trousseau's syndrome
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-228444
VL  - 8
IS  - 2
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Tan, Aaron
A1  - Babak, Maria V.
A1  - Venkatesan, Gopalakrishnan
A1  - Lim, Clarissa
A1  - Klotz, Karl-Norbert
A1  - Herr, Deron Raymond
A1  - Cheong, Siew Lee
A1  - Federico, Stephanie
A1  - Spalluto, Giampiero
A1  - Ong, Wei-Yi
A1  - Chen, Yu Zong
A1  - Loo, Jason Siau Ee
A1  - Pastorin, Giorgia
T1  - Design, Synthesis and Evaluation of New Indolylpyrimidylpiperazines for Gastrointestinal Cancer Therapy
JF  - Molecules
N2  - Human A3 adenosine receptor hA3AR has been implicated in gastrointestinal cancer, where its cellular expression has been found increased, thus suggesting its potential as a molecular target for novel anticancer compounds. Observation made in our previous work indicated the importance of the carbonyl group of amide in the indolylpyrimidylpiperazine (IPP) for its human A2A adenosine receptor (hA2AAR) subtype binding selectivity over the other AR subtypes. Taking this observation into account, we structurally modified an indolylpyrimidylpiperazine (IPP) scaffold, 1 (a non-selective adenosine receptors’ ligand) into a modified IPP (mIPP) scaffold by switching the position of the carbonyl group, resulting in the formation of both ketone and tertiary amine groups in the new scaffold. Results showed that such modification diminished the A2A activity and instead conferred hA3AR agonistic activity. Among the new mIPP derivatives (3–6), compound 4 showed potential as a hA3AR partial agonist, with an Emax of 30% and EC50 of 2.89 ± 0.55 μM. In the cytotoxicity assays, compound 4 also exhibited higher cytotoxicity against both colorectal and liver cancer cells as compared to normal cells. Overall, this new series of compounds provide a promising starting point for further development of potent and selective hA3AR partial agonists for the treatment of gastrointestinal cancers.
KW  - gastrointestinal cancer
KW  - hA<sub>3</sub>AR
KW  - partial agonists
KW  - indolylpyrimidylpiperazines
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193271
SN  - 1420-3049
VL  - 24
IS  - 20
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Draganov, Dobrin D.
A1  - Santidrian, Antonio F.
A1  - Minev, Ivelina
A1  - Duong, Nguyen
A1  - Kilinc, Mehmet Okyay
A1  - Petrov, Ivan
A1  - Vyalkova, Anna
A1  - Lander, Elliot
A1  - Berman, Mark
A1  - Minev, Boris
A1  - Szalay, Aladar A.
T1  - Delivery of oncolytic vaccinia virus by matched allogeneic stem cells overcomes critical innate and adaptive immune barriers
JF  - Journal of Translational Medicine
N2  - Background
Previous studies have identified IFNγ as an important early barrier to oncolytic viruses including vaccinia. The existing innate and adaptive immune barriers restricting oncolytic virotherapy, however, can be overcome using autologous or allogeneic mesenchymal stem cells as carrier cells with unique immunosuppressive properties.

Methods
To test the ability of mesenchymal stem cells to overcome innate and adaptive immune barriers and to successfully deliver oncolytic vaccinia virus to tumor cells, we performed flow cytometry and virus plaque assay analysis of ex vivo co-cultures of stem cells infected with vaccinia virus in the presence of peripheral blood mononuclear cells from healthy donors. Comparative analysis was performed to establish statistically significant correlations and to evaluate the effect of stem cells on the activity of key immune cell populations.

Results
Here, we demonstrate that adipose-derived stem cells (ADSCs) have the potential to eradicate resistant tumor cells through a combination of potent virus amplification and sensitization of the tumor cells to virus infection. Moreover, the ADSCs demonstrate ability to function as a virus-amplifying Trojan horse in the presence of both autologous and allogeneic human PBMCs, which can be linked to the intrinsic immunosuppressive properties of stem cells and their unique potential to overcome innate and adaptive immune barriers. The clinical application of ready-to-use ex vivo expanded allogeneic stem cell lines, however, appears significantly restricted by patient-specific allogeneic differences associated with the induction of potent anti-stem cell cytotoxic and IFNγ responses. These allogeneic responses originate from both innate (NK)- and adaptive (T)- immune cells and might compromise therapeutic efficacy through direct elimination of the stem cells or the induction of an anti-viral state, which can block the potential of the Trojan horse to amplify and deliver vaccinia virus to the tumor.

Conclusions
Overall, our findings and data indicate the feasibility to establish simple and informative assays that capture critically important patient-specific differences in the immune responses to the virus and stem cells, which allows for proper patient-stem cell matching and enables the effective use of off-the-shelf allogeneic cell-based delivery platforms, thus providing a more practical and commercially viable alternative to the autologous stem cell approach.
KW  - vaccinia
KW  - cancer
KW  - stem Cells
KW  - oncolysis
KW  - oncolytic virus
KW  - virotherapy
KW  - immunity
KW  - immunotherapy
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-226312
SN  - 100
VL  - 17
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Reusch, Engelbert
A1  - Holzmeier, Fabian
A1  - Gerlach, Marius
A1  - Fischer, Ingo
A1  - Hemberger, Patrick
T1  - Decomposition of Picolyl Radicals at High Temperature: A Mass Selective Threshold Photoelectron Spectroscopy Study
JF  - Chemistry - A European Journal
N2  - The reaction products of the picolyl radicals at high temperature were characterized by mass‐selective threshold photoelectron spectroscopy in the gas phase. Aminomethylpyridines were pyrolyzed to initially produce picolyl radicals (m /z =92). At higher temperatures further thermal reaction products are generated in the pyrolysis reactor. All compounds were identified by mass‐selected threshold photoelectron spectroscopy and several hitherto unexplored reactive molecules were characterized. The mechanism for several dissociation pathways was outlined in computations. The spectrum of m /z =91, resulting from hydrogen loss of picolyl, shows four isomers, two ethynyl pyrroles with adiabatic ionization energies (IE\(_{ad}\)) of 7.99 eV (2‐ethynyl‐1H ‐pyrrole) and 8.12 eV (3‐ethynyl‐1H ‐pyrrole), and two cyclopentadiene carbonitriles with IE′s of 9.14 eV (cyclopenta‐1,3‐diene‐1‐carbonitrile) and 9.25 eV (cyclopenta‐1,4‐diene‐1‐carbonitrile). A second consecutive hydrogen loss forms the cyanocyclopentadienyl radical with IE′s of 9.07 eV (T\(_0\)) and 9.21 eV (S\(_1\)). This compound dissociates further to acetylene and the cyanopropynyl radical (IE=9.35 eV). Furthermore, the cyclopentadienyl radical, penta‐1,3‐diyne, cyclopentadiene and propargyl were identified in the spectra. Computations indicate that dissociation of picolyl proceeds initially via a resonance‐stabilized seven‐membered ring.
