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- 5-HT transporter (2)
- 5-HT1A receptor (2)
- 5-azadeoxycytidine micronucleus (2)
- 5G (2)
- 6 (2)
- 68Ga-DOTATATE (2)
- 7 T (2)
- 7T (2)
- 8p22 (2)
- A1 adenosine receptors (2)
- A20 (2)
- AAA (2)
- AAA-Knochen (2)
- ABCG2 (2)
- ACID (2)
- ADAM9 (2)
- ADC (2)
- ADMA (2)
- ADST (2)
- AFLP (2)
- AICD (2)
- AKT1 (2)
- ALCL (2)
- ALMT (2)
- AMACR (2)
- AMADEUS (2)
- AMSOL (2)
- ANOVA (2)
- AP-1 (2)
- APC (2)
- AQP4 (2)
- ARONJ (2)
- ASCA (2)
- ASCs (2)
- ASM (2)
- ATF4 (2)
- ATF5 (2)
- ATM (2)
- ATRT (2)
- Ab interno trabeculectomy (2)
- Ab-initio-Rechnung (2)
- Abelsche Gruppe (2)
- Ablenkung (2)
- Abrieb (2)
- Abschlussprüfung (2)
- Abscisic Acid (2)
- Abscisic acid (2)
- Absolute Konfiguration (2)
- Absolutquantifizierung (2)
- Absorption (2)
- Abstoßung (2)
- Abszess (2)
- Abtreibung (2)
- Acetaminophen (2)
- Acetylation (2)
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- Acetylierung (2)
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- Achtsamkeit (2)
- Achtsamkeitsbasiertes Training (2)
- Ackerbohne (2)
- Acromyrmex fracticornis (2)
- Actin nucleation (2)
- Actinomyceten (2)
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- Active galactic nucleus (2)
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- Acute myeloid leukemia (AML) (2)
- Adamov (2)
- Additive Manufacturing (2)
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- Adenosine receptor (2)
- Adenylatcyclase (2)
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- Histon-Methyltransferase (2)
- Historische Anthropologie (2)
- History (2)
- Hitzeschock (2)
- Hitzeschock Proteine (2)
- Hochaufgelöste Fluoreszenzmikroskopie (2)
- Hochauflösende Mikroskopie (2)
- Hochauflösung (2)
- Hochfrequenz (2)
- Hochfrequenz-Oszillations-Ventilation (2)
- Hochleistungslaser (2)
- Hochschulbildung (2)
- Hochschuldidaktik (2)
- Hochtemperatur (2)
- Hochwasser (2)
- Hodenhochstand (2)
- Hodgkin (2)
- Hohe Harmonische (2)
- Hohlfaserreaktor (2)
- Holocene (2)
- Holothuria spinifera (2)
- Homing (2)
- Homogener Raum (2)
- Homologe Rekombination (2)
- Homosexualität (2)
- Homöostase (2)
- Honey bee (2)
- Honorar (2)
- Hordeum vulgare (2)
- Hormon (2)
- Hospitalization (2)
- Hospiz (2)
- Host-parasite interaction (2)
- Host-parasite interactions (2)
- Host-pathogen interaction (2)
- Host-pathogen interactions (2)
- Huh6 (2)
- Human (2)
- Human behaviour (2)
- Human brain (2)
- Human papillomavirus (2)
- Human-Robot-Interaction (2)
- Humanserum (2)
- Humanstoffwechsel (2)
- Hunger (2)
- Hurwitz-Raum (2)
- HyMap (2)
- Hyaluronic Acid (2)
- Hyaluronic acid (2)
- Hybrid (2)
- Hybrid Polymer (2)
- Hybridvektor (2)
- Hydrocephalus (2)
- Hydrocortison (2)
- Hydrophosphinierung (2)
- Hydroxybutyrat <3-> (2)
- Hydroxycarbonsäuren (2)
- Hyperandrogenämie (2)
- Hyperbolische Differentialgleichung (2)
- Hypercholesterinämie (2)
- Hyperhidrose (2)
