TY - THES A1 - Zhao, Suting T1 - Symmetry Resolution of Entanglement in Holography T1 - Symmetrieaufgelöste Verschränkung in Holographie N2 - This thesis investigates the charged moments and the symmetry-resolved entanglement entropy in the context of the AdS3/CFT2 duality. In the first part, I focus on the holographic U(1) Chern-Simons-Einstein gravity, a toy model of AdS3/CFT2 with U(1) Kac-Moody symmetry. I start with the vacuum background with a single entangling interval. I show that, apart from a partition function in the grand canonical ensemble, the charged moments can also be interpreted as the two-point function of vertex operators on the replica surface. For the holographic description, I propose a duality between the bulk U(1) Wilson line and the boundary vertex operators. I verify this duality by deriving the effective action for the Chern-Simons fields and comparing the result with the vertex correlator. In the twist field approach, I show that the charged moments are given by the correlation function of the charged twist operators and the additional background operators. To solve the correlation functions involved, I prove the factorization of the U(1) extended conformal block into a U(1) block and a Virasoro block. The general expression for the U(1) block is derived by directly summing over the current descendant states, and the result shows that it takes an identical form as the vertex correlators. This leads to the conclusion that the disjoint Wilson lines compute the neutral U(1) block. The final result for the symmetry-resolved entanglement entropy shows that it is always charge-independent in this model. In the second part, I study charged moments in higher spin holography, where the boundary theory is a CFT with W3 symmetry. I define the notion of the higher spin charged moments by introducing a spin-3 modular charge operator. Restricting to the vacuum background with a single entangling interval, I employ the grand canonical ensemble interpretation and calculate the charged moments via the known higher spin black hole solution. On the CFT side, I perform a perturbative expansion for the higher spin charged moments in terms of the connected correlation functions of the spin-3 modular charge operators. Using the recursion relation for the correlation functions of the W3 currents, I evaluate the charged moments up to the quartic order of the chemical potential. The final expression matches with the holographic result. My results both for U(1) Chern-Simons Einstein gravity and W3 higher spin gravity constitute novel checks of the AdS3/CFT2 correspondence. N2 - Diese Arbeit untersucht die Symmetrie-aufgelöste Verschränkungsentropie im Kontext der AdS3/CFT2-Dualität. Im ersten Teil konzentriere ich mich auf die holographische U(1) Chern-Simons-Einstein- Gravitations-Theorie, welches ein Spielzeugmodell für AdS3/CFT2 mit U(1) Kac-Moody-Symmetrie ist. Ich beginne mit dem Vakuumhintergrund mit einem einzigen Verschränkungsintervall. Ich zeige, dass neben einer Partitionsfunktion im großen kanonischen Ensemble die geladenen Momente auch als Zweipunktfunktion von Vertex-Operatoren auf der Replikationsoberfläche interpretiert werden können. Für deren holographische Beschreibung wähle ich eine Dualität zwischen der Bulk U(1) Wilson-Linie und den Randvertexoperatoren. Diese Dualität verifiziere ich, indem ich die effektive Wirkung für die Chern-Simons-Felder herleite und das Ergebnis mit dem Vertex-Korrelator vergleiche. Im Twist-Field-Ansatz zeige ich, dass die geladenen Momente durch die Korrelationsfunktion der geladenen Twist-Operatoren und der zusätzlichen Hintergrundoperatoren gegeben sind. Um die beteiligten Korrelationsfunktionen zu lösen, beweise ich die Faktorisierung des U(1) erweiterten konformen Blocks in einen U(1)-Block und einen Virasoro- Block. Der allgemeine Ausdruck für den U(1) Block wird direkt durch die Summierung über alle Absteigerzustände hergeleitet. Das erzielte Ergebnis hat tatsächlich die gleiche Form wie die Vertex-Korrelatoren hat. Dies führt zur Schlussfolgerung, dass die getrennten Wilson-Linien den neutralen U(1) Block berechnen. Das Endergebnis für die Symmetrieaufgelöste Verschränkungsentropie zeigt, dass sie in diesem Modell immer ladungsunabhängig ist. Im zweiten Teil untersuche ich geladene Momente in der Holographie höherer Spins, wobei die Randtheorie eine CFT mit W3 Symmetrie ist. Ich definiere das Konzept der geladenen Momente höheren Spins, indem ich einen Spin-3-modularen Ladungsoperator einführe.Wenn ich mich auf den Vakuum-Hintergrund mit einem einzelnen Verschränkungsintervall beschränke, nutze ich die Interpretation des großkanonischen Ensembles und berechne die geladenen Momente mithilfe der bekannten Lösung für das schwarze Loch höheren Spins. Auf der CFT-Seite führe ich eine perturbative Expansion für die höheren spingeladenen Momente in Bezug auf die verbundenen Korrelationsfunktionen der modularen Spin-3-Ladungsoperatoren durch. Unter Verwendung der Rekursionsrelationen für die Korrelationsfunktionen der W3-Ströme werte ich die geladenen Momente bis zur quartischen Ordnung des chemischen Potenzials aus. Das endgültige Ergebnis stimmt mit dem holographischen Ergebnis überein. Meine Ergebnisse für U(1) Chern-Simons-Einstein-Gravitation und W3 höhere Spingravitation stellen neuartige Überprüfungen des AdS3/CFT2 dar Korrespondenz. KW - AdS-CFT-Korrespondenz KW - Gauge/Gravity Duality KW - Symmetry Resolution KW - Quantum Information Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363854 ER - TY - THES A1 - Hahn, Sarah T1 - Investigating non-canonical, 5' UTR-dependent translation of MYC and its impact on colorectal cancer development T1 - Untersuchung der nicht-kanonischen, 5' UTR-abhängigen Translation von MYC und ihres Einflusses auf die Entwicklung von Darmkrebs N2 - Colorectal cancer (CRC) is the second most common tumour disease in Germany, with the sequential accumulation of certain mutations playing a decisive role in the transition from adenoma to carcinoma. In particular, deregulation of the Wnt signalling pathway and the associated deregulated expression of the MYC oncoprotein play a crucial role. Targeting MYC thus represents an important therapeutic approach in the treatment of tumours. Since direct inhibition of MYC is challenging, various approaches have been pursued to date to target MYC indirectly. The MYC 5' UTR contains an internal ribosomal entry site (IRES), which has a particular role in the initiation of MYC translation, especially in multiple myeloma. As basis for this work, it was hypothesised on the basis of previous data that translation of MYC potentially occurs via its IRES in CRC as well. Based on this, two IRES inhibitors were tested for their potential to regulate MYC expression in CRC cells. In addition, alternative, 5’ UTR-dependent translation of MYC and interacting factors were investigated. EIF3D was identified as a MYC 5' UTR binding protein which has the potential to regulate MYC expression in CRC. The results of this work suggest that there is a link between eIF3D and MYC expression/translation, rendering eIF3D a potential therapeutic target for MYC-driven CRCs. N2 - Das kolorektale Karzinom (KRK) ist die zweithäufigste Tumorerkrankung in Deutschland, wobei die sequenzielle Akkumulation bestimmter Mutationen eine entscheidende Rolle beim Übergang vom Adenom zum Karzinom spielt. Insbesondere die Deregulation des Wnt-Signalweges und die damit verbundene deregulierte Expression des MYC-Onkoproteins spielen eine entscheidende Rolle. MYC ist ein zentraler Vermittler von Zellfunktionen und reguliert als Transkriptionsfaktor die Expression fast aller Gene sowie verschiedener RNA-Spezies. Selbst kleine Veränderungen der zellulären MYC-Konzentration können das Proliferationsverhalten beeinflussen und die Entstehung und das Fortschreiten von Tumoren fördern. Die gezielte Beeinflussung von MYC stellt daher einen wichtigen therapeutischen Ansatz für die Behandlung von Tumoren dar. Da eine direkte Hemmung von MYC aufgrund seiner Struktur herausfordernd ist, wurden bisher verschiedene Ansätze verfolgt, um MYC indirekt zu beeinflussen, etwa über seinen Interaktionspartner MAX oder auf Ebene der Stabilität, Transkription oder Translation. In unserer eigenen Forschungsgruppe lag der Schwerpunkt in den letzten Jahren speziell auf der Translation von MYC im KRK. Es konnte gezeigt werden, dass die Hemmung der kanonischen cap-abhängigen Translation nicht wie erwartet zu einer Verringerung der zellulären MYC-Level führt, was auf einen alternativen Mechanismus der MYC-Translation hindeutet, der unabhängig vom eIF4F-Komplex abläuft. Die 5'-UTR von MYC enthält eine interne ribosomale Eintrittsstelle (IRES), die eine besondere Rolle bei der Initiierung der MYC-Translation spielt, insbesondere im Multiplen Myelom. Als Grundlage für diese Arbeit wurde daher die Hypothese aufgestellt, dass die Translation von MYC im KRK möglicherweise ebenfalls über die IRES erfolgt. Auf dieser Grundlage wurden zunächst zwei publizierte IRES-Inhibitoren auf ihr Potenzial zur Regulierung der MYC-Expression in KRK-Zellen getestet. J007-IRES hatte keine Auswirkungen auf die MYC-Proteinmenge, und Cymarin scheint weitaus globalere Auswirkungen zu haben, die nicht ausschließlich auf die Verringerung der MYC-Proteinmenge zurückzuführen sind. Daher wurde weiter untersucht, inwieweit die alternative Translation von MYC generell von der 5'-UTR und damit interagierenden Faktoren abhängig ist. EIF3D wurde als MYC-5'-UTR-Bindungsprotein identifiziert, dessen Knockdown zu reduzierten MYC-Leveln, einem Proliferationsdefizit sowie einer Verringerung der globalen Proteinsynthese in KRK-Zellen führte. Darüber