KW  - ionization energy
KW  - photoelectron spectroscopy
KW  - pyrolysis
KW  - radicals
KW  - synchrotron radiation
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-208132
VL  - 25
IS  - 72
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Roth, Nicolas
A1  - Doerfler, Inken
A1  - Bässler, Claus
A1  - Blaschke, Markus
A1  - Bussler, Heinz
A1  - Gossner, Martin M.
A1  - Heideroth, Antje
A1  - Thorn, Simon
A1  - Weisser, Wolfgang W.
A1  - Müller, Jörg
T1  - Decadal effects of landscape-wide enrichment of dead wood on saproxylic organisms in beech forests of different historic management intensity
JF  - Diversity and Distributions
N2  - Aim: European temperate forests have lost dead wood and the associated biodiversity owing to intensive management over centuries. Nowadays, some of these forests are being restored by enrichment with dead wood, but mostly only at stand scales. Here, we investigated effects of a seminal dead-wood enrichment strategy on saproxylic organisms at the landscape scale. 
Location: Temperate European beech forest in southern Germany. 
Methods: In a before-after control-impact design, we compared assemblages and gamma diversities of saproxylic organisms in strictly protected old-growth forest areas (reserves) and historically moderately and intensively managed forest areas before and a decade after starting a landscape-wide strategy of dead-wood enrichment. 
Results: Before enrichment with dead wood, the gamma diversity of saproxylic organisms in historically intensively managed forest stands was significantly lower than in reserves and historically moderately managed forest stands; this difference disappeared after 10 years of dead-wood enrichment. The species composition of beetles in forest stands of the three historical management intensities differed before the enrichment strategy, but a decade thereafter, the species compositions of previously intensively logged and forest reserve plots were similar. However, the differences in fungal species composition between historical management categories before and after 10 years of enrichment persisted. 
Main conclusions: Our results demonstrate that intentional enrichment of dead wood at the landscape scale is a powerful tool for rapidly restoring saproxylic beetle communities and for restoring wood-inhabiting fungal communities, which need longer than a decade for complete restoration. We propose that a strategy of area-wide active restoration combined with some permanent strict refuges is a promising means of promoting the biodiversity of age-long intensively managed Central European beech forests.
KW  - dead-wood enrichment
KW  - integrative management strategy
KW  - land sharing
KW  - lowland beech forests
KW  - saproxylic organisms
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-227061
VL  - 25
IS  - 3
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - König, Kirsten
A1  - Pechmann, Astrid
A1  - Thiele, Simone
A1  - Walter, Maggie C.
A1  - Schorling, David
A1  - Tassoni, Adrian
A1  - Lochmüller, Hanns
A1  - Müller-Reible, Clemens
A1  - Kirschner, Janbernd
T1  - De-duplicating patient records from three independent data sources reveals the incidence of rare neuromuscular disorders in Germany
JF  - Orphanet Journal of Rare Diseases
N2  - Background
Estimation of incidence in rare diseases is often challenging due to unspecific and incomplete coding and recording systems. Patient- and health care provider-driven data collections are held with different organizations behind firewalls to protect the privacy of patients. They tend to be fragmented, incomplete and their aggregation leads to further inaccuracies, as the duplicated records cannot easily be identified. We here report about a novel approach to evaluate the incidences of Duchenne muscular dystrophy (DMD) and spinal muscular atrophy (SMA) in Germany.

Methods
We performed a retrospective epidemiological study collecting data from patients with dystrophinopathies (DMD and Becker muscular dystrophy) and SMA born between 1995 and 2018. We invited all neuromuscular centers, genetic institutes and the patient registries for DMD and SMA in Germany to participate in the data collection. A novel web-based application for data entry was developed converting patient identifying information into a hash code. Duplicate entries were reliably allocated to the distinct patient.

Results
We collected 5409 data entries in our web-based database representing 1955 distinct patients with dystrophinopathies and 1287 patients with SMA. 55.0% of distinct patients were found in one of the 3 data sources only, while 32.0% were found in 2, and 13.0% in all 3 data sources. The highest number of SMA patients was reported by genetic testing laboratories, while for DMD the highest number was reported by the clinical specialist centers. After the removal of duplicate records, the highest yearly incidence for DMD was calculated as 2.57:10,000 in 2001 and the highest incidence for SMA as 1.36:10,000 in 2014.

Conclusion
With our novel approach (compliant with data protection regulations), we were able to identify unique patient records and estimate the incidence of DMD and SMA in Germany combining and de-duplicating data from patient registries, genetic institutes, and clinical care centers. Although we combined three different data sources, an unknown number of patients might not have been reported by any of these sources. Therefore, our results reflect the minimal incidence of these diseases.
KW  - incidence
KW  - neuromuscular disease
KW  - spinal muscular atrophy
KW  - duchenne muscular dystrophy
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-222807
VL  - 14
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Petschke, Danny
A1  - Staab, Torsten E.M.
T1  - DDRS4PALS: a software for the acquisition and simulation of lifetime spectra using the DRS4 evaluation board
JF  - SoftwareX
N2  - Lifetime techniques are applied to diverse fields of study including materials sciences, semiconductor physics, biology, molecular biophysics and photochemistry.

Here we present DDRS4PALS, a software for the acquisition and simulation of lifetime spectra using the DRS4 evaluation board (Paul Scherrer Institute, Switzerland) for time resolved measurements and digitization of detector output pulses. Artifact afflicted pulses can be corrected or rejected prior to the lifetime calculation to provide the generation of high-quality lifetime spectra, which are crucial for a profound analysis, i.e. the decomposition of the true information. Moreover, the pulses can be streamed on an (external) hard drive during the measurement and subsequently downloaded in the offline mode without being connected to the hardware. This allows the generation of various lifetime spectra at different configurations from one single measurement and, hence, a meaningful comparison in terms of analyzability and quality. Parallel processing and an integrated JavaScript based language provide convenient options to accelerate and automate time consuming processes such as lifetime spectra simulations.