- Hyperkapnie (2)
- Hypertherme Chemotherapie (2)
- Hypertrophy (2)
- Hypopharynx (2)
- Hypopharynxkarzinom (2)
- Hypothermie (2)
- Hypothetical gauge bosons (2)
- Hysterie (2)
- Hämatopoetische Stammzellen (2)
- Hämochromatose (2)
- Hämoglobinaddukte (2)
- Hämolysin (2)
- Hämophilie (2)
- Härte (2)
- Häufigkeit (2)
- Höckerdeformation (2)
- Hörbahn (2)
- Hören (2)
- Hörgeräte (2)
- Hörsturz (2)
- Hörstörungen (2)
- Hüftdysplasie (2)
- Hüftendoprothese (2)
- Hüftgelenkarthrose (2)
- Hüftgelenksprothese (2)
- Hüftkopfnekrose (2)
- Hühnerembryo (2)
- I-tasser (2)
- IABP (2)
- IAP (2)
- IAPS (2)
- IAT (2)
- ICEP (2)
- ICF (2)
- IEEE 802.11 (2)
- IENFD (2)
- IFN-gamma (2)
- IFN-γ (2)
- II-VI semiconductor (2)
- II-VI-Halbleiter (2)
- II.> (2)
Institute
- Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften (2244)
- Graduate School of Life Sciences (999)
- Physikalisches Institut (787)
- Institut für Anorganische Chemie (674)
- Medizinische Klinik und Poliklinik I (635)
- Institut für Psychologie (585)
- Institut für Organische Chemie (545)
- Medizinische Klinik und Poliklinik II (545)
- Neurologische Klinik und Poliklinik (501)
- Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Kinderchirurgie (Chirurgische Klinik I) (500)
Schriftenreihe
- Cultural Animal Studies, Band 3 (24)
- Spezielle Didaktik der Sportarten (2)
- Aesthetische Eigenzeiten, 17 (1)
- Akten des ... Symposiums des Mediävistenverbandes; 13,2 (1)
- Alter Orient und Altes Testament : Sonderreihe Veröffentlichungen zur Kultur und Geschichte des Alten Orients ; 3 (1)
- Aventiuren; 13 (1)
- Berichte aus der Informatik (1)
- Deuterocanonical and Cognate Literature Studies (1)
- Deuterocanonical and Cognate Literature Yearbook (1)
- Epistemata. Reihe Literaturwissenschaft ; 483 (1)
Sonstige beteiligte Institutionen
- VolkswagenStiftung (24)
- Johns Hopkins School of Medicine (18)
- Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC (8)
- IZKF Nachwuchsgruppe Geweberegeneration für muskuloskelettale Erkrankungen (7)
- Akademie der Wissenschaften und der Literatur, Mainz (6)
- DFG Forschungsgruppe 2757 / Lokale Selbstregelungen im Kontext schwacher Staatlichkeit in Antike und Moderne (LoSAM) (6)
- Clinical Trial Center (CTC) / Zentrale für Klinische Studien Würzburg (ZKSW) (5)
- Helmholtz Institute for RNA-based Infection Research (HIRI) (5)
- Johns Hopkins University School of Medicine (5)
- Universität Leipzig (5)
ResearcherID
- B-1911-2015 (1)
- B-4606-2017 (1)
- C-2593-2016 (1)
- D-1221-2009 (1)
- D-1250-2010 (1)
- D-3057-2014 (1)
- I-5818-2014 (1)
- J-8841-2015 (1)
- M-1240-2017 (1)
- N-2030-2015 (1)
Phenyl(tricyclo[4.1.0.0\^(^{2,7}\)] hept-4-en-3-yl)sulfone 8 has been prepared in two steps from 4,S-dlbromohomobenzvalene (6) and deprotonated to give the title compound 9. The carbon-13 NMR spectrum of 9 reveals a considerable interaction between the allyl anion moiety and the bicyclobutane system.