hinaus führte die Depletion von EIF3D zu ähnlichen Veränderungen im zellulären Genexpressionsmuster wie die Depletion von MYC, wobei viele tumorassoziierte Signalwege betroffen waren. Mittels eCLIP-seq wurde die Bindung von eIF3D an die MYC mRNA nachgewiesen, der genaue Mechanismus einer möglicherweise durch eIF3D vermittelten Translation von MYC muss jedoch weiter untersucht werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass eine Verbindung zwischen eIF3D und der MYC-Expression/Translation besteht, wodurch eIF3D zu einem potenziellen therapeutischen Ziel für MYC-getriebene KRKs wird. KW - Myc KW - Translation KW - Colorectal cancer KW - 5' UTR Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-364202 ER - TY - THES A1 - Merscher, Alma-Sophia T1 - To Fear or not to Fear: Unraveling the (Oculo)motor and Autonomic Components of Defensive States in Humans T1 - Vor Furcht Erstarren: Charakterisierung der (Okulo)motorischen und Autonomen Komponenten Menschlicher Defensivreaktionen N2 - Defensive behaviors in response to threats are key factors in maintaining mental and physical health, but their phenomenology remains poorly understood. Prior work reported an inhibition of oculomotor activity in response to avoidable threat in humans that reminded of freezing behaviors in rodents. This notion of a homology between defensive responding in rodents and humans was seconded by concomitant heart rate decrease and skin conductance increase. However, several aspects of this presumed defense state remained ambiguous. For example, it was unclear whether the observed oculomotor inhibition would 1) robustly occur during preparation for threat-avoidance irrespective of task demands, 2) reflect a threat-specific defensive state, 3) be related to an inhibition of somatomotor activity as both motion metrics have been discussed as indicators for freezing behaviors in humans, and 4) manifest in unconstrained settings. We thus embarked on a series of experiments to unravel the robustness, threat-specificity, and validity of previously observed (oculo)motor and autonomic dynamics upon avoidable threat in humans. We provided robust evidence for reduced gaze dispersion, significantly predicting the speed of subsequent motor reactions across a wide range of stimulus contexts. Along this gaze pattern, we found reductions in body movement and showed that the temporal profiles between gaze and body activity were positively related within individuals, suggesting that both metrics reflect the same construct. A simultaneous activation of the parasympathetic (i.e., heart rate deceleration) and sympathetic (i.e., increased skin conductance and pupil dilation) nervous system was present in both defensive and appetitive contexts, suggesting that these autonomic dynamics are not only sensitive to threat but reflecting a more general action-preparatory mechanism. We further gathered evidence for two previously proposed defensive states involving a decrease of (oculo)motor activity in a naturalistic, unconstrained virtual reality environment. Specifically, we observed a state consisting of a cessation of ongoing behaviors and orienting upon relatively distal, ambiguous threat (Attentive Immobility) while an entire immobilization and presumed allocation of attention to the threat stimulus became apparent upon approaching potential threat (Immobility under Attack). Taken together, we provided evidence for specific oculomotor and autonomic dynamics upon increasing levels of threat that may inspire future translational work in rodents and humans on shared mechanisms of threat processing, ultimately supporting the development of novel therapeutic approaches. N2 - Angemessen auf Gefahren zu reagieren, ist überlebensnotwendig, wissenschaftlich jedoch wenig verstanden. Eine frühere Studie wies auf, dass ProbandInnen ihre Augen weniger bewegten, wenn sie mit einer Bedrohung konfrontiert waren, der sie mit einer schnellen Bewegung entkommen konnten. Dieses eingeschränkte Blickbewegungsmuster wurde von einer Herzraten-Dezeleration und einem Anstieg der Hautleitfähigkeit begleitet und wies damit Ähnlichkeiten mit bestimmten Erstarrungsreaktionen auf Bedrohungen (Freezing) bei Nagetieren auf. Es blieb jedoch unklar, ob die eingeschränkten Augenbewegungen 1. robust und unabhängig von spezifischen Aufgabenstellungen als Reaktion auf eine vermeidbare Bedrohung auftreten, 2. eine bedrohungsspezifische Komponente eines Defensivzustands darstellen, 3. von einer körperlichen Bewegungsreduktion begleitet und 4. im freien Raum auftreten würden. Wir haben daher untersucht, ob dieses eingeschränkte Blickbewegungsmuster sowie seine autonomen Begleiterscheinungen robust, bedrohungsspezifisch und valide sind. In unseren Studien traten verringerte Augenbewegungen robust und bedrohungsspezifisch als Reaktion auf vermeidbare Bedrohungen auf und sagten schnellere Reaktionszeiten vorher. Die eingeschränkten Augenbewegungen wurden von verringerten Körperbewegungen begleitet, deren zeitliche Verläufe miteinander korrelierten. Dies könnte auf ein zugrundeliegendes gemeinsames Konstrukt hinweisen. Wir beobachteten außerdem eine Herzraten-Dezeleration sowie erhöhte Hautleitfähigkeit und Pupillendilation in bedrohlichen und appetitiven Kontexten, was darauf hindeutet, dass diese autonomen Dynamiken nicht nur durch Bedrohungen, sondern auch allgemein handlungsvorbereitend ausgelöst werden können. Zuletzt konnten wir in einer frei explorierbaren, virtuellen Umgebung Hinweise auf zwei Defensivzustände liefern, deren Unterscheidung zuvor postuliert, jedoch noch nicht weitreichend belegt war. Bei relativ weit entfernter und ambivalenter Gefahr hielten die ProbandInnen inne und drehten sich, vermutlich zur Orientierung, zum potentiellen Ort der Bedrohung hin (Attentive Immobility). Wenn sich die Bedrohung jedoch näherte, verringerten sich sowohl Körper- als auch Augenbewegungen, als würden die ProbandInnen ihre Aufmerksamkeit auf die Bedrohung ausrichten (Immobility under Attack). Zusammenfassend lieferten unsere Erhebungen damit Belege für spezifische (okulo)motorische und autonome Dynamiken bei steigender Bedrohung, die zukünftige translationale Forschungen über Homologien von Defensivzuständen zwischen Nagetieren und Menschen inspirieren und damit womöglich die Entwicklung neuer therapeutischer Verfahren unterstützen können. KW - Furcht KW - Fear Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-327913 ER - TY - THES A1 - Yu, Yanying T1 - Applied machine learning for the analysis of CRISPR-Cas systems T1 - Angewandtes maschinelles Lernen für die Analyse von CRISPR-Cas-Systemen N2 - Among the defense strategies developed in microbes over millions of years, the innate adaptive CRISPR-Cas immune systems have spread across most of bacteria and archaea. The flexibility, simplicity, and specificity of CRISPR-Cas systems have laid the foundation for CRISPR-based genetic tools. Yet, the efficient administration of CRISPR-based tools demands rational designs to maximize the on-target efficiency and off-target specificity. Specifically, the selection of guide RNAs (gRNAs), which play a crucial role in the target recognition of CRISPR-Cas systems, is non-trivial. Despite the fact that the emerging machine learning techniques provide a solution to aid in gRNA design with prediction algorithms, design rules for many CRISPR-Cas systems are ill-defined, hindering their broader applications. CRISPR interference (CRISPRi), an alternative gene silencing technique using a catalytically dead Cas protein to interfere with transcription, is a leading technique in bacteria for functional interrogation, pathway manipulation, and genome-wide screens. Although the application is promising, it also is hindered by under-investigated design rules. Therefore, in this work, I develop a state-of-art predictive machine learning model for guide silencing efficiency in bacteria leveraging the advantages of feature engineering, data integration, interpretable AI, and automated machine learning. I first systematically investigate the influential factors that attribute to the extent of depletion in multiple CRISPRi genome-wide essentiality screens in Escherichia coli and demonstrate the surprising dominant contribution of gene-specific effects, such as gene expression level. These observations allowed me to segregate the confounding gene-specific effects using a mixed-effect random forest (MERF) model to provide a better estimate of guide efficiency, together with the improvement led by integrating multiple screens. The MERF model outperformed existing tools in an independent high-throughput saturating screen. I next interpret the predictive model to extract the design rules for robust gene silencing, such as the preference for cytosine and disfavoring for guanine and thymine within and around the protospacer adjacent motif (PAM) sequence. I further incorporated the MERF model in a web-based tool that is freely accessible at www.ciao.helmholtz-hiri.de. When comparing the MERF model with existing tools, the performance of the alternative gRNA design tool optimized for CRISPRi in eukaryotes when applied to bacteria was far from satisfying, questioning the robustness of prediction algorithms across organisms. In addition, the CRISPR-Cas systems exhibit diverse mechanisms albeit with some similarities. The captured predictive patterns from one dataset thereby are at risk of poor generalization when applied across organisms and CRISPR-Cas techniques. To fill the gap, the machine learning approach I present here for CRISPRi could serve as a blueprint for the effective development of prediction algorithms for specific organisms or CRISPR-Cas systems of