KW  - Lifetime spectroscopy
KW  - Positron annihilation spectroscopy
KW  - Simulation
KW  - Time resolved measurements
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-202276
VL  - 10
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Petschke, Danny
A1  - Helm, Ricardo
A1  - Staab, Torsten E.M.
T1  - Data on pure tin by Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy (PALS) acquired with a semi-analog/digital setup using DDRS4PALS
JF  - Data in Brief
N2  - Positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS) provides a powerful technique for non-destructive microstructure investigations in a broad field of material classes such as metals, semiconductors, polymers or porous glasses. Even though this method is well established for more than five decades, no proper standardization for the used setup configuration and subsequent data processing exists. Eventually, this could lead to an insufficiency of data reproducibility and avoidable deviations.
Here we present experimentally obtained and simulated data of positron lifetime spectra at various statistics measured on pure tin (4N-Sn) by using a semi-analog/digital setup, where the digital section consists of the DRS4 evaluation board, “Design and performance of the 6 GHz waveform digitizing chip DRS4” [1]. The analog section consists of nuclear instrument modules (NIM), which externally trigger the DRS4 evaluation board to reduce the digitization and, thus, increase the acquisition efficiency. For the experimentally obtained lifetime spectra, 22Na sealed in Kapton foil served as a positron source, whereas 60Co was used for the acquisition of the prompt spectrum, i.e. the quasi instrument response function. Both types of measurements were carried out under the same conditions.
All necessary data and information regarding the data acquisition and data reduction are provided to allow reproducibility by other research groups.
KW  - positron
KW  - positron annihilation lifetime spectroscopy
KW  - PALS
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-177698
VL  - 22
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dindas, Julian
T1  - Cytosolic Ca\(^2\)\(^+\), a master regulator of vacuolar ion conductance and fast auxin signaling in \(Arabidopsis\) \(thaliana\)
T1  - Zytosolisches Ca\(^2\)\(^+\), ein zentraler Regulator der vakuolären Ionenleitfähigkeit und der schnellen Auxin-Signaltransduktion in \(Arabidopsis\) \(thaliana\)
N2  - Das Phytohormon Auxin erfüllt wichtige Funktionen bei der Initiierung von pflanzlichen Geweben und Organen, wie auch in der Steuerung des Wurzelwachstums im Zusammenspiel mit äußeren Reizen wie Schwerkraft, Wasser- und Nähstoffverfügbarkeit. Diese Funktionen basieren dabei vor allem auf der Auxin-abhängigen Regulation von Zellteilung und -streckung. Wichtig für letzteres ist dabei die Kontrolle des Zellturgors durch die Vakuole. Als Speicher für Nährstoffe, Metabolite und Toxine sind Vakuolen von essentieller Bedeutung. Vakuolär gespeicherte Metabolite und Ionen werden sowohl über aktive Transportprozesse, als auch passiv durch Ionenkanäle, über die vakuoläre Membran mit dem Zytoplasma ausgetauscht. In ihrer Funktion als second messenger sind Kalziumionen wichtige Regulatoren, aber auch Gegenstand vakuolärer Transportprozesse. Änderungen der zytosolischen Kalziumkonzentration wirken nicht nur lokal, sie werden auch mit einer Signalweiterleitung über längere Distanzen in Verbindung gebracht. Im Rahmen dieser Arbeit wurden elektrophysiologische Methoden mit bildgebenden Methoden kombiniert um Einblicke in das Zusammenspiel zwischen zytosolischen Kalziumsignalen, vakuolärer Transportprozesse und der Auxin-Physiologie im intakten pflanzlichen Organismus zu gewinnen. 
Kalziumsignale sind an der Regulierung vakuolärer Ionenkanäle und Transporter beteiligt. Um dies im intakten Organismus zu untersuchen wurden im Modellsystem junger Wurzelhaare von Arabidopsis thaliana Messungen mit intrazellulären Mikroelektroden durchgeführt. Mittels der Zwei-Elektroden-Spannungsklemm-Technik konnte bestätigt werden, dass die vakuoläre Membran der limitierende elektrische Wiederstand während intravakuolärer Messungen ist und so gemessene Ionenströme in der Tat nur die Ströme über die vakuoläre Membran repräsentieren. Die bereits bekannte zeitabhängige Abnahme der vakuolären Leitfähigkeit in Einstichexperimenten konnte weiterhin mit einer einstichbedingten, transienten Erhöhung der zytosolischen Kalziumkonzentration korreliert werden. Durch intravakuoläre Spannungsklemmexperimente in Wurzelhaarzellen von Kalziumreporterpflanzen konnte dieser Zusammenhang zwischen vakuolärer Leitfähigkeit und der zytosolischen Kalziumkonzentration bestätigt werden. 
Die Vakuole ist jedoch nicht nur ein Empfänger zytosolischer Kalziumsignale. Da die Vakuole den größten intrazellulären Kalziumspeicher darstellt, wird seit Langem diskutiert, ob sie auch an der Erzeugung solcher Signale beteiligt ist. Dies konnte in intakten Wurzelhaarzellen bestätigt werden. Änderungen des vakuolären Membranpotentials wirkten sich auf die zytosolische Kalziumkonzentration in diesen Zellen aus. Während depolarisierende Potentiale zu einer Erhöhung der zytosolischen Kalziumkonzentration führten, bewirkte eine Hyperpolarisierung der vakuolären Membran das Gegenteil. Thermodynamische Überlegungen zum passiven und aktiven Kalziumtransport über die vakuoläre Membran legten dabei den Schluss nahe, dass die hierin beschriebenen Ergebnisse das Verhalten von vakuolären H+/Ca2+ Austauschern wiederspiegeln, deren Aktivität durch die protonenmotorische Kraft bestimmt wird. 
Im Rahmen dieser Arbeit stellte sich weiterhin heraus, dass zytosolisches Kalzium ebenso ein zentraler Regulator eines schnellen Auxin-induzierten Signalweges ist, über den der polare Transport des Hormons reguliert wird. 