In der vorliegenden Arbeit werden Studien zur selektiven bakteriellen Hydroxylierung von Fettsäuren vorgestellt. Unter Verwendung von Linolsäure als Substrat wurden aus Bodenproben verschiedene Mikroorganismen isoliert, die polare Metabolite bildeten. Die phänotypische und genotypische Charakterisierung eines Stammes führte zu dessen Identifizierung als Stenotrophomonas maltophilia. Die Strukturaufklärung der drei Hauptreaktionsprodukte erfolgte mittels Hochleistungsflüssigchromatographie-Massenspektrometrie (HPLC-MS), Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) sowie ein- und zweidimensionalen NMR-Experimenten (1H-NMR, 13C-NMR, 13C-DEPT, H/H-COSY, HMQC, HMBC). Linolsäure wurde von Stenotrophomonas maltophilia zu 3-Hydroxy-Z6-dodecensäure, 3-Hydroxy-Z5,Z8-tetradecadiensäure und 3-Hydroxy-Z7,Z10-hexadecadiensäure umgesetzt. In einem anschließenden Substratscreening wurden 32 Verbindungen als Edukte für die Biotransformation eingesetzt und so die strukturellen Voraussetzungen ermittelt, die für eine effiziente Umsetzung von Fettsäuren durch Stenotrophomonas maltophilia notwendig sind. Zum Einsatz kamen Substrate mit unterschiedlicher Anzahl an C-Atomen sowie mit Variationen bezüglich Anzahl, Position und Konformation von Doppelbindungen. Weiterhin wurden Substanzen verwendet, die bereits funktionelle Gruppen im Molekül aufwiesen (z. B. Ricinolsäure). Die Bestimmung der Enantiomerenverteilung der bakteriell gebildeten 3-Hydroxysäuren mittels multidimensionaler Gaschromatographie (MDGC) ergab einen deutlichen Enantiomerenüberschuss (ee 84 – 98 Prozent). Die Aufklärung der Absolutkonfiguration erfolgte über die Synthese von Dodecan-1,3-diolen und deren anschließende Analytik mittels MDGC. Zusätzlich wurde die Konfiguration mit Hilfe der CD Exciton Chirality-Methode bestimmt. Weiterhin wurde untersucht, ob die bakteriell gebildeten 3-Hydroxysäuren als Substrate oder Inhibitoren des Enzyms Lipoxygenase L-1 aus Sojabohnen fungieren. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Studien zur Darstellung von optisch aktiven 3-Hydroxysäuren belegen das Potential des Bodenbakteriums Stenotrophomonas maltophilia, exogen zugeführte Fettsäuren im Rahmen der b-Oxidation zu kettenverkürzten, an Position 3 hydroxylierten Metaboliten abzubauen. Dabei liegen jedoch deutliche Abweichungen zur b-Oxidation in anderen Organismen vor, die auf Unterschieden in der Enzymausstattung bzw. deren Aktivität beruhen. Durch die gewonnenen Erkenntnisse zum b-Oxidationsmechanismus in Stenotrophomonas maltophilia kann diese Aktivität durch geeignete Substratauswahl gezielt zur Synthese von optisch aktiven 3-Hydroxysäuren eingesetzt werden, deren chemische Synthese gegenüber dieser Biotransformation deutlich schwieriger zu realisieren ist. Für solche Verbindungen besteht in der organischen Synthese von Naturstoffen wie Pheromonen, Vitaminen und Antibiotika Bedarf.
Die 31-P-Magnetresonanz-Spektroskopie (31-P-MRS) ist eine nicht-invasive Methode, welche einen direkten Einblick in den Phospholipid-Haushalt der menschlichen Leber erlaubt. Mit der 31-P-MR-Spektroskopie wurden Spektren von 10 Patienten mit Leberzirrhose sowie von 13 gesunden Probanden in Kombination mit dem Lokalisationsverfahren 3D-CSI und dem Nachbearbeitungsprogramm SLOOP (Spectral Localization with Optimal Pointspread Funktion) gewonnen. Die Ergebnisse dieser Studie ergaben signifikante Unterschiede in den Absolutkonzentrationen der Phospholipide zwischen Patienten mit Leberzirrhose und lebergesunden Probanden.
Background
Elbow imaging is challenging with conventional multidetector computed tomography (MDCT), while cone-beam CT (CBCT) provides superior options. We compared intra-individually CBCT versus MDCT image quality in cadaveric elbows.
Methods
A twin robotic x-ray system with new CBCT mode and a high-resolution clinical MDCT were compared in 16 cadaveric elbows. Both systems were operated with a dedicated low-dose (LD) protocol (equivalent volume CT dose index [CTDI\(_{vol(16 cm)}\)] = 3.3 mGy) and a regular clinical scan dose (RD) protocol (CTDI\(_{vol(16 cm)}\) = 13.8 mGy). Image quality was evaluated by two radiologists (R1 and R2) on a seven-point Likert scale, and estimation of signal intensity in cancellous bone was conducted. Wilcoxon signed-rank tests and intraclass correlation coefficient (ICC) statistics were used.