interest. The explicit workflow includes three principle steps: 1) accommodating the feature set for the CRISPR-Cas system or technique; 2) optimizing a machine learning model using automated machine learning; 3) explaining the model using interpretable AI. To illustrate the applicability of the workflow and diversity of results when applied across different bacteria and CRISPR-Cas systems, I have applied this workflow to analyze three distinct CRISPR-Cas genome-wide screens. From the CRISPR base editor essentiality screen in E. coli, I have determined the PAM preference and sequence context in the editing window for efficient editing, such as A at the 2nd position of PAM, A/TT/TG downstream of PAM, and TC at the 4th to 5th position of gRNAs. From the CRISPR-Cas13a screen in E. coli, in addition to the strong correlation with the guide depletion, the target expression level is the strongest predictor in the model, supporting it as a main determinant of the activation of Cas13-induced immunity and better characterizing the CRISPR-Cas13 system. From the CRISPR-Cas12a screen in Klebsiella pneumoniae, I have extracted the design rules for robust antimicrobial activity across K. pneumoniae strains and provided a predictive algorithm for gRNA design, facilitating CRISPR-Cas12a as an alternative technique to tackle antibiotic resistance. Overall, this thesis presents an accurate prediction algorithm for CRISPRi guide efficiency in bacteria, providing insights into the determinants of efficient silencing and guide designs. The systematic exploration has led to a robust machine learning approach for effective model development in other bacteria and CRISPR-Cas systems. Applying the approach in the analysis of independent CRISPR-Cas screens not only sheds light on the design rules but also the mechanisms of the CRISPR-Cas systems. Together, I demonstrate that applied machine learning paves the way to a deeper understanding and a broader application of CRISPR-Cas systems. N2 - Unter den Verteidigungsstrategien, welche sich über Millionen von Jahren in Mikroben entwickelt haben, hat sich das angeborene adaptive CRISPR-Cas Immunsystem in vielen Bakterien und den meisten Archaeen verbreitet. Flexibilität, Einfachheit und Spezifizität von CRISPR-Cas Systemen bilden die Grundlage für CRISPR-basierten genetischen Werkzeugen. Dennoch verlangt die effiziente Anwendung CRISPR-basierter genetischer Werkzeuge ein rationales Design, um die Effektivität zu maximieren und Spezifizität zu gewährleisten. Speziell die Auswahl an Leit-RNAs, oder auch „guide“ RNAs (gRNAs), welche eine essentielle Rolle in der Ziel-Erkennung des CRISPR-Cas Systems spielen, ist nicht trivial. Trotz aufkommender Techniken des maschinellen Lernens, die mit Hilfe von Vorhersage-Algorithmen eine Unterstützung im gRNA-Design darstellen, sind die Design-Regeln für viele CRISPR-Cas Systeme schlecht definiert und die breite Anwendung dadurch bisher gehindert. CRISPR Interferenz (CRISPRi), eine Methode der Genrepression, nutzt ein katalytisch inaktives Cas-Protein, um die Gen-Transkription zu verhindern und ist eine führende Technik für Gen-Funktionsstudien, der Manipulation von Stoffwechselwegen und genomweiter Screens in Bakterien. Auch wenn viele der Anwendungen vielversprechend sind, ist die Umsetzung aufgrund der wenig untersuchten Design-Regeln schwierig. Daher entwickele ich in dieser Arbeit ein hochmodernes auf maschinellem Lernen basierendes Modell für die Vorhersage der gRNA Genrepressions-Effizienz in Bakterien, wobei die Merkmalskonstruktion, Datenintegration, interpretierbare künstliche Intelligenz (KI) und automatisiertes maschinelles Lernen genutzt wurden. Zuerst untersuche ich systematisch die Einflussfaktoren, welche zum Ausmaß der Depletion in genomweiten CRISPRi-Screens zur Gen-Essentialität in Escherichia coli beitragen und demonstriere den überraschend dominanten Beitrag genspezifischer Effekte, wie z. B. dem Genexpressionslevel. Diese Beobachtungen erlaubten mir die genspezifischen Störvariablen mit einem sogenannten mixed-effect random forest (MERF) Modell zu segregieren, um eine bessere Einschätzung der gRNA Effizienz zu erreichen und durch die Integration zusätzlicher Screen-Daten noch weiter zu verbessern. Das MERF Modell übertraf dabei bereits existierende Werkzeuge in einem unabhängigen Hochdurchsatz Sättigungs-Screen. Als nächstes interpretiere ich die Modell Vorhersage, um Design-Regeln für eine solide Genrepression zu extrahieren, wie z. B. eine Präferenz für Cytosin und eine Abneigung gegenüber Guanin und Thymin innerhalb und der „protospacer adjacent motif“ (PAM) direkt umgebenden Sequenz. Weiterhin integrierte ich das MERF Modell in einem Web-basierten Werkzeug, welches unter www.ciao.helmholtz-hiri.de frei zugänglich ist. Ein Vergleich von existierenden Werkzeugen mit dem MERF Modell zeigt, dass alternative, für CRISPRi in Eukaryoten optimierte, gRNA Design-Werkzeuge schlecht abschneiden, sobald sie in Bakterien angewandt werden. Dies lässt Zweifel an einer robusten Übertragbarkeit dieser Vorhersage-Algorithmen zwischen verschiedenen Organismen. Zusätzlich haben CRISPR-Cas Systeme, trotz einiger genereller Gemeinsamkeiten, höchst diverse Wirkungsmechanismen. Die Vorhersagemuster eines Datensets sind daher schlecht generalisierbar, sobald sie auf andere Organismen oder CRISPR-Cas Techniken angewandt werden. Diese Lücke kann mit dem hier präsentierten Ansatz des maschinellen Lernens für CRISPRi geschlossen werden und als eine Vorlage für die Entwicklung effektiver Vorhersage-Algorithmen für spezifische Organismen oder CRISPR-Cas Systeme dienen. Der explizite Arbeitsablauf beinhaltet drei Hauptschritte: 1) Aufnehmen des Merkmalsets des jeweiligen CRISPR-Cas Systems bzw. der CRISPR-Cas Technik; 2) Optimierung des maschinellen Lernen Modells durch automatisiertes maschinelles Lernen; 3) Erklärung des Modells mit interpretierbarer KI. Um die Anwendbarkeit des Arbeitsablaufs und die Diversität der Ergebnisse, im Zusammenhang mit unterschiedlichen Organismen und CRISPR-Cas Systemen, zu demonstrieren, habe ich diese Arbeitsschritte zur Analyse drei unterschiedlicher genomweiter Screens angewandt. Von dem CRISPR „base editor“ Essentialitäts-Screen in E. coli, konnten die PAM Präferenzen und der Sequenzkontext innerhalb des Editierungsfensters für eine effiziente Editierung abgeleitet werden. Beispielsweise tragen ein A an der zweiten PAM Position, ein A/TT/TG an der PAM direkt nachgeschalten Position und ein TC an der vierten oder fünften gRNA Position zur effizienten Editierung bei. Im CRISPR-Cas13a Screen in E. coli, stellten wir eine starke Korrelation zwischen dem Genexpressionslevel und der gRNA-Depletion fest. Zusätzlich ist das Expressionslevel des Ziel-Gens der stärkste Vorhersagefaktor des Modells, was das Expressionslevel als Hauptdeterminante für die Cas13-induzierte Immunität hervorhebt und die bessere Charakterisierung von CRISPR-Cas13 Systemen ermöglicht. Aus dem CRISPR-Cas12a Screen in Klebsiella pneumoniae, habe ich gRNA Design Regeln für die robuste antimikrobielle Aktivität über unterschiedliche K. pneumoniae Stämme hinweg extrahiert und einen Vorhersage-Algorithmus für das gRNA Design bereitgestellt. Dies ermöglicht die Nutzung von Cas12a als eine alternative Lösung, um Antibiotikaresistenzen zu bekämpfen. Zusammengefasst präsentiert diese Thesis einen akkuraten Vorhersage-Algorithmus für die CRISPRi gRNA Effizienz in Bakterien und gibt Einblicke in die Determinanten für eine effiziente Genrepression und optimales gRNA Design. Die systematische Exploration führte zu einem robusten Ansatz des maschinellen Lernens für effektive Modell Entwicklungen in unterschiedlichen bakteriellen Spezies und CRISPR-Cas Systemen. Durch die Anwendung dieses Ansatzes auf unabhängige CRISPR-Cas Screens, konnte ich nicht nur wichtige Design Regeln ableiten, sondern auch die Mechanismen der jeweiligen CRISPR-Cas Systeme besser erleuchten. Zu guter Letzt demonstriere ich hier, dass angewandtes maschinelles Lernen den Weg zu einem tieferen Verständnis und einer breiteren Anwendung von CRISPR-Cas Systemen ebnen kann. KW - Maschinelles Lernen KW - CRISPR/Cas-Methode KW - Bakterien KW - machine learning KW - CRISPR-Cas KW - guide effiiciency Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-320219 ER - TY - THES A1 - Hartmann, Oliver T1 - Development of somatic modified mouse models of Non-Small cell lung cancer T1 - Entwicklung von somatisch veränderten Mausmodellen für nichtkleinzelligen Lungenkrebs N2 - In 2020, cancer was the leading cause of death worldwide, accounting for nearly 10 million deaths. Lung cancer was the most common cancer, with 2.21 million cases per year in both sexes. This non-homogeneous disease is further subdivided into small cell lung cancer (SCLC, 15%) and non-small cell lung cancer (NSCLC, 85%). By 2023, the American Cancer Society estimates that NSCLC will account for 13% of all new cancer cases and 21% of all estimated cancer deaths. In recent years, the treatment of patients with NSCLC has improved with the development of new therapeutic interventions and the advent of targeted and personalised therapies. However, these advances have only marginally improved the five-year survival rate, which remains alarmingly low for patients with NSCLC. This observation highlights the importance of having more appropriate experimental and preclinical models to recapitulate, identify and test novel susceptibilities in NSCLC. In recent years, the Trp53fl/fl KRaslsl-G12D/wt mouse model developed by Tuveson, Jacks and Berns has been the main in vivo model used to study NSCLC. This model mimics ADC and SCC to a certain extent. However, it is limited in its ability to reflect