Im gleichen Modellsystem junger Wurzelhaare konnte gezeigt werden, dass die externe Applikation von Auxin eine sehr schnelle, Auxinkonzentrations- und pH-abhängige Depolarisation des Plasmamembranpotentials zur Folge hat. Synchron zur Depolarisation des Plasmamembranpotentials wurden im Zytosol transiente Kalziumsignale registriert. Diese wurden durch einen von Auxin aktivierten Einstrom von Kalziumionen durch den Ionenkanal CNGC14 hervorgerufen. Experimente an Verlustmutanten als auch pharmakologische Experimente zeigten, dass zur Auxin-induzierten Aktivierung des Kalziumkanals die Auxin-Perzeption durch die F-box Proteine der TIR1/AFB Familie erforderlich ist. Durch Untersuchungen der Auxin-abhängigen Depolarisation wie auch des Auxin-induzierten Einstroms von Protonen in epidermale Wurzelzellen von Verlustmutanten konnte gezeigt werden, dass die sekundär aktive Aufnahme von Auxin durch das hochaffine Transportprotein AUX1 für die schnelle Depolarisation verantwortlich ist. Nicht nur die zytosolischen Kalziumsignale korrelierten mit der CNGC14 Funktion, sondern ebenso die AUX1-vermittelte Depolarisation von Wurzelhaaren. Eine unveränderte Expression von AUX1 in der cngc14 Verlustmutante legte dabei den Schluss nahe, dass die Aktivität von AUX1 posttranslational reguliert werden muss. Diese Hypothese erfuhr Unterstützung durch Experimente, in denen die Behandlung mit dem Kalziumkanalblocker Lanthan zu einer Inaktivierung von AUX1 im Wildtyp führte. 
Die zytosolische Beladung einzelner epidermaler Wurzelzellen mit Auxin hatte die Ausbreitung lateraler und acropetaler Kalziumwellen zur Folge. Diese korrelierten mit einer Verschiebung des Auxin-Gradienten an der Wurzelspitze und unterstützten somit eine hypothetische Kalziumabhängige Regulation des polaren Auxin Transports. Ein Model für einen schnellen, Auxin induzierten und kalziumabhängigen Signalweg wird präsentiert und dessen Bedeutung für das gravitrope Wurzelwachstum diskutiert. Da die AUX1-vermittelte Depolarisation in Abhängigkeit von der externen Phosphatkonzentration variierte, wird die Bedeutung dieses schnellen Signalwegs ebenso für die Anpassung des Wurzelhaarwachstums an eine nicht ausreichende Verfügbarkeit von Phosphat diskutiert.
N2  - The phytohormone auxin performs important functions in the initiation of plant tissues and organs, as well as in the control of root growth in conjunction with external stimuli such as gravity, water and nutrient availability. These functions are based primarily on the auxin-dependent regulation of cell division and elongation. Important for the latter is the control of the cell turgor by the vacuole. As storage for nutrients, metabolites and toxins, vacuoles are of vital importance. Vacuolar stored metabolites and ions are exchanged across the vacuolar membrane with the cytoplasm via active transport processes as well as passively through ion channels. In their function as second messenger, calcium ions are important regulators but also subject to vacuolar transport processes. Changes in the cytosolic calcium concentration not only act locally, but are also associated with signal transduction over longer distances. In this work, electrophysiological methods were combined with imaging techniques to gain insights into the interaction between cytosolic calcium signals, vacuolar transport processes and auxin physiology in the intact plant organism.
Calcium signals are involved in the regulation of vacuolar ion channels and transporters. In order to investigate this in the intact organism, intracellular microelectrode measurements were performed in the model system of bulging Arabidopsis thaliana root hairs. By means of the two-electrode voltage-clamp technique, it could be confirmed that the vacuolar membrane is the limiting electrical resistance during intravacuolar measurements and thus measured ion currents actually represent only the currents across the vacuolar membrane. The already known time-dependent decrease of vacuolar conductivity during intravacuolar experiments could be further correlated with an impalement-related, transient increase of the cytosolic calcium concentration. Intravacuolar voltage-clamp experiments in root hair cells of calcium reporter plants confirmed this relationship between vacuolar conductivity and the cytosolic calcium concentration.
However, the vacuole is not just a recipient of cytosolic calcium signals. Since the vacuole represents the largest intracellular calcium reservoir, it has long been argued that it is also involved in the generation of such signals. This could be confirmed in intact root hair cells. Changes in the vacuolar membrane potential affected the cytosolic calcium concentration in these cells. While depolarizing potentials led to an increase of the cytosolic calcium concentration, hyperpolarization of the vacuolar membrane caused the opposite. Thermodynamic considerations of passive and active calcium transport across the vacuolar membrane suggested that the results described herein reflect the behaviour of vacuolar H+/Ca2+ exchangers whose activity is determined by the proton motive force.
In addition, cytosolic calcium has been shown to be a key regulator of a rapid auxin-induced signaling pathway that regulates polar transport of the hormone.
In the same model system of bulging root hairs it could be shown that the external application of auxin results in a very fast, auxin concentration- and pH-dependent depolarization of the plasma membrane potential. Synchronous with the depolarization of the plasma membrane potential, transient calcium signals were recorded in the cytosol. These were caused by an auxin-activated influx of calcium ions through the ion channel CNGC14. Experiments on loss-of-function mutants as well as pharmacological experiments showed that the auxin-induced activation of the calcium channel requires auxin-perception by the F-box proteins of the TIR1/AFB family.
Investigations of auxin-dependent depolarization as well as the auxin-induced influx of protons into epidermal root cells of loss-of-function mutants showed that the secondary active uptake of auxin by the high-affinity transport protein AUX1 is responsible for the rapid depolarization
Not only the cytosolic calcium signals correlated with CNGC14 function, but also the AUX1-mediated depolarization of root hairs. An unchanged expression of AUX1 in the cngc14 loss-of-function mutant suggested that the activity of AUX1 must be post-translationally regulated. This hypothesis was supported by experiments in which treatment with the calcium channel blocker lanthanum led to inactivation of AUX1 in the wild type.
The cytosolic loading of individual epidermal root cells with auxin resulted in the spread of lateral and acropetal calcium waves. These correlated with a shift of the auxin gradient at the root apex and thus supported a hypothetical calcium-dependent regulation of polar auxin transport. A model for a rapid, auxin-induced and calcium-dependent signaling pathway is presented and its importance for gravitropic root growth is discussed. Since AUX1-mediated depolarization varied with external phosphate concentration, the importance of this rapid signaling pathway is also discussed for the adaptation of root hair growth to an inadequate availability of phosphate.