Results
The CBCT prototype provided superior subjective image quality compared to MDCT scans (for RD, p ≤ 0.004; for LD, p ≤ 0.001). Image quality was rated very good or excellent in 100% of the cases by both readers for RD CBCT, 100% (R1) and 93.8% (R2) for LD CBCT, 62.6% and 43.8% for RD MDCT, and 0.0% and 0.0% for LD MDCT. Single-measure ICC was 0.95 (95% confidence interval 0.91–0.97; p < 0.001). Software-based assessment supported subjective findings with less “undecided” pixels in CBCT than dose-equivalent MDCT (p < 0.001). No significant difference was found between LD CBCT and RD MDCT.
Conclusions
In cadaveric elbow studies, the tested cone-beam CT prototype delivered superior image quality compared to high-end multidetector CT and showed a potential for considerable dose reduction.
2D electrophysiology is often used to determine the electrical properties of neurons, while in the brain, neurons form extensive 3D networks. Thus, performing electrophysiology in a 3D environment provides a closer situation to the physiological condition and serves as a useful tool for various applications in the field of neuroscience. In this study, we established 3D electrophysiology within a fiber-reinforced matrix to enable fast readouts from transfected cells, which are often used as model systems for 2D electrophysiology. Using melt electrowriting (MEW) of scaffolds to reinforce Matrigel, we performed 3D electrophysiology on a glycine receptor-transfected Ltk-11 mouse fibroblast cell line. The glycine receptor is an inhibitory ion channel associated when mutated with impaired neuromotor behaviour. The average thickness of the MEW scaffold was 141.4 ± 5.7µm, using 9.7 ± 0.2µm diameter fibers, and square pore spacings of 100 µm, 200 µm and 400 µm. We demonstrate, for the first time, the electrophysiological characterization of glycine receptor-transfected cells with respect to agonist efficacy and potency in a 3D matrix. With the MEW scaffold reinforcement not interfering with the electrophysiology measurement, this approach can now be further adapted and developed for different kinds of neuronal cultures to study and understand pathological mechanisms under disease conditions.
3D printing is a rapidly evolving field for biological (bioprinting) and non-biological applications. Due to a high degree of freedom for geometrical parameters in 3D printing, prototype printing of bioreactors is a promising approach in the field of Tissue Engineering. The variety of printers, materials, printing parameters and device settings is difficult to overview both for beginners as well as for most professionals. In order to address this problem, we designed a guidance including test bodies to elucidate the real printing performance for a given printer system. Therefore, performance parameters such as accuracy or mechanical stability of the test bodies are systematically analysed. Moreover, post processing steps such as sterilisation or cleaning are considered in the test procedure. The guidance presented here is also applicable to optimise the printer settings for a given printer device. As proof of concept, we compared fused filament fabrication, stereolithography and selective laser sintering as the three most used printing methods. We determined fused filament fabrication printing as the most economical solution, while stereolithography is most accurate and features the highest surface quality. Finally, we tested the applicability of our guidance by identifying a printer solution to manufacture a complex bioreactor for a perfused tissue construct. Due to its design, the manufacture via subtractive mechanical methods would be 21-fold more expensive than additive manufacturing and therefore, would result in three times the number of parts to be assembled subsequently. Using this bioreactor we showed a successful 14-day-culture of a biofabricated collagen-based tissue construct containing human dermal fibroblasts as the stromal part and a perfusable central channel with human microvascular endothelial cells. Our study indicates how the full potential of biofabrication can be exploited, as most printed tissues exhibit individual shapes and require storage under physiological conditions, after the bioprinting process.
Background
Mobile 3D fluoroscopes have become increasingly available in neurosurgical operating rooms. In this series, the image quality and value of intraoperative 3D fluoroscopy with intravenous contrast agent for the evaluation of aneurysm occlusion and vessel patency after clip placement was assessed in patients who underwent surgery for intracranial aneurysms.
Materials and methods
Twelve patients were included in this retrospective analysis. Prior to surgery, a 360° rotational fluoroscopy scan was performed without contrast agent followed by another scan with 50 ml of intravenous iodine contrast agent. The image files of both scans were transferred to an Apple PowerMac® workstation, subtracted and reconstructed using OsiriX® free software. The procedure was repeated after clip placement. Both image sets were compared for assessment of aneurysm occlusion and vessel patency.
Results
Image acquisition and contrast administration caused no adverse effects. Image quality was sufficient to follow the patency of the vessels distal to the clip. Metal artifacts reduce the assessability of the immediate vicinity of the clip. Precise image subtraction and post-processing can reduce metal artifacts and make the clip-site assessable and depict larger neck-remnants.