the genetic complexity of NSCLC. In this work, we use CRISPR/Cas9 genome editing with targeted mutagenesis and gene deletions to recapitulate the conditional model. By comparing the Trp53fl/fl KRaslsl- G12D/wt with the CRISPR-mediated Trp53mut KRasG12D, we demonstrated that both showed no differences in histopathological features, morphology, and marker expression. Furthermore, next-generation sequencing revealed a very high similarity in their transcriptional profile. Adeno-associated virus-mediated tumour induction and the modular design of the viral vector allow us to introduce additional mutations in a timely manner. CRISPR-mediated mutation of commonly mutated tumour suppressors in NSCLC reliably recapitulated the phenotypes described in patients in the animal model. Lastly, the dual viral approach could induce the formation of lung tumours not only in constitutive Cas9 expressing animals, but also in wildtype animals. Thus, the implementation of CRISPR genome editing can rapidly advance the repertoire of in vivo models for NSCLC research. Furthermore, it can reduce the necessity of extensive breeding. N2 - Krebs war mit fast 10 Millionen Todesfällen weltweit die häufigste Todesursache in 2020. Mit 2,21 Millionen Fällen pro Jahr in beiden Geschlechtern kombiniert war Lungenkrebs die häufigste Unterart. Auszeichnend für dieses Krankheit ist die hohe Komplexität und Heterogenität. Daher wird diese weiter in kleinzelligen Lungenkrebs (SCLC, 15 %) und nicht-kleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC, 85 %) unterteilt. Die American Cancer Society schätzt, dass bis 2023 13 % aller neuen Krebsfälle und 21 % aller geschätzten Krebstodesfälle auf das nicht-kleinzellige Lungenkarzinom entfallen werden. In den letzten Jahren hat sich die Behandlung von Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkarzinom durch die Entwicklung neuer therapeutischer Maßnahmen und das Anwenden personalisierter Therapien verbessert. Allerdings haben diese Fortschritte die Fünfjahresüberlebensrate nur geringfügig verbessert, die für Patienten mit NSCLC nach wie vor alarmierend niedrig ist. Diese macht deutlich, wie wichtig es ist, über geeignetere experimentelle und präklinische Modelle zu verfügen, um neue Therapieansätze beim NSCLC zu rekapitulieren, zu identifizieren und zu testen. In der letzten Dekade war das von Tuveson, Jacks und Berns entwickelte Trp53fl/fl KRaslsl-G12D/wt-Mausmodell das wichtigste In-vivo-Modell zur Untersuchung von NSCLC. Dieses kann grundlegend das Krankheitsbild von NSCLC wiederspiegeln. Es ist jedoch nur begrenzt in der Lage, die genetische Komplexität von NSCLC im vollen Umfang zu refelktieren. In dieser Arbeit verwenden wir CRISPR/Cas9 Genome Editing mit gezielter Mutagenese und Gendeletionen, um das konditionale Modell zu rekapitulieren. Durch den Vergleich des Trp53fl/fl KRaslsl-G12D/wt mit dem CRISPR-vermittelten Trp53mut KRasG12D konnten wir zeigen, dass beide keine Unterschiede in Bezug auf histopathologische Merkmale, Morphologie und Markerexpression aufweisen. Darüber hinaus ergab die Analyse mittels Next Generation Sequencing 8Hochdruchsatz.Sequenzierung) eine sehr große Ähnlichkeit in ihrem Transkriptionsprofil. Die Adeno-assoziierte Virus-vermittelte Tumorinduktion und der modulare Aufbau des viralen Vektors ermöglichen es uns, zusätzliche Mutationen zeitnah einzuführen. Die CRISPR-vermittelte Mutation von häufig mutierten Tumorsuppressoren bei NSCLC rekapitulierte zuverlässig die bei Patienten beschriebenen Phänotypen im Tiermodell. Schließlich konnte der duale virale Ansatz die Bildung von Lungentumoren nicht nur in konstitutiv Cas9 exprimierenden Tieren, sondern auch in Wildtyp-Tieren induzieren. Somit kann die Anwendung von CRISPR-Genome Editing das Repertoire an In-vivo- Modellen für die NSCLC-Forschung rasch erweitern. Darüber hinaus kann es die Notwendigkeit umfangreicher Züchtungen verringern. KW - CRISPR/Cas-Methode KW - in vivo KW - Lung Cancer KW - CRISPR/Cas9 KW - in vivo genome editing KW - Immunohistochemistry KW - Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom KW - NSCLC KW - Mouse Model KW - CRISPR Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363401 ER - TY - JOUR A1 - Gohla, Antje T1 - Do metabolic HAD phosphatases moonlight as protein phosphatases? JF - BBA - Molecular Cell Research N2 - Mammalian haloacid dehalogenase (HAD)-type phosphatases have evolved to dephosphorylate a wide range of small metabolites, but can also target macromolecules such as serine/threonine, tyrosine-, and histidine-phosphorylated proteins. To accomplish these tasks, HAD phosphatases are equipped with cap domains that control access to the active site and provide substrate specificity determinants. A number of capped HAD phosphatases impact protein phosphorylation, although structural data are consistent with small metabolite substrates rather than protein substrates. This review discusses the structures, functions and disease implications of the three closely related, capped HAD phosphatases pyridoxal phosphatase (PDXP or chronophin), phosphoglycolate phosphatase (PGP, also termed AUM or glycerol phosphatase) and phospholysine phosphohistidine inorganic pyrophosphate phosphatase (LHPP or HDHD2B). Evidence in support of small metabolite and protein phosphatase activity is discussed in the context of the diversity of their biological functions. KW - actin cytoskeleton KW - cancer KW - haloacid dehalogenase-type phosphatase KW - major depression KW - metabolism KW - vitamin B6 Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233168 VL - 1866 ER - TY - JOUR A1 - Casarotto, Silvia A1 - Turco, Francesco A1 - Comanducci, Angela A1 - Perretti, Alessio A1 - Marotta, Giorgio A1 - Pezzoli, Gianni A1 - Rosanova, Mario A1 - Isaias, Ioannis U. T1 - Excitability of the supplementary motor area in Parkinson's disease depends on subcortical damage JF - Brain Stimulation N2 - Background Cortical dysfunctioning significantly contributes to the pathogenesis of motor symptoms in Parkinson's disease (PD). Objective We aimed at testing whether an acute levodopa administration has measurable and specific cortical effects possibly related to striatal dopaminergic deficit. Methods In thirteen PD patients, we measured the electroencephalographic responses to transcranial magnetic stimulation (TMS/EEG) of the supplementary motor area and superior parietal lobule (n = 8) before and after an acute intake of levodopa. We also performed a single-photon emission computed tomography and [123I]N-ω-fluoropropyl-2β-carbomethoxy-3β-(4-iodophenyl)nortropane to identify the more affected and the less affected brain side in each patient, according to the dopaminergic innervation loss of the putamen. Cortical excitability changes before and after an acute intake of levodopa were computed and compared between the more and the less affected brain side at the single-patient as well as at the group level. Results We found that levodopa intake induces a significant increase (P < 0.01) of cortical excitability nearby the supplementary motor area in the more affected brain side, greater (P < 0.025) than in the less affected brain side. Notably, cortical excitability changes nearby the superior parietal lobule were not statistically significant. Conclusions These results strengthen the idea that dysfunction of specific cortico-subcortical circuits may contribute to pathophysiology of PD symptoms. Most important, they support the use of navigated TMS/EEG as a non-invasive tool to better understand the pathophysiology of PD. KW - transcranial magnetic stimulation KW - electroencephalography KW - levodopa KW - dopamine KW - putamen Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-222261 VL - 12 ER - TY - JOUR A1 - Fazeli, Gholamreza A1 - Stetter, Maurice A1 - Lisack, Jaime N. A1 - Wehman, Ann M. T1 - C. elegans Blastomeres Clear the Corpse of the Second Polar Body by LC3-Associated Phagocytosis JF - Cell Reports N2 - To understand how undifferentiated pluripotent cells cope with cell corpses, we examined the clearance of polar bodies born during female meiosis. We found that polar bodies lose membrane integrity and expose phosphatidylserine in Caenorhabditis elegans. Polar body signaling recruits engulfment receptors to the plasma membrane of embryonic blastomeres using the PI3K VPS-34, RAB-5 GTPase and the sorting nexin SNX-6. The second polar body is then phagocytosed using receptor-mediated engulfment pathways dependent on the Rac1 ortholog CED-10 but undergoes non-apoptotic programmed cell death independent of engulfment. RAB-7 GTPase is required for lysosome recruitment to the polar body phagosome, while LC3 lipidation is required for degradation of the corpse membrane after lysosome fusion. The polar body phagolysosome vesiculates in an mTOR- and ARL-8-dependent manner, which assists its timely degradation. Thus, we established a genetic model to study clearance by LC3-associated phagocytosis and reveal insights into the mechanisms of phagosome maturation and degradation. KW - cell corpse clearance KW - phagosome maturation KW - LC3-associated phagocytosis KW - lysosomal degradation KW - phagolysosome tubulation KW - polar body KW - non-canonical autophagy KW - non-apoptotic programmed cell death Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-227651 VL - 23 ER - TY - JOUR A1 - Eisenhofer, Graeme A1 - Peitzsch, Mirko A1 - Kaden, Denise A1 - Langton, Katharina A1 - Mangelis, Anastasios A1 - Pamporaki, Christina A1 - Masjkur, Jimmy A1 - Geroula, Aikaterini A1 - Kurlbaum, Max A1 - Deutschbein, Timo A1 - Beuschlein, Felix A1 - Prejbisz, Aleksander A1 - Bornstein, Stefan R. A1 - Lenders, Jacques W. M. T1 - Reference intervals for LC-MS/MS