KW  - Ackerschmalwand
KW  - Auxine
KW  - Vakuole
KW  - Calcium
KW  - Elektrophysiologie
KW  - Pflanzenhormone
KW  - Hormontransport
KW  - Ionenleitfähigkeit
KW  - Signaltransduktion
KW  - Arabidopsis thaliana
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-158638
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Werner, Rudolf A.
A1  - Kircher, Stefan
A1  - Higuchi, Takahiro
A1  - Kircher, Malte
A1  - Schirbel, Andreas
A1  - Wester, Hans-Jürgen
A1  - Buck, Andreas K.
A1  - Pomper, Martin G.
A1  - Rowe, Steven P.
A1  - Lapa, Constantin
T1  - CXCR4-directed imaging in solid tumors
JF  - Frontiers in Oncology
N2  - Despite histological evidence in various solid tumor entities, available experience with CXCR4-directed diagnostics and endoradiotherapy mainly focuses on hematologic diseases. With the goal of expanding the application of CXCR4 theranostics to solid tumors, we aimed to elucidate the feasibility of CXCR4-targeted imaging in a variety of such neoplasms.
Methods: Nineteen patients with newly diagnosed, treatment-naïve solid tumors including pancreatic adenocarcinoma or neuroendocrine tumor, cholangiocarcinoma, hepatocellular carcinoma, renal cell carcinoma, ovarian cancer, and prostate cancer underwent [\(^{68}\)Ga]Pentixafor PET/CT. CXCR4-mediated uptake was assessed both visually and semi-quantitatively by evaluation of maximum standardized uptake values (SUV\(_{max}\)) of both primary tumors and metastases. With physiologic liver uptake as reference, tumor-to-background ratios (TBR) were calculated. [\(^{68}\)Ga]Pentixafor findings were further compared to immunohistochemistry and [\(^{18}\)F]FDG PET/CT.
Results: On [\(^{68}\)Ga]Pentixafor PET/CT, 10/19 (52.6%) primary tumors were visually detectable with a median SUVmax of 5.4 (range, 1.7–16.0) and a median TBR of 2.6 (range, 0.8–7.4), respectively. The highest level of radiotracer uptake was identified in a patient with cholangiocarcinoma (SUVmax, 16.0; TBR, 7.4). The relatively low uptake on [\(^{68}\)Ga]Pentixafor was also noted in metastases, exhibiting a median SUVmax of 4.5 (range, 2.3–8.8; TBR, 1.7; range, 1.0–4.1). A good correlation between uptake on [\(^{68}\)Ga]Pentixafor and histological derived CXCR4 expression was noted (R = 0.62, P < 0.05). In the 3 patients in whom [\(^{18}\)F]FDG PET/CT was available, [\(^{68}\)Ga]Pentixafor exhibited lower uptake in all lesions.
Conclusions: In this cohort of newly diagnosed, treatment-naïve patients with solid malignancies, CXCR4 expression as detected by [\(^{68}\)Ga]Pentixafor-PET/CT and immunohistochemistry was rather moderate. Thus, CXCR4-directed imaging may not play a major role in the management of solid tumors in the majority of patients.
KW  - CXCR4
KW  - [68Ga]Pentixafor
KW  - theranostics
KW  - solid tumors
KW  - chemokine receptor
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195678
SN  - 2234-943X
VL  - 9
IS  - 770
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Scherzad, Agmal
A1  - Hagen, Rudolf
A1  - Hackenberg, Stephan
T1  - Current Understanding of Nasal Epithelial Cell Mis-Differentiation
JF  - Journal of Inflammation Research
N2  - The functional role of the respiratory epithelium is to generate a physical barrier. In addition, the epithelium supports the innate and acquired immune system through various cytokines and chemokines. However, epithelial cells are also involved in the pathogenesis of various respiratory diseases, some of which are mediated by increased permeability of the mucosal membrane or disturbed mucociliary transport. In addition, it has been shown that epithelial cells are involved in the development of inflammatory respiratory diseases. The following review article focuses on the aspects of epithelial mis-differentiation, in particular with respect to nasal mucosal barrier function, epithelial immunogenicity, nasal epithelial-mesenchymal transition and nasal microbiome.
KW  - nasal mucosal barrier function
KW  - tight junction
KW  - epithelial-mesenchymal transition
KW  - microbiome
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-228562
VL  - 12
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Latifi, Hooman
A1  - Valbuena, Ruben
T1  - Current trends in forest ecological applications of three-dimensional remote sensing: Transition from experimental to operational solutions?
JF  - Forests
N2  - The alarming increase in the magnitude and spatiotemporal patterns of changes in composition, structure and function of forest ecosystems during recent years calls for enhanced cross-border mitigation and adaption measures, which strongly entail intensified research to understand the underlying processes in the ecosystems as well as their dynamics. Remote sensing data and methods are nowadays the main complementary sources of synoptic, up-to-date and objective information to support field observations in forest ecology. In particular, analysis of three-dimensional (3D) remote sensing data is regarded as an appropriate complement, since they are hypothesized to resemble the 3D character of most forest attributes. Following their use in various small-scale forest structural analyses over the past two decades, these sources of data are now on their way to be integrated in novel applications in fields like citizen science, environmental impact assessment, forest fire analysis, and biodiversity assessment in remote areas. These and a number of other novel applications provide valuable material for the Forests special issue “3D Remote Sensing Applications in Forest Ecology: Composition, Structure and Function”, which shows the promising future of these technologies and improves our understanding of the potentials and challenges of 3D remote sensing in practical forest ecology worldwide.