Conclusion
This technique quickly supplies images at adequate quality to evaluate distal vessel patency after aneurysm clipping. Significant aneurysm remnants may be depicted as well. As it does not require visual control of all vessels that are supposed to be evaluated intraoperatively, this technique may be complementary to other intraoperative tools like indocyanine green videoangiography and micro-Doppler, especially for the assessment of larger aneurysms. At the momentary state of this technology, it cannot replace postoperative conventional angiography. However, 3D fluoroscopy and image post-processing are young technologies. Further technical developments are likely to result in improved image quality.
Single molecule localization microscopy has seen a remarkable growth since its first
experimental implementations about a decade ago. Despite its technical challenges,
it is already widely used in medicine and biology and is valued as a unique tool
to gain molecular information with high specificity. However, common illumination techniques do not allow the use of single molecule sensitive super-resolution
microscopy techniques such as direct stochastic optical reconstruction microscopy
(dSTORM) for whole cell imaging. In addition, they can potentially alter the
quantitative information.
In this thesis, I combine dSTORM imaging in three dimensions with lattice lightsheet illumination to gain quantitative molecular information from cells unperturbed by the illumination and cover slip effects. Lattice light-sheet illumination
uses optical lattices for beam shaping to restrict the illumination to the detectable
volume. I describe the theoretical background needed for both techniques and detail
the experimental realization of the system as well as the software that I developed
to efficiently evaluate the data.
Eventually, I will present key datasets that demonstrate the capabilities of the
developed microscope system with and without dSTORM. My main goal here was
to use these techniques for imaging the neural cell adhesion molecule (NCAM, also
known as CD56) in whole cells. NCAM is a plasma membrane receptor known to
play a key role in biological processes such as memory and learning. Combining
dSTORM and lattice light-sheet illumination enables the collection of quantitative
data of the distribution of molecules across the whole plasma membrane, and shows
an accumulation of NCAM at cell-cell interfaces. The low phototoxicity of lattice
light-sheet illumination further allows for tracking individual NCAM dimers in living cells, showing a significant dependence of its mobility on the actin skeleton of
the cell.
Background
Percutaneous mitral valve repair (PMVR) is increasingly performed in patients with severe mitral regurgitation (MR). Post-procedural MR grading is challenging and an unsettled issue. We hypothesised that the direct planimetry of vena contracta area (VCA) by 3D–transoesophageal echocardiography allows quantifying post-procedural MR and implies further prognostic relevance missed by the usual ordinal scale (grade I-IV).
Methods
Based on a single-centre PMVR registry containing 102 patients, the association of VCA reduction and patients’ functional capacity measured as six-minute walk distance (6 MW) was evaluated. 3D–colour-Doppler datasets were available before, during and 4 weeks after PMVR.
Results
Twenty nine patients (age 77.0 ± 5.8 years) with advanced heart failure (75.9% NYHA III/IV) and severe degenerative (34%) or functional (66%) MR were eligible. VCA was reduced in all patients by PMVR (0.99 ± 0.46 cm\(^2\) vs. 0.22 ± 0.15 cm\(^2\), p < 0.0001). It remained stable after median time of 33 days (p = 0.999). 6 MW improved after the procedure (257.5 ± 82.5 m vs. 295.7 ± 96.3 m, p < 0.01). Patients with a decrease in VCA less than the median VCA reduction showed a more distinct improvement in 6 MW than patients with better technical result (p < 0.05). This paradoxical finding was driven by inferior results in very large functional MR.
Conclusions
VCA improves the evaluation of small residual MR. Its post-procedural values remain stable during a short-term follow-up and imply prognostic information for the patients’ physical improvement. VCA might contribute to a more substantiated estimation of treatment success in the heterogeneous functional MR group.