measurements of plasma free, urinary free and urinary acid-hydrolyzed deconjugated normetanephrine, metanephrine and methoxytyramine JF - Clinica Chimica Acta N2 - Background Plasma or urinary metanephrines are recommended for screening of pheochromocytomas and paragangliomas (PPGLs). Measurements of urinary free rather than deconjugated metanephrines and additional measurements of methoxytyramine represent other developments. For all measurements there is need for reference intervals. Methods Plasma free, urinary free and urinary deconjugated O-methylated catecholamine metabolites were measured by LC-MS/MS in specimens from 590 hypertensives and normotensives. Reference intervals were optimized using data from 2,056 patients tested for PPGLs. Results Multivariate analyses, correcting for age and body surface area, indicated higher plasma and urinary metanephrine in males than females and sex differences in urinary normetanephrine and free methoxytyramine that largely reflected body size variation. There were positive associations of age with plasma metabolites, but negative relationships with urinary free metanephrine and methoxytyramine. Plasma and urinary normetanephrine were higher in hypertensives than normotensives, but differences were small. Optimization of reference intervals using the data from patients tested for PPGLs indicated that age was the most important consideration for plasma normetanephrine and sex most practical for urinary metabolites. Conclusion This study clarifies impacts of demographic and anthropometric variables on catecholamine metabolites, verifies use of age-specific reference intervals for plasma normetanephrine and establishes sex-specific reference intervals for urinary metabolites. KW - liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) KW - normetanephrine KW - metanephrine KW - methoxytyramine KW - reference intervals KW - age Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-226598 VL - 490 ER - TY - JOUR A1 - Liese, J. G. A1 - Schoen, C. A1 - van der Linden, M. A1 - Lehmann, L. A1 - Goettler, D. A1 - Keller, S. A1 - Maier, A. A1 - Segerer, F. A1 - Rose, M. A. A1 - Streng, A. T1 - Changes in the incidence and bacterial aetiology of paediatric parapneumonic pleural effusions/empyema in Germany, 2010–2017: a nationwide surveillance study JF - Clinical Microbiology and Infection N2 - Objectives Parapneumonic pleural effusions/empyema (PPE/PE) are severe complications of community-acquired pneumonia. We investigated the bacterial aetiology and incidence of paediatric PPE/PE in Germany after the introduction of universal pneumococcal conjugate vaccine (PCV) immunization for infants. Methods Children <18 years of age hospitalized with pneumonia-associated PPE/PE necessitating pleural drainage or persisting >7 days were reported to the German Surveillance Unit for Rare Diseases in Childhood between October 2010 and June 2017. All bacteria detected in blood or pleural fluid (by culture/PCR) were included, with serotyping for Streptococcus pneumoniae. Results The median age of all 1447 PPE/PE patients was 5 years (interquartile range 3–10). In 488 of the 1447 children with PPE/PE (34%), 541 bacteria (>40 species) were detected. Aerobic gram-positive cocci accounted for 469 of 541 bacteria detected (87%); these were most frequently Streptococcus pneumoniae (41%), Streptococcus pyogenes (19%) and Staphylococcus aureus (6%). Serotype 3 accounted for 45% of 78 serotyped S. pneumoniae strains. Annual PPE/PE incidence varied between 14 (95%CI 12–16) and 18 (95%CI 16–21) PPE/PE per million children. Incidence of S. pneumoniae PPE/PE decreased from 3.5 (95%CI 2.5–4.6) per million children in 2010/11 to 1.5 (95%CI 0.9–2.4) in 2013/14 (p 0.002), followed by a re-increase to 2.2 (95%CI 1.5–3.2) by 2016/17 (p 0.205). Conclusions In the era of widespread PCV immunization, cases of paediatric PPE/PE were still caused mainly by S. pneumoniae and, increasingly, by S. pyogenes. The re-increase in the incidence of PPE/PE overall and in S. pneumoniae-associated PPE/PE indicates ongoing changes in the bacterial aetiology and requires further surveillance. KW - pleural empyema KW - pleural fluid KW - parapneumonic pleural effusion KW - Streptococcus pneumoniae KW - Streptococcus pyogenes KW - children Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236866 VL - 25 ER - TY - JOUR A1 - Stein, Anthony S. A1 - Kantarjian, Hagop A1 - Gökbuget, Nicola A1 - Bargou, Ralf A1 - Litzow, Mark R. A1 - Rambaldi, Alessandro A1 - Ribera, Josep-Maria A1 - Zhang, Alicia A1 - Zimmerman, Zachary A1 - Zugmaier, Gerhard A1 - Topp, Max S. T1 - Blinatumomab for Acute Lymphoblastic Leukemia Relapse after Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation JF - Biology of Blood and Marrow Transplantation N2 - Patients with relapsed/refractory (R/R) acute lymphoblastic leukemia (ALL) following allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (alloHSCT) have a poor prognosis, and alternative therapies are needed for this patient population. Blinatumomab, a bispecific T cell engager immunotherapy, was evaluated in an open-label, single-arm, phase II study of adults with R/R Philadelphia chromosome-negative B cell precursor ALL and resulted in a rate of complete remission (CR) or CR with partial hematologic recovery of peripheral blood counts (CRh) of 43% within 2 treatment cycles. We conducted an exploratory analysis to determine the efficacy and safety of blinatumomab in 64 patients who had relapsed following alloHSCT before enrollment in the phase II study. Forty-five percent of the patients (29 of 64) achieved a CR/CRh within the first 2 cycles of treatment, 22 of whom had a minimal residual disease (MRD) response (including 19 with a complete MRD response). After 1 year and 3 years of follow-up, the median relapse-free survival was 7.4 months for patients who achieved CR/CRh in the first 2 cycles, and the median overall survival was 8.5 months; overall survival rate (Kaplan-Meier estimate) was 36% at 1 year and 18% at 3 years. Grade 3 and 4 adverse events were reported in 20 patients (31%) and 28 patients (44%), respectively, with grade 3 and 4 neurologic events in 8 and 2 patients, respectively, and grade 3 cytokine release syndrome in 2 patients. Eight patients had fatal adverse events, including 5 due to infections. Seven patients had grade ≤ 3 graft-versus-host disease during the study, none of which resulted in the discontinuation of blinatumomab or hospitalization. Our data suggest that blinatumomab is an effective salvage therapy in this patient population. KW - blinatumomab KW - Philadelphia chromosome-negative B precursor ALL KW - efficacy KW - safety KW - allogeneic hematopoietic stem cell transplantation Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-239510 VL - 25 ER - TY - JOUR A1 - Hochleitner, Gernot A1 - Chen, Fei A1 - Blum, Carina A1 - Dalton, Paul D. A1 - Amsden, Brian A1 - Groll, Jürgen T1 - Melt electrowriting below the critical translation speed to fabricate crimped elastomer scaffolds with non-linear extension behaviour mimicking that of ligaments and tendons JF - Acta Biomaterialia N2 - Abstract Ligaments and tendons are comprised of aligned, crimped collagen fibrils that provide tissue-specific mechanical properties with non-linear extension behaviour, exhibiting low stress at initial strain (toe region behaviour). To approximate this behaviour, we report fibrous scaffolds with sinusoidal patterns by melt electrowriting (MEW) below the critical translation speed (CTS) by exploitation of the natural flow behaviour of the polymer melt. More specifically, we synthesised photopolymerizable poly(L-lactide-co-ε-caprolactone-co-acryloyl carbonate) (p(LLA-co-ε-CL-co-AC)) and poly(ε-caprolactone-co-acryloyl carbonate) (p(ε-CL-co-AC)) by ring-opening polymerization (ROP). Single fibre (fØ = 26.8 ± 1.9 µm) tensile testing revealed a customisable toe region with Young’s Moduli ranging from E = 29 ± 17 MPa for the most crimped structures to E = 314 ± 157 MPa for straight fibres. This toe region extended to scaffolds containing multiple fibres, while the sinusoidal pattern could be influenced by printing speed. The synthesized polymers were cytocompatible and exhibited a tensile strength of σ = 26 ± 7 MPa after 104 cycles of preloading at 10% strain while retaining the distinct toe region commonly observed in native ligaments and tendon tissue. Statement of Significance Damaged tendons and ligaments are serious and frequently occurring injuries worldwide. Recent therapies, including autologous grafts, still have severe disadvantages leading to a demand for synthetic alternatives. Materials envisioned to induce tendon and ligament regeneration should be degradable, cytocompatible and mimic the ultrastructural and mechanical properties of the native tissue. Specifically, we utilised photo-cross-linkable polymers for additive manufacturing (AM) with MEW. In this way, we were able to direct-write cytocompatible fibres of a few micrometres thickness into crimp-structured elastomer scaffolds that mimic the non-linear biomechanical behaviour of tendon and ligament tissue. KW - crimp structure KW - biomimetic scaffolds KW - toe region mechanical behaviour KW - melt electrowriting (MEW) KW - photo-cross-linkable elastomer Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-320846 VL - 72 ER - TY - JOUR A1 - Link, Jana A1 - Paouneskou, Dimitra A1 - Velkova, Maria A1 - Daryabeigi, Anahita A1 - Laos, Triin A1 - Labella, Sara A1 - Barroso, Consuelo A1 - Pacheco Piñol, Sarai A1 - Montoya, Alex A1 - Kramer, Holger A1 - Woglar, Alexander A1 - Baudrimont, Antoine A1 - Markert, Sebastian Mathias A1 - Stigloher, Christian A1 - Martinez-Perez, Enrique