KW  - 3D remote sensing
KW  - composition
KW  - forest ecology
KW  - function
KW  - structure
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193282
SN  - 1999-4907
VL  - 10
IS  - 10
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Scherzad, Agmal
A1  - Meyer, Till
A1  - Ickrath, Pascal
A1  - Gehrke, Thomas Eckhart
A1  - Bregenzer, Maximillian
A1  - Hagen, Rudolf
A1  - Dembski, Sofia
A1  - Hackenberg, Stephan
T1  - Cultivation of hMSCs in human plasma prevents the cytotoxic and genotoxic potential of ZnO-NP in vitro
JF  - Applied Sciences
N2  - Zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) are commonly used for industrial applications. Consequently, there is increasing exposure of humans to them. The in vitro analysis of cytotoxicity and genotoxicity is commonly performed under standard cell culture conditions. Thus, the question arises of how the results of genotoxicity and cytotoxicity experiments would alter if human plasma was used instead of cell culture medium containing of fetal calf serum (FCS). Human mesenchymal stem cells (hMSCs) were cultured in human plasma and exposed to ZnO-NPs. A cultivation in expansion medium made of DMEM consisting 10% FCS (DMEM-EM) served as control. Genotoxic and cytotoxic effects were evaluated with the comet and MTT assay, respectively. hMSC differentiation capacity and ZnO-NP disposition were evaluated by histology and transmission electron microscopy (TEM). The protein concentration and the amount of soluble Zn2+ were measured. The cultivation of hMSCs in plasma leads to an attenuation of genotoxic and cytotoxic effects of ZnO-NPs compared to control. The differentiation capacity of hMSCs was not altered. The TEM showed ZnO-NP persistence in cytoplasm in both groups. The concentrations of protein and Zn2+ were higher in plasma than in DMEM-EM. In conclusion, the cultivation of hMSCs in plasma compared to DMEM-EM leads to an attenuation of cytotoxicity and genotoxicity in vitro.
KW  - ZnO-NP
KW  - mesenchymal stem cells
KW  - genotoxicity
KW  - cytotoxicity
KW  - human plasma
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193063
SN  - 2076-3417
VL  - 9
IS  - 23
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weinstock [geb. Pattschull], Grit
T1  - Crosstalk between the MMB complex and YAP in transcriptional regulation of cell cycle genes
T1  - Interaktion zwischen dem MMB-Komplex und YAP bei der transkriptionellen Regulation von Zellzyklusgenen
N2  - The Myb-MuvB (MMB) multiprotein complex is a master regulator of cell cycle-dependent gene expression. Target genes of MMB are expressed at elevated levels in several different cancer types and are included in the chromosomal instability (CIN) signature of lung, brain, and breast tumors. 
This doctoral thesis showed that the complete loss of the MMB core subunit LIN9 leads to strong proliferation defects and nuclear abnormalities in primary lung adenocarcinoma cells. Transcriptome profiling and genome-wide DNA-binding analyses of MMB in lung adenocarcinoma cells revealed that MMB drives the expression of genes linked to cell cycle progression, mitosis, and chromosome segregation by direct binding to promoters of these genes. Unexpectedly, a previously unknown overlap between MMB-dependent genes and several signatures of YAP-regulated genes was identified. YAP is a transcriptional co-activator acting downstream of the Hippo signaling pathway, which is deregulated in many tumor types.  Here, MMB and YAP were found to physically interact and co-regulate a set of mitotic and cytokinetic target genes, which are important in cancer. Furthermore, the activation of mitotic genes and the induction of entry into mitosis by YAP were strongly dependent on MMB. By ChIP-seq and 4C-seq, the genome-wide binding of MMB upon YAP overexpression was analyzed and long-range chromatin interaction sites of selected MMB target gene promoters were identified. Strikingly, YAP strongly promoted chromatin-association of B-MYB through binding to distal enhancer elements that interact with MMB-regulated promoters through chromatin looping. 
Together, the findings of this thesis provide a so far unknown molecular mechanism by which YAP and MMB cooperate to regulate mitotic gene expression and suggest a link between two cancer-relevant signaling pathways.
N2  - Der Myb-MuvB (MMB) Multiproteinkomplex spielt eine wichtige Rolle in der Expression Zellzyklus abhängiger Gene, welche erhöhte Expressionsraten in verschiedenen Krebsarten aufweisen und Teil der sogenannten chromosomalen Instabilitätssignatur (CIN) von Lungen-, Gehirn- und Brusttumoren sind.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Deletion von LIN9, einer zentralen Untereinheit des MMB-Komplexes, in primären Lungenkarzinomzellen der Maus zu starken Proliferationsdefekten und Anomalitäten des Zellkerns führt. Analysen des gesamten Transkriptoms mit Hilfe von RNA-Seq ergaben, dass der MMB-Komplex die Expression einer Gruppe von Genen reguliert, die mit dem Voranschreiten des Zellzyklus, der Mitose und der Trennung der Chromosomen in Verbindung stehen. Die Regulation dieser Gene erfolgt durch direkte Bindung des MMB-Komplexes an die dazugehörigen Promotoren, wie die Analyse der genomweiten DNA-Bindung des MMB-Komplexes durch ChIP-Seq erkennbar werden ließ. Weiterhin wurde in dieser Arbeit eine neuartige Interaktion zwischen MMB und YAP, einem transkriptionellen Co-Aktivator und Effektorprotein des Hippo-Signalweges, gefunden. Die Dysregulation von Hippo/YAP ist an der Entstehung verschiedener Tumorentitäten beteiligt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass YAP mit Untereinheiten von MMB interagiert und dass beide Signalwege ein überlappendes Set von Zielgenen, die für die Entstehung von Tumoren relevant sind, regulieren. Es konnte außerdem nachgewiesen werden, dass YAP den MMB-Komplex benötigt, um die Expression mitotischer Gene zu aktivieren und dass der durch YAP induzierte Eintritt in die Mitose vom MMB-Komplex abhängig ist. 
In einem weiteren Teil der Arbeit wurden mittels ChIP-Seq und 4C-Seq Chromatin-Interaktionen von Promotoren der MMB-Zielgene mit weiter entfernt liegenden Bereichen des Genoms identifiziert. Hierbei konnte festgestellt werden, dass YAP die Bindung der MMB-Untereinheit B-MYB an die Promotoren der MMB-Zielgene verstärkt, indem es an weiter entfernte Enhancer bindet. Diese von YAP gebundenen Enhancer interagieren über Schleifenbildung des Chromatins mit den Promotoren MMB-regulierter Gene. Zusammengefasst konnten die Ergebnisse dieser Arbeit einen bisher unbekannten molekularen Mechanismus für die gemeinsame Regulation von Genen durch den MMB Komplex und YAP enthüllen und somit einen Zusammenhang zwischen zwei krebsrelevanten Signalwegen aufdecken.
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - Zellteilung
KW  - Genexpression
KW  - MMB complex
KW  - Hippo pathway
KW  - mitosis
KW  - cytokinesis
KW  - mitotic gene expression
KW  - Lungenkrebs
KW  - Mitose
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-170866
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - McHugh, Susan
T1  - Cross-Pollinating: Indigenous Frictions and Honeybee Fictions
T2  - Texts, Animals, Environments: Zoopoetics and Ecopoetics
N2  - No abstract available.