3D visualization of movements can amplify motor cortex activation during subsequent motor imagery
(2015)
A repetitive movement practice by motor imagery (MI) can influence motor cortical excitability in the electroencephalogram (EEG). This study investigated if a realistic visualization in 3D of upper and lower limb movements can amplify motor related potentials during subsequent MI. We hypothesized that a richer sensory visualization might be more effective during instrumental conditioning, resulting in a more pronounced event related desynchronization (ERD) of the upper alpha band (10–12 Hz) over the sensorimotor cortices thereby potentially improving MI based brain-computer interface (BCI) protocols for motor rehabilitation. The results show a strong increase of the characteristic patterns of ERD of the upper alpha band components for left and right limb MI present over the sensorimotor areas in both visualization conditions. Overall, significant differences were observed as a function of visualization modality (VM; 2D vs. 3D). The largest upper alpha band power decrease was obtained during MI after a 3-dimensional visualization. In total in 12 out of 20 tasks the end-user of the 3D visualization group showed an enhanced upper alpha ERD relative to 2D VM group, with statistical significance in nine tasks.With a realistic visualization of the limb movements, we tried to increase motor cortex activation during subsequent MI. The feedback and the feedback environment should be inherently motivating and relevant for the learner and should have an appeal of novelty, real-world relevance or aesthetic value (Ryan and Deci, 2000; Merrill, 2007). Realistic visual feedback, consistent with the participant’s MI, might be helpful for accomplishing successful MI and the use of such feedback may assist in making BCI a more natural interface for MI based BCI rehabilitation.
Zielsetzung: Ziel der vorliegenden Studie war es, eine dreidimensionale landmarkenunabhängige Analyse von Asymmetrien der Gesichtsweichteile in Abhängigkeit von Art, Ausmaß und Lokalisation der Asymmetrie, der Art der Dysgnathie und dem dysgnathiespezifischen Operationsverfahren durchzuführen. Zusätzlich wurde anhand eines Fragebogens von Kieferorthopäden, Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgen und Laien eine individuelle Bewertung der Lokalisation von Gesichtsasymmetrien sowie eine Einstufung der Attraktivität der Patientengesichter vorgenommen. Material und Methode: Gegenstand der Untersuchung war eine Gruppe von Dysgnathiepatienten, von denen 20 Patienten eine skelettale Klasse II und 20 Patienten eine skelettale Klasse III aufwiesen. Die Kontrollgruppe setzte sich aus 20 Probanden mit einer skelettalen Klasse I zusammen. Mit dem optischen Sensor FaceScan3D wurden die Gesichtsoberflächen mittels phasenmessender Triangulation erfasst und die entstandenen Bilder mit Hilfe der Software 3D-Viewer bearbeitet. Ergebnisse: Sowohl der präoperativ als auch der postoperativ ermittelte Asymmetriegrad der Patientengruppe lag signifikant über dem der Kontrollgruppe. Es konnte zwar insgesamt eine operativ bedingte Verringerung des Asymmetriegrades beobachtet werden, eine signifikante Senkung der Gesichtsasymmetrie blieb aber aus. Schlussfolgerung: Die dreidimensionale Bilddarstellung von Gesichtsasymmetrien stellt bei hoher Reproduzierbarkeit eine präzisere Diagnostik dar als die Photographie. Die gewonnene Zusatzinformation kann unterstützend zur Therapieplanung und zur Patientenaufklärung herangezogen werden.
Der 3D-Druck ist ein elementarer Bestandteil der Biofabrikation. Beispielsweise wird mittels Biotinten und einem geeigneten 3D-Druckverfahren Schicht für Schicht eine Geometrie aufgebaut. Durch die Gestaltung von mikrofluidischen Druckköpfen wird eine Möglichkeit geschaffen multiple Materialansätze im Druckkopf zu vermischen und so in einem bestimmten Mischungsverhältnis zu drucken.
Mit dem DLP-SLA-Drucker Vida HD Crown and Bridge (EnvisionTEC) und dem Harz E-Shell 600 (EnvisionTEC) wurden zunächst die Auflösungsgrenzen des Druckers ermittelt sowie Komponenten für die Realisierung eines mikrofluidischen Druckkopfes prozessiert.
Bei den Komponenten handelt es sich zum einen um Geometrien, die beispielsweise als Mischeinheit im Kanal dienen können und des Weiteren um senkrechte Kanäle die Biotinten führen können, sowie um Kanäle, die als Zuläufe für den Hauptkanal des mikrofluidischen Druckkopfs dienen können.
Die Eigenschaften und die technische Realisierbarkeit der gedruckten Objekte wurden eruiert.
Dabei wurden die jeweiligen Geometrien und Kanalöffnungen vermessen, große Aspektverhältnisse der Geometrien untersucht und die Durchgängigkeit der Kanäle geprüft.
Zukünftig können die prozessierten Komponenten für einen mikrofluidischen Druckkopf variabel kombiniert werden und auf dieser Basis weiterführende Experimente stattfinden.