A1 - Dammermann, Alexander A1 - Alsheimer, Manfred A1 - Zetka, Monique A1 - Jantsch, Verena T1 - Transient and Partial Nuclear Lamina Disruption Promotes Chromosome Movement in Early Meiotic Prophase JF - Developmental Cell N2 - Meiotic chromosome movement is important for the pairwise alignment of homologous chromosomes, which is required for correct chromosome segregation. Movement is driven by cytoplasmic forces, transmitted to chromosome ends by nuclear membrane-spanning proteins. In animal cells, lamins form a prominent scaffold at the nuclear periphery, yet the role lamins play in meiotic chromosome movement is unclear. We show that chromosome movement correlates with reduced lamin association with the nuclear rim, which requires lamin phosphorylation at sites analogous to those that open lamina network crosslinks in mitosis. Failure to remodel the lamina results in delayed meiotic entry, altered chromatin organization, unpaired or interlocked chromosomes, and slowed chromosome movement. The remodeling kinases are delivered to lamins via chromosome ends coupled to the nuclear envelope, potentially enabling crosstalk between the lamina and chromosomal events. Thus, opening the lamina network plays a role in modulating contacts between chromosomes and the nuclear periphery during meiosis. KW - meiosis KW - C. elegans KW - chromosome movement KW - chromosome pairing KW - nuclear envelope KW - lamin Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236901 VL - 45 ER - TY - JOUR A1 - Tesfamariam, Y. A1 - Jakob, T. A1 - Wöckel, A. A1 - Adams, A. A1 - Weigl, A. A1 - Monsef, I. A1 - Kuhr, K. A1 - Skoetz, N. T1 - Adjuvant bisphosphonates or RANK-ligand inhibitors for patients with breast cancer and bone metastases: A systematic review and network meta-analysis JF - Critical Reviews in Oncology / Hematology N2 - Bone-modifying agents like bisphosphonates and receptor activator of nuclear factor kappaβ ligand (RANK-L) inhibitors are used as supportive treatments in breast cancer patients with bone metastases to prevent skeletal-related events (SREs). Due to missing head-to-head comparisons, a network meta-analysis was performed to provide a hierarchy of these therapeutic options. Through a systematic literature search, 21 randomized controlled trials (RCTs) that fulfilled the inclusion criteria were identified. To prevent SREs, the ranking through P-scores showed denosumab (RR: 0.62; 95%CI: 0.50-0.76), zoledronic acid (RR: 0.72; 95%CI: 0.61-0.84) and pamidronate (RR: 0.76; 95%CI: 0.67-0.85) to be significantly superior to placebo. Due to insufficient or heterogeneous data, overall survival, quality of life, pain response and adverse events were not able to be analyzed within the network. Although data were sparse on adverse events, the risk of significant adverse events appeared low. The results of this review can therefore be used to formulate clinical studies more precisely in order to standardise and focus on patient-relevant outcomes. KW - bisphosphonates KW - RANK-L inhibitors KW - SREs KW - RCTs Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-240827 VL - 137 ER - TY - JOUR A1 - Brinker, Titus J. A1 - Hekler, Achim A1 - Hauschild, Axel A1 - Berking, Carola A1 - Schilling, Bastian A1 - Enk, Alexander H. A1 - Haferkamp, Sebastian A1 - Karoglan, Ante A1 - von Kalle, Christof A1 - Weichenthal, Michael A1 - Sattler, Elke A1 - Schadendorf, Dirk A1 - Gaiser, Maria R. A1 - Klode, Joachim A1 - Utikal, Jochen S. T1 - Comparing artificial intelligence algorithms to 157 German dermatologists: the melanoma classification benchmark JF - European Journal of Cancer N2 - Background Several recent publications have demonstrated the use of convolutional neural networks to classify images of melanoma at par with board-certified dermatologists. However, the non-availability of a public human benchmark restricts the comparability of the performance of these algorithms and thereby the technical progress in this field. Methods An electronic questionnaire was sent to dermatologists at 12 German university hospitals. Each questionnaire comprised 100 dermoscopic and 100 clinical images (80 nevi images and 20 biopsy-verified melanoma images, each), all open-source. The questionnaire recorded factors such as the years of experience in dermatology, performed skin checks, age, sex and the rank within the university hospital or the status as resident physician. For each image, the dermatologists were asked to provide a management decision (treat/biopsy lesion or reassure the patient). Main outcome measures were sensitivity, specificity and the receiver operating characteristics (ROC). Results Total 157 dermatologists assessed all 100 dermoscopic images with an overall sensitivity of 74.1%, specificity of 60.0% and an ROC of 0.67 (range = 0.538–0.769); 145 dermatologists assessed all 100 clinical images with an overall sensitivity of 89.4%, specificity of 64.4% and an ROC of 0.769 (range = 0.613–0.9). Results between test-sets were significantly different (P < 0.05) confirming the need for a standardised benchmark. Conclusions We present the first public melanoma classification benchmark for both non-dermoscopic and dermoscopic images for comparing artificial intelligence algorithms with diagnostic performance of 145 or 157 dermatologists. Melanoma Classification Benchmark should be considered as a reference standard for white-skinned Western populations in the field of binary algorithmic melanoma classification. KW - benchmark KW - artificial intelligence KW - deep learning KW - melanoma Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-220569 VL - 111 ER - TY - JOUR A1 - Brinker, Titus J. A1 - Hekler, Achim A1 - Enk, Alexander H. A1 - Berking, Carola A1 - Haferkamp, Sebastian A1 - Hauschild, Axel A1 - Weichenthal, Michael A1 - Klode, Joachim A1 - Schadendorf, Dirk A1 - Holland-Letz, Tim A1 - von Kalle, Christof A1 - Fröhling, Stefan A1 - Schilling, Bastian A1 - Utikal, Jochen S. T1 - Deep neural networks are superior to dermatologists in melanoma image classification JF - European Journal of Cancer N2 - Background Melanoma is the most dangerous type of skin cancer but is curable if detected early. Recent publications demonstrated that artificial intelligence is capable in classifying images of benign nevi and melanoma with dermatologist-level precision. However, a statistically significant improvement compared with dermatologist classification has not been reported to date. Methods For this comparative study, 4204 biopsy-proven images of melanoma and nevi (1:1) were used for the training of a convolutional neural network (CNN). New techniques of deep learning were integrated. For the experiment, an additional 804 biopsy-proven dermoscopic images of melanoma and nevi (1:1) were randomly presented to dermatologists of nine German university hospitals, who evaluated the quality of each image and stated their recommended treatment (19,296 recommendations in total). Three McNemar's tests comparing the results of the CNN's test runs in terms of sensitivity, specificity and overall correctness were predefined as the main outcomes. Findings The respective sensitivity and specificity of lesion classification by the dermatologists were 67.2% (95% confidence interval [CI]: 62.6%–71.7%) and 62.2% (95% CI: 57.6%–66.9%). In comparison, the trained CNN achieved a higher sensitivity of 82.3% (95% CI: 78.3%–85.7%) and a higher specificity of 77.9% (95% CI: 73.8%–81.8%). The three McNemar's tests in 2 × 2 tables all reached a significance level of p < 0.001. This significance level was sustained for both subgroups. Interpretation For the first time, automated dermoscopic melanoma image classification was shown to be significantly superior to both junior and board-certified dermatologists (p < 0.001). KW - deep learning KW - melanoma KW - skin cancer KW - artificial intelligence Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-220539 VL - 119 ER - TY - THES A1 - Birke, Claudius B. T1 - Low Mach and Well-Balanced Numerical Methods for Compressible Euler and Ideal MHD Equations with Gravity T1 - Low Mach und Well-Balanced Numerische Verfahren für die kompressiblen Euler und idealen MHD Gleichungen mit Gravitation N2 - Physical regimes characterized by low Mach numbers and steep stratifications pose severe challenges to standard finite volume methods. We present three new methods specifically designed to navigate these challenges by being both low Mach compliant and well-balanced. These properties are crucial for numerical methods to efficiently and accurately compute solutions in the regimes considered. First, we concentrate on the construction of an approximate Riemann solver within Godunov-type finite volume methods. A new relaxation system gives rise to a two-speed relaxation solver for the Euler equations with gravity. Derived from fundamental mathematical principles, this solver reduces the artificial dissipation in the subsonic regime and preserves hydrostatic equilibria. The solver is particularly stable as it satisfies a discrete entropy inequality, preserves positivity of density and internal energy, and suppresses checkerboard modes. The second scheme is designed to solve the equations of ideal MHD and combines different approaches. In order to deal with low Mach numbers, it makes use of a low-dissipation version of the HLLD solver and a partially implicit time discretization to relax the CFL time step constraint. A Deviation Well-Balancing method is employed to preserve a priori known magnetohydrostatic equilibria and thereby reduces the magnitude of spatial discretization errors in strongly stratified setups. The third scheme relies on an IMEX approach based