KW  - Animal Studies
KW  - Cultural Animal Studies
KW  - Cultural Studies
KW  - Ecocriticism
KW  - Environmental Humanities
KW  - Human-Animal Studies
KW  - Literary Studies
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-178113
UR  - https://www.rombach-verlag.de/buecher/suchergebnis/rombach/buch/details/texts-animals-environments.html
PB  - Rombach Druck- und Verlagshaus
CY  - Freiburg i. Br.
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Gonzalez‐Escamilla, Gabriel
A1  - Muthuraman, Muthuraman
A1  - Reich, Martin M.
A1  - Koirala, Nabin
A1  - Riedel, Christian
A1  - Glaser, Martin
A1  - Lange, Florian
A1  - Deuschl, Günther
A1  - Volkmann, Jens
A1  - Groppa, Sergiu
T1  - Cortical network fingerprints predict deep brain stimulation outcome in dystonia
JF  - Movement Disorders
N2  - Background
Deep brain stimulation (DBS) is an effective evidence‐based therapy for dystonia. However, no unequivocal predictors of therapy responses exist. We investigated whether patients optimally responding to DBS present distinct brain network organization and structural patterns.

Methods
From a German multicenter cohort of 82 dystonia patients with segmental and generalized dystonia who received DBS implantation in the globus pallidus internus, we classified patients based on the clinical response 3 years after DBS. Patients were assigned to the superior‐outcome group or moderate‐outcome group, depending on whether they had above or below 70% motor improvement, respectively. Fifty‐one patients met MRI‐quality and treatment response requirements (mean age, 51.3 ± 13.2 years; 25 female) and were included in further analysis. From preoperative MRI we assessed cortical thickness and structural covariance, which were then fed into network analysis using graph theory. We designed a support vector machine to classify subjects for the clinical response based on individual gray‐matter fingerprints.

Results
The moderate‐outcome group showed cortical atrophy mainly in the sensorimotor and visuomotor areas and disturbed network topology in these regions. The structural integrity of the cortical mantle explained about 45% of the DBS stimulation amplitude for optimal response in individual subjects. Classification analyses achieved up to 88% of accuracy using individual gray‐matter atrophy patterns to predict DBS outcomes.

Conclusions
The analysis of cortical integrity, informed by group‐level network properties, could be developed into independent predictors to identify dystonia patients who benefit from DBS.
KW  - brain networks
KW  - clinical outcome
KW  - deep brain stimulation
KW  - dystonia
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-213532
VL  - 34
IS  - 10
SP  - 1536
EP  - 1545
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Liu, Xiaocui
A1  - Ming, Wenbo
A1  - Zhang, Yixiao
A1  - Friedrich, Alexandra
A1  - Marder, Todd  B.
T1  - Copper-Catalyzed Triboration: Straightforward, Atom-Economical Synthesis of 1,1,1-Triborylalkanes from Terminal Alkynes and HBpin
JF  - Angewandte Chemie International Edition
N2  - A convenient and efficient one‐step synthesis of 1,1,1‐triborylalkanes was achieved via sequential dehydrogenative borylation and double hydroborations of terminal alkynes with HBpin (HBpin=pinacolborane) catalyzed by inexpensive and readily available Cu(OAc)\(_2\). This process proceeds under mild conditions, furnishing 1,1,1‐tris(boronates) with wide substrate scope, excellent selectivity, and good functional‐group tolerance, and is applicable to gram‐scale synthesis without loss of yield. The 1,1,1‐triborylalkanes can be used in the preparation of α‐vinylboronates and borylated cyclic compounds, which are valuable but previously rare compounds. Different alkyl groups can be introduced stepwise via base‐mediated deborylative alkylation to produce racemic tertiary alkyl boronates, which can be readily transformed into useful tertiary alcohols.
KW  - boronic acid
KW  - cross-coupling
KW  - dehydrogenaticve borylation
KW  - gem-bisboronates
KW  - hydroboration
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-206185
VL  - 58
IS  - 52
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Budiman, Yudha  P.
A1  - Friedrich, Alexandra
A1  - Radius, Udo
A1  - Marder, Todd  B.
T1  - Copper-catalysed Suzuki-Miyaura cross-coupling of highly fluorinated aryl boronate esters with aryl iodides and bromides and fluoroarene-arene π-stacking interactions in the products
JF  - ChemCatChem
N2  - A combination of copper iodide and phenanthroline as the ligand is an efficient catalyst for Suzuki‐Miyaura cross‐coupling of highly fluorinated boronate esters (aryl−Bpin) with aryl iodides and bromides to generate fluorinated biaryls in good to excellent yields. This method represents a nice alternative to traditional cross‐coupling methods which require palladium catalysts and stoichiometric amounts of silver oxide. We note that π⋅⋅⋅π stacking interactions dominate the molecular packing in the partly fluorinated biaryl crystals investigated herein. They are present either between the arene and perfluoroarene, or solely between arenes or perfluoroarenes, respectively.
KW  - homogeneous catalysis
KW  - boron
KW  - boronate
KW  - fluorine
KW  - fluoroarene
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-204839
VL  - 11
IS  - 21
ER  - 
TY  - THES
A1  - Groß, Heiko
T1  - Controlling Light-Matter Interaction between Localized Surface Plasmons and Quantum Emitters
T1  - Kontrollierte Licht-Materie Wechselwirkung zwischen lokalisierten Oberflächenplasmonen und Quantenemittern
N2  - Metal nanostructures have been known for a long time to exhibit optical resonances via localized surface plasmons. The high electric fields in close proximity to the metal surface have prospects to dramatically change the dynamics of electronic transitions, such as an enhanced spontaneous decay rate of a single emitter. However, there have been two major issues which impede advances in the experimental realization of enhanced light-matter interaction. (i) The fabrication of high-quality resonant structures requires state-of-the-art patterning techniques in combination with superior materials. (ii) The tiny extension of the optical near-field requires precise control of the single emitter with respect to the nanostructure. This work demonstrates a solution to these problems by combining scanning probe and optical confocal microscopy. Here, a novel type of scanning probe is introduced which features a tip composed of the edge of a single crystalline gold sheet. The patterning via focused ion beam milling makes it possible to introduce a plasmonic nanoresonator directly at the apex of the tip. Numerical simulations demonstrate that the optical properties of this kind of scanning probe are ideal to analyze light-matter interaction. Detailed experimental studies investigate the coupling mechanism between a localized plasmon and single colloidal quantum dots by dynamically changing coupling strength via their spatial separation. The results have shown that weak interaction affects the shape of the fluorescence spectrum as well as the polarization. For the best probes it has been found that it is possible to reach the strong coupling regime at the single emitter level at room temperature. The resulting analysis of the experimental data and the proposed theoretical models has revealed the differences between the established far-field coupling and near-field coupling. It has been found that the broad bandwidth of plasmonic resonances are able to establish coherent coupling to multiple transitions simultaneously giving rise to an enhanced effective coupling strength. It has also been found that the current model to numerically calculate the effective mode volume is inaccurate in case of mesoscopic emitters and strong coupling. Finally, light-matter interaction is investigated by the means of a quantum-dot-decorated microtubule which is traversing a localized nearfield by gliding on kinesin proteins. This biological transport mechanism allows the parallel probing of a meta-surface with nm-precision. The results that have been put forward throughout this work have shed new light on the understanding of plasmonic light-matter interaction and might trigger ideas on how to more efficiently combine the power of localized electric fields and novel excitonic materials.