71 Studierende nahmen am Universitätsklinikum Würzburg in der Abteilung für Zahnärztliche Prothetik an einem freiwilligen Übungsseminar zum Aufpassen von Kronen mit Störstellen, die im 3D-Druckverfahren hergestellt wurden, teil. Das Übungsseminar fand an zwei Terminen statt. Zum Identifizieren der Störstellen standen Xantopren und Okklusionsspray zur Verfügung. Nach dem praktischen Teil der Übung wurde ein Fragebogen ausgefüllt. Zusätzlich wurden die aufgepassten Kronen mittels Laborscanner digitalisiert und mit einer Krone ohne Störstellen überlagert. Dadurch konnten positive und negative Oberflächenabweichungen für die Bereiche der Störstellen sowie der Gesamtinnenfläche der Kronen ermittelt werden.
Die flächenbezogenen Abweichungswerte zeigten einen signifikanten Lernerfolg – gemessen anhand der Passungsparameter - zwischen den beiden Terminen des Übungsseminars. Hierbei erreichten Kronen, die mit Okklusionsspray aufgepasst wurden, signifikant geringere flächenbezogene Abweichungswerte im Vergleich zu Kronen, die mit Xantopren aufgepasst wurden.
Die Auswertung der mit Schulnoten skalierten Fragen ergab signifikante Unterschiede bei der Bewertung der Härte, eines realitätsnahen Gefühls beim Einschleifen bzw. beim Aufpassen und Details wie Randschluss. Beim Vergleich der Aufpassmethoden im Fragebogen ergaben die Einfachheit beim Aufpassen, das Identifizieren der Störstellen und das präferierte Material signifikante Unterschiede. Der subjektive Lernerfolg mit den Materialien zeigte ebenfalls signifikante Unterschiede. Insbesondere die Materialeigenschaften und die Randgenauigkeit der Druckkronen wurden häufig kritisiert, die schnelle und einfache Möglichkeit zur Herstellung von Übungsmaterialien sowie deren Reproduzierbarkeit wurden von den Studierenden hingegen begrüßt.
In der vorliegenden Arbeit präparierten Studierende 3D-gedruckte Übungszähne, in denen die korrekte Präparation eines Veneers farblich abgesetzt war. Die neue Lehrmethode wurde durch die Teilnehmer in einem Fragebogen evaluiert und zusätzlich wurden die Präparationen digital mit einer Referenzpräparation verglichen. Die Teilnehmer des praktischen Kurses schätzten die Zweischichttechnik als gute Lehrmethode ein (Ø 2,0 ± 0,37) und gaben zahlreiche Vorteile der Zweischichttechnik an.
Die digitale Auswertung der präparierten Zähne konnte unter den Limitationen der vorliegenden Studie keine signifikant schlechtere Präparationsqualität nach zweimaligem Präparieren von einschichtigen Modellzähnen als nach zweimaligem Präparieren von zweischichtigen Übungszähnen nachweisen (p = 0,91).
Der Lernerfolg der Studierenden erwies sich durch in Zweischichttechnik gedruckte Zähne mit integriertem Veneer nicht besser als durch einschichtige Modellzähne (〖ΔL〗_A= -0,01; 〖ΔL〗_B= -0,03). Der Unterschied zwischen den Präparationsergebnissen des ersten und vierten Durchgangs war allerdings nicht signifikant (Gruppe A: Ø GMW+/- 0,17 ± 0,07 → Ø GMW+/- 0,18 ± 0,05, p = 0,317; Gruppe B: Ø GMW+/- 0,15 ± 0,07 → 0,18 ± 0,09, p = 0.066). Gründe hierfür könnten unter anderem Ermüdung und sinkende Motivation während des praktischen Kurses gewesen sein. Diesem Problem könnte Rechnung getragen werden, indem folgende Studien an mehreren Terminen durchgeführt werden. Auch eine mögliche Fokussierung der Studierenden auf das Ablösen der oberen Schicht sowie die unterschiedliche Härte der beiden Schichten könnten einen besseren Lernerfolg mit zweischichtigen Übungszähnen verhindert haben.
Die Teilnehmer, die ihre manuellen Fertigkeiten als besonders gut einschätzen, präparierten mit einer durchschnittlichen mittleren absoluten Abweichung von 0,17 ± 0,07 nicht signifikant besser als die Teilnehmer mit geringer Selbsteinschätzung, welche eine mittlere absolute Abweichung von 0,16 ± 0,05 (p = 0 ,967) erreichten.