on a splitting of the MHD equations. The slow scale part of the system is discretized by a time-explicit Godunov-type method, whereas the fast scale part is discretized implicitly by central finite differences. Numerical dissipation terms and CFL time step restriction of the method depend solely on the slow waves of the explicit part, making the method particularly suited for subsonic regimes. Deviation Well-Balancing ensures the preservation of a priori known magnetohydrostatic equilibria. The three schemes are applied to various numerical experiments for the compressible Euler and ideal MHD equations, demonstrating their ability to accurately simulate flows in regimes with low Mach numbers and strong stratification even on coarse grids. N2 - Physikalische Regime mit sehr niedrigen Machzahlen und starken Abschichtungen stellen konventionelle Finite Volumen Verfahren vor erhebliche Herausforderungen. In dieser Arbeit präsentieren wir drei neue Verfahren, die in der Lage sind, die Herausforderungen zu bewältigen. Die neuen Verfahren sind speziell an kleine Machzahlen angepasst und können (magneto-)hydrostatische Gleichgewichte exakt erhalten. Diese Eigenschaften sind essentiell für eine effiziente Berechnung präziser Lösungen in den betrachteten Regimen. Zunächst konzentrieren wir uns auf die Konstruktion eines approximativen Riemannlösers innerhalb von Godunov-artigen Finite Volumen Verfahren. Ein neues Relaxationssystem führt zu einem Relaxationslöser für die Euler Gleichungen mit Gravitation, der zwei Relaxationsgeschwindigkeiten verwendet. Abgeleitet von grundlegenden mathematischen Prinzipien reduziert dieser Löser die künstliche Dissipation im subsonischen Bereich und erhält hydrostatische Gleichgewichte. Der Löser ist besonders stabil, da er eine diskrete Entropieungleichung erfüllt, die Positivität von Dichte und interner Energie bewahrt und Schachbrettmuster unterdrückt. Das zweite Verfahren löst die idealen MHD Gleichungen und kombiniert verschiedene Ansätze, um die einzelnen numerischen Herausforderungen zu bewältigen. Für einen effizienten Umgang mit niedrigen Machzahlen wird eine Variante des HLLD Lösers mit künstlich niedriger Dissipation sowie eine teilweise implizite Zeitdiskretisierung zur Lockerung der CFL Zeitschrittbeschränkung gewählt. Eine Deviation Well-Balancing Methode wird angewendet, um magnetohydrostatische Gleichgewichte zu bewahren und dadurch das Ausmaß von räumlichen Diskretisierungsfehlern in stark geschichteten Atmosphären zu reduzieren. Das dritte Verfahren verwendet einen IMEX Ansatz, welcher auf einer Aufspaltung der MHD Gleichungen basiert. Das Teilsystem mit langsamen Ausbreitungsgeschwindigkeiten wird durch eine zeit-explizite Godunov-artige Methode diskretisiert, während das Teilsystem mit schnellen Ausbreitungsgeschwindigkiten implizit durch zentrale finite Differenzen diskretisiert wird. Numerische Dissipationsterme und die CFL Zeitschrittbeschränkung der Methode hängen somit nur von den langsamen Wellen des expliziten Teils ab, so dass die Methode besonders für subsonische Regime geeignet ist. Deviation Well-Balancing gewährleistet die Erhaltung a priori bekannter magnetohydrostatischer Gleichgewichte. Die drei Verfahren werden auf numerische Experimente für die kompressiblen Euler und idealen MHD Gleichungen angewendet und zeigen darin ihre Fähigkeit, Strömungen in Regimen mit niedrigen Machzahlen und starker Schichtung auch auf groben diskreten Gittern akkurat zu simulieren. KW - Magnetohydrodynamik KW - Numerische Strömungssimulation KW - Finite-Volumen-Methode KW - relaxation method KW - IMEX scheme KW - low Mach number KW - well-balanced Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363303 ER - TY - THES A1 - Wagner, Tim Matthias T1 - Characterization of 2D antimony lattices T1 - Charakterisierung 2D Antimon Atomgitter N2 - Two-dimensional lattices are in the focus of research in modern solid state physics due to their novel and exotic electronic properties with tremendous potential for seminal future applications. Of particular interest within this research field are quantum spin Hall insulators which are characterized by an insulating bulk with symmetry-protected metallic edge states. For electrons within these one-dimensional conducting channels, spin-momentum locking enables dissipationless transport - a property which promises nothing short of a revolution for electronic devices. So far, however, quantum spin Hall materials require enormous efforts to be realized such as cryogenic temperatures or ultra-high vacuum. A potential candidate to overcome these shortcomings are two-dimensional lattices of the topological semi-metal antimony due to their potential to host the quantum spin Hall effect while offering improved resilience against oxidation. In this work, two-dimensional lattices of antimony on different substrates, namely Ag(111), InSb(111) and SiC(0001), are investigated regarding their atomic structure and electronic properties with complimentary surface sensitive techniques. In addition, a systematic oxidation study compares the stability of Sb-SiC(0001) with that of the two-dimensional topological insulators bismuthene-SiC(0001) and indenene-SiC(0001). A comprehensive experimental analysis of the \((\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30^\circ\) Sb-Ag(111) surface, including X-ray standing wave measurements, disproves the proclaimed formation of a buckled antimonene lattice in literature. The surface lattice can instead be identified as a metallic Ag\(_2\)Sb surface alloy. Antimony on InSb(111) shows an unstrained Volmer-Weber island growth due to its large lattice mismatch to the substrate. The concomitant moir\'{e} situation at the interface imprints mainly in a periodic height corrugation of the antimony islands which as observed with scanning tunneling microscopy. On islands with various thicknesses, quasiparticle interference patterns allow to trace the topological surface state of antimony down to the few-layer limit. On SiC(0001), two different two-dimensional antimony surface reconstructions are identified. Firstly, a metallic triangular $1\times1$ lattice which constitutes the antimony analogue to the topological insulator indenene. Secondly, an insulating asymmetric kagome lattice which represents the very first realized atomic surface kagome lattice. A comparative, systematic oxidation study of elemental (sub-)monolayer materials on SiC(0001) reveals a high sensitivity of indenene and bismuthene to small dosages of oxygen. An improved resilience is found for Sb-SiC(0001) which, however, oxidizes nevertheless if exposed to oxygen. These surface lattices are therefore not suitable for future applications without additional protective measures. N2 - Zweidimensionale Kristallgitter sind aufgrund ihrer neuartigen, exotischen elektronischen Eigenschaften ein hochaktuelles Thema der modernen Festkörperphysik mit enormen Potential für bahnbrechende zukünftige Anwendungen. Die Klasse der Quanten-Spin-Hall-Isolatoren erfährt in diesem Zusammenhang besondere Aufmerksamkeit in der aktuellen Forschung aufgrund ihrer durch Symmetrie geschützten, metallischen Randkanäle. In diesen ermöglicht das sogenannte "spin-momentum locking" der Elektronen einen verlustfreien Ladungstransport - eine Eigenschaft, die nichts weniger als eine Revolution auf dem Gebiet der Elektronik verspricht. Bisher konnten Quanten-Spin-Hall-Isolatoren allerdings nur unter enormem Aufwand bei kryogenen Temperaturen oder im Ultrahochvakuum realisiert werden. Eine Materialkandidat welcher es ermöglichen könnte diese Unzulänglichkeit-en zu überwinden, sind zweidimensionale Gitter des topologischen Halbmetalls Antimon. Diese zeigen zum einen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation und gelten zum anderen als potentielle Kandidaten für die Realisierung eben jenes Quanten-Spin-Hall-Effekts. Im Rahmen dieser Arbeit werden zweidimensionale Antimongitter auf unterschiedlichen Substraten, nämlich Ag(111), InSb(111) und SiC(0001), mit komplementären oberflächensensitiven Messmethoden hinsichtlich ihrer atomaren Struktur und elektronischen Eigenschaften untersucht. Zusätzlich wird mittels einer systematischen Oxydationsstudie die Stabilität von Sb-SiC(0001) mit derjenigen der topologischen Isolatoren Bismuthene-SiC(0001) und Indenene-SiC(0001) verglichen. Eine umfängliche experimentelle Analyse der \((\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30^\circ\) Sb-Ag(111) Oberfläche, inklusive stehenden Röntgenwellenfeldern, widerlegt die in der Literatur beschriebene Ausbildung eines gefalteten Antimonene-Gitters. Die Oberflächenstruktur kann stattdessen als metallische Ag\(_2\)Sb Oberflächenlegierung identifiziert werden. Auf InSb(111) zeigt Antimon, bedingt durch den großen Unterschied in der Gitterkonstante, ein unverzerrtes Volmer-Weber Inselwachstum. Die damit einhergehende Moir\'{e} Situation an der Grenzfläche spiegelt sich dabei in einer periodischen Wellung der Oberfläche wieder. Auf Antimon-Inseln unterschiedlicher Dicke kann der topologische Oberflächenzustand mittels Quasi-Teilchen-Interferenzmustern bis hinab auf Schichtdicken von wenigen Atomlagen beobachtet werden. Auf SiC(0001) können zwei unterschiedliche zweidimensionale Oberflächenrekonstruktionen von Antimon identifiziert werden. Zum einen ein metallisches $1\times1$ Dreiecksgitter, dem Antimon-Analogon zum topologischen Isolator Indenene. Zum anderen ein isolierendes asymme-trisches Antimon Kagomegitter - das Erste jemals hergestellte atomare Oberflächengitter mit Kagome-Struktur. Eine vergleichende systematische Oxydationsstudie von elementaren (Sub-)Monolagen-materialien auf SiC(0001) zeigt eine hohe Anfälligkeit