N2  - Metallische Nanostrukturen sind seit langer Zeit bekannt dafür optische Resonanzen durch lokalisierte Oberflächenplasmonen zu zeigen. Hohe elektrische Felder in direkter Nähe zur Metalloberfläche versprechen dramatische Dynamikänderungen von elektrischen Übergängen wie z.B. die gesteigerte spontane Zerfallsrate eines Einzelemitters. Es gibt jedoch zwei maßgebliche Gründe warum die Fortschritte der experimentellen Realisierung von Licht-Materie Wechselwirkung ausgebremst wird. (i) Die Herstellung von qualitativ hochwertigen resonanten Strukturen benötigt modernste Strukturierungsmethoden sowie die bestmöglichen Materialeigenschaften. (ii) Die winzigen Dimensionen von optischen Nahfeldern erfordern eine präzise Kontrolle des Einzelemitters im Bezug zur Nanostruktur. Diese Arbeit löst diese Probleme durch die Kombination eines Rasterkraftmikroskops mit einem optischen Konfokalmikroskop. Dabei wird eine neuartige Rastersonde vorgestellt welche eine Spitze aufweist die aus der Ecke einer monokristallinen Goldflocke besteht. Die Strukturierung mittels eines fokussierten Ionenstrahls ermöglicht es einen plasmonischen Nanoresonator direkt an der Spitze der Sonde herzustellen. Numerische Simulationen haben gezeigt, dass die optischen Eigenschaften für diese Art von Sonde ideal sind um Licht-Materie Wechselwirkung zu untersuchen. Die hier gezeigten experimentellen Studien haben den Kopplungsmechanismus zwischen lokalisierten Plasmonen und einzelnen kolloidalen Quantenpunkten untersucht indem die Kopplungstärke dynamisch über den Abstand kontrolliert wurde. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass schwache Wechselwirkung einen Einfluss auf die Form des Fluoreszenzspektrums als auch auf die Polarisation hat. Die besten Sonden haben gezeigt, dass es möglich ist starke Wechselwirkung mit Einzelemittern bei Raumtemperatur zu erreichen. Die resultierende Analyse der experimentellen Daten und die aufgestellten theoretischen Modelle haben die Unterschiede zwischen der etablierten Fernfeldkopplung und der Nahfeldkopplung aufgezeigt. Dabei wurde beobachtet, dass die große Bandbreite von plasmonischen Resonanzen es möglich macht kohärent mit mehreren Übergängen gleichzeitig zu koppeln und dabei die effektive Kopplungsstärke zu höhen. Es wurde auch festgestellt, dass das aktuelle Model zur numerischen Beschreibung von effektiven Modenvolumen Ungenauigkeiten bei mesoskopischen Emittern und starker Wechselwirkung aufzeigt. Zuletzt wird die Licht-Materie Wechselwirkung mittels Quantenpunkt-bestückten Mikrotubuli untersucht, die auf Kinesin Proteinen durch ein lokalisiertes Nahfeld gleiten. Dieses biologische Transportsystem erlaubt es eine Meta-Oberfläche mit nm-Präzision parallel zu untersuchen. Die Ergebnisse, die diese Arbeit hervorgebracht hat, wirft neues Licht auf das Verständnis von plasmonischer Licht-Materie Wechselwirkung und könnte als Grundlage dienen neue Ideen zu entwickeln um effizienter die Stärke von lokalisierten elektrischen Felder und neuartiger exzitonischer Materialien zu kombinieren.
KW  - Plasmon
KW  - Starke Kopplung
KW  - Quantenpunkt
KW  - Mikrotubulus
KW  - Nahfeldoptik
KW  - light-matter interaction
KW  - quantum optics
KW  - optical antenna
KW  - quantum dot
KW  - surface plasmon
KW  - strong coupling
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192097
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Requier, Fabrice
A1  - Paillet, Yoan
A1  - Laroche, Fabienne
A1  - Rutschmann, Benjamin
A1  - Zhang, Jie
A1  - Lombardi, Fabio
A1  - Svoboda, Miroslav
A1  - Steffan-Dewenter, Ingolf
T1  - Contribution of European forests to safeguard wild honeybee
populations
JF  - Conservation Letters
N2  - Abstract
Recent studies reveal the use of tree cavities by wild honeybee colonies in European forests. This highlights the conservation potential of forests for a highly threatened component of the native entomofauna in Europe, but currently no estimate of potential wild honeybee population sizes exists. Here, we analyzed the tree cavity densities of 106 forest areas across Europe and inferred an expected population size of wild honeybees. Both forest and management types affected the density of tree cavities.
Accordingly, we estimated that more than 80,000 wild honeybee colonies could be sustained in European forests. As expected, potential conservation hotspots were identified in unmanaged forests, and, surprisingly, also in other large forest areas across Europe. Our results contribute to the EU policy strategy to halt pollinator declines and reveal the potential of forest areas for the conservation of so far neglected wild honeybee populations in Europe.
KW  - Apis mellifera
KW  - Conservation
KW  - forest management
KW  - honeybees
KW  - native populations
KW  - protected forests
KW  - tree cavities
KW  - unmanaged broadleaved forests
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-204407
VL  - 13
IS  - 2
ER  -