von Indenene und Bismuthene gegen-über selbst kleinen Dosen an Sauerstoff. Sb-SiC(0001) zeigt eine deutlich stärkere Oxidationsresistenz, oxidiert aber ebenfalls in Kontakt mit Sauerstoff. Die untersuchten Oberflächengitter sind somit ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen nicht für zukünftige Anwendungen nutzbar. KW - Antimon KW - experimental physics KW - condensed matter KW - 2D KW - antimony KW - ultra high vacuum KW - scanning tunneling microscopy KW - angle resolved photoemission spectroscopy KW - epitaxial growth KW - topological insulator KW - kagome lattice KW - Atomgitter Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363292 ER - TY - THES A1 - Zuber, Jonas Maximilian T1 - Evaluation von Sedierungen und Allgemeinanästhesien zur Durchführung bildgebender Verfahren bei Säuglingen bis zum 6. Lebensmonat T1 - Evaluation of sedation and general anesthesia for performing imaging procedures in infants up to 6 months of age N2 - Vorliegende Untersuchung am Universitätsklinikum Würzburg sowie die Befragung von Anästhesisten/Anästhesistinnen im Raum der 3 DACH-Länder zeigen, dass bildgebende Verfahren bei Säuglingen mit einer niedrigen Rate an Komplikationen, zumeist in medikamentöser Sedierung mit Propofol, durchgeführt werden. Wie international üblich ist im Säuglingsalter die Magnetresonanztomographie das bildgebende Verfahren der Wahl und wird, mit überzeugender Häufigkeit, erfolgreich durchgeführt. Die Untersuchung am Universitätsklinikum Würzburg legt nahe, dass männliche Säuglinge häufiger eine Bildgebung benötigen und häufiger höheren ASA-Kategorie zugeschrieben werden. Dabei scheinen sie auch häufiger Komplikationen zu erleben und bedürfen daher besonderer Aufmerksamkeit. Eine eventuelle Alternative zur Sedierung kann dabei die „feed-and-sleep“ Methode darstellen. In unserer Umfrage konnten wir erheben, dass diese Methode bisher wenig verbreitet ist, obwohl in diesem Zusammenhang eventuell Abläufe und Prozesszeiten strukturiert und optimiert werden können, da beispielsweise die Nachüberwachung entfällt. Vorstellbar wäre beispielsweise, mehrere Säuglinge zum gleichen Zeitpunkt ins MRT zu bestellen, um gegebenenfalls den am frühesten eingeschlafenen Säugling vorzuziehen. Diese Methode sollte zukünftig Einzug in die wissenschaftliche Untersuchung von bildgebenden Verfahren bei Säuglingen finden. Die Umfrage im deutschsprachigen Raum zeigt eine Leitlinien-gerechte Betreuung von Säuglingen für bildgebende Verfahren, die mit einer hohen Qualität, und zumeist erfolgreich von erfahrenen Anästhesisten/Anästhesistinnen durchgeführt wird. Eventuelle Verbesserungen können im Bereich der Ausbildung nachfolgender Ärztinnen/Ärzte und in der häufigeren Verwendung der „feed-and-sleep“ Methode liegen, die vielen Kollegen/Kolleginnen bekannt ist, aber nur selten durchgeführt wird. Ziel ist eine qualitativ hochwertige, schnellstmöglich durchgeführte Bildgebung, die ohne oder mit der niedrigst möglichen Dosierung eines sedierenden Medikamentes zu erreichen ist. N2 - The present study at the University Hospital of Würzburg and the survey of anesthesiologists in the three DACH countries show that imaging procedures are carried out in infants with a low rate of complications, mostly under medical sedation with propofol. As is common practice internationally, magnetic resonance imaging is the imaging method of choice in infancy and is mostly carried out successfully. The study at the University Hospital of Würzburg suggests that male infants require imaging procedures more frequently and are assigned to higher ASA categories in comparison with female infants.They also seem to experience complications more often and therefore require special attention. The “feed and sleep” method can be a potential alternative to sedation. In our survey, we found that this method is not yet used widely, although in this context processes and process times can potentially be restructured and optimized since, for example, follow-up monitoring is no longer necessary. It would be conceivable, for example, to order several infants for an MRI at the same time in order to prioritize the infant who fell asleep earliest. In the future, this method should find its way into the scientific study of imaging procedures in infants. The survey in German-speaking countries shows guideline-compliant care of infants for imaging procedures, which is carried out with high quality and mostly successfully by experienced anesthesiologists. Possible improvements could lie in the education of doctors in training and in the more frequent use of the “feed-and-sleep” method, which is known to many colleagues but is rarely carried out. The goal is a high-quality imaging that is performed as quickly as possible and can be achieved without or with the lowest possible dosage of a sedative medication. KW - Sedierung KW - Säugling KW - Narkose KW - Kernspintomografie KW - feed-and-sleep KW - Umfrage KW - Anästhesie KW - Monitoring Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-361111 ER - TY - THES A1 - Dalkmann, Theresa T1 - Evaluierung prognostischer und prädiktiver Biomarker beim neoadjuvant vorbehandelten Rektumkarzinom T1 - Evaluation of prognostic and predictive biomarkers for neoadjuvant chemoradiotherapy in locally advanced rectal cancer (LARC) N2 - Fragestellung. Osteopontin (OPN) kann im Blut nachgewiesen werden und wird bei vielen Tumorentitäten exprimiert, wie auch der Tyrosinkinaserezeptor c-Met und sein Ligand, das Zytokin Hepatocyte Growth Factor (HGF). In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir die prognostische und prädiktive Wertigkeit der Plasmakonzentrationen von OPN, c-Met und HGF bei Patienten mit lokal fortgeschrittenem Rektumkarzinom (LARC). Methodik. Das Plasma von 63 Patienten mit LARC wurde untersucht. Die Blutentnahmen (EDTA-Plasma) erfolgten vor Therapiebeginn sowie im Verlauf. Die Plasmaspiegel von OPN, c-Met und HGF wurden mittels Enzyme-Linked Immunosorbent Assay analysiert. Die Konzentrationen wurden auf eine Korrelation mit den klinischen Parametern untersucht. Ergebnisse. 68 Patienten wurden neoadjuvant mit einer Radiochemotherapie behandelt, 63 Blutproben wurden untersucht. Initial befanden sich nach UICC 14 Patienten in Stadium II, 47 in Stadium III und 7 in Stadium IV. Das mediane Follow-Up betrug 29,87 Monate. 20 der 68 Patienten (29,4 %) verstarben, 19 entwickelten Fernmetastasen. OPN korrelierte signifikant mit dem Überleben (p=0,001). OPN-Werte korrelierten mit dem pT-Stadium (R:0,445 p=0,018) und dem pUICC-Stadium (R:0,412 p=0,018), sowie mit dem Auftreten von Fernmetastasen (R:0,271 p=0,031). Eine Korrelation zwischen OPN und dem Therapieansprechen konnte gezeigt werden: pathologisch komplette Remission (pCR) (R:0,379 p=0,001), NAR-Score (R:0,373 p=0,015), TRG (R:0,380 p=0,020). Die logistische Regressionsanalyse ergab eine Prädiktivität OPNs für pCR (OR:0,990 p=0,009), NAR-Score (OR:1,008 p=0,007), TRG (OR:0,459 p=0,008). C-Met und HGF korrelierten nicht mit dem Überleben. Für c-Met und HGF ergab sich keine Korrelation zu initialen klinischen Daten und Therapieansprechen. Die logistische Regression ergab keinen prädiktiven Wert. Schlussfolgerung. Die Plasmakonzentration von OPN besitzt prognostische und prädiktive Wertigkeit beim LARC. Die Konzentrationen von c-Met und HGF sind nicht prognostisch für das Überleben oder prädiktiv für das Therapieansprechen. N2 - Purpose. The glycoprotein Osteopontin (OPN), tyrosine kinase receptor c-Met and it´s ligand Hepatocyte Growth Factor (HGF) can be detectet in blood and are known to be overexpressed in many kinds of human cancer. Here we examine their prognostic and predictive value in patients with locally advanced rectal cancer (LARC). Patients and methods. In a monocentric prospective study EDTA-plasma was drawn from patients who received neoadjuvant chemoradiotherapy (CRT) in LARC. Blood samples were taken before CRT and at different timepoints during the follow-up. We used an Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) to analyse the plasma concentrations of OPN, c-Met and HGF. Results. 68 patients (48 males, 20 females) were included. Blood samples were drawn from 63 patients. Initially, 14 patients had UICC stage II, 47 had UICC stage III and 7 had UICC stage IV. Median follow-up was 29,9 months. 20 out of 68 patients died during follow-up (29,4 %), 19 developed metastasis (27,9 %). Patients with OPN median (91,8 % vs. 58,6 %, p = 0,001). Higher OPN-concentrations were correlated with pT (R = 0,445, p = 0,018), postoperative UICC (R = 0,412, p = 0,018) and metastasis (R = 0,271, p = 0,031). Pretherapeutical OPN levels were significantly different depending on the response to CRT: 415,9 ± 62,6 ng/ml in patients with pathological complete response (pCR) vs. 703,3 ± 285,9 ng/ml in patients with pathological incomplete response (pIR), p < 0,001). Logistic regression showed a predictive value of OPN for pCR (OR = 0,990, p = 0,009). Pretherapeutic c-Met and HGF concentrations were not associated with survival rates. There was no correlation between initial c-Met or HGF and clinical characteristics. There was von predictive value for c-Met or HGF. Conclusion. Osteopontin plasma levels might have prognostic and predictive value in LARC. We could not find a prognostic or predictive significance for c-Met or HGF. KW - Biomarker KW - Neoadjuvant vorbehandeltes Rektumkarzinom KW - prognostische und prädiktive Biomarker KW - prognostic and predictive biomarker KW - locally advanced rectal cancer KW - neoadjuvant radiochemotherapy KW - Mastdarmkrebs KW - Rektumkarzinom KW - Neodadjuvant KW - prognostische KW - prädiktive Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363368 ER -