Die vorliegende Arbeit hatte die Herstellung phasenreiner ß-Tricalciumphosphat (ß-TCP) - Implantate durch 3D-Pulverdruck zum Ziel. Variiert wurden hierbei die zum Druck verwendeten Pulver-Binder-Systeme. Als Verfestigungsmechanismen wurden hydraulisch abbindende Pulver-Binder-Systeme aus Tricalciumphosphat / Phosphorsäure bzw. Tetracalciumphosphat / Citronensäure untersucht, sowie der Zusatz quellfähiger Polymere zum Pulver, etwa Polyacrylsäure oder Hydroxypropylmethyl-Cellulose. Die gedruckten Strukturen wurden anschließend in Hinblick auf die zu erreichende Auflösung, die mechanischen Eigenschaften und die Zusammensetzung des Endproduktes verglichen.
In der vorliegenden Arbeit wurden erstmals im 3D-Pulerdruckverfahren hergestellte Struvit-Matrizes auf ihre Eignung als Trägermaterial für Knochenzellen in vitro untersucht. Hierzu wurde die Zytokompatibilität sowie die chemische Löslichkeit von gedruckten Struvit-Strukturen betrachtet. In einem zweiten Schritt wurde untersucht, ob die biologische Funktion von BMP-2-Lösungen nach Durchlaufen des Druckprozesses erhalten bleibt und ob es möglich ist, BMP-2 unter Beibehaltung seiner biologischen Wirksamkeit direkt in Struvit-Matrizes zu drucken. Als Reaktanten zur Herstellung der Struvit-Matrizes wurde modifiziertes Farringtonit-Pulver mit definierter Körnung und eine äquimolare Binder-Lösung aus DAHP und ADHP verwendet. Die untersuchten Zellkulturträger mit Magnesiumammoniumphosphatchemie zeigten eine ausreichende Zytokompatibilität in vitro. Außerdem wurde gezeigt, dass thermolabile Proteine wie BMP-2 im 3D-Pulverdruckverfahren unter weitgehender Beibehaltung ihrer biologischen Wirksamkeit in vitro grundsätzlich prozessierbar sind. Die Freisetzung direkt eingedruckter Proteine aus den Struvit-Matrizes blieb jedoch hinter den Erwartungen zurück. Mit Struvit steht ein alternatives Zementsystem für den 3D-Pulverdruck zur Verfügung, welches spezifische Vorteile gegenüber den etablierten Calciumphosphaten bietet. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Ursache für die geringe BMP-Freisetzung aus den Struvit-Matrizes zu ermitteln und die Vorteile der neutralen Abbindereaktion voll nutzen zu können.
Aufbauend auf einen Datensatz von etwa 70 antimalaria-aktiven Verbindungen wurde mit Hilfe des CoMSIA-Verfahrens ein QSAR(Qantitative Structure Activity Relationship)-Modell erstellt, das in der Lage ist antiplasmodiale Aktivitäten von Verbindungen aus der Substanzklasse der Naphthylisochinolin-Alkaloide vorherzusagen. Da die behandelten Strukturen ein sehr kompliziertes konformatives Verhalten aufweisen, mussten für ein möglichst flexibles Alignment (unter Verwendung von FLEXS und GASP) eigene Abläufe entwickelt werden, die schließlich weitestgehend automatisiert werden konnten. Das erstellte Modell erlaubte es darüber hinaus, die für die Aktivität verantwortlichen strukturellen Merkmale zu identifizieren und so entscheidende Anregungen zur Vereinfachung des relativ komplizierten Grundgerüsts zu geben. Die Vorschläge wurden zu einem großen Teil bereits synthetisch verwirklicht, wobei die anschließend experimentell gefundenen Aktivitäten die vorher berechneten sehr gut bestätigten. Die neu entwickelten Substanzen befinden sich derzeit im Patentprüfungsverfahren.
Zusammenfassung In der vorliegenden retrospektiven Studie wurde untersucht, ob die präoperativ festgelegten Verlagerungsmaße mittels 3D-Rekonstruktionen aus DVT-Daten ermittelbar sind. Anschließend wurde anhand eines Patientenkollektivs die Umsetzung der Verlagerungsmaße evaluiert. Zur Auswertung wurden standardisierte Modelle und DVT-Scans von 35 Patienten herangezogen. Die Modelle sowie die DVT-Daten wurden im Zeitraum von November 2007 bis September 2009 erstellt. Alle Patienten wurden in der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie der Universität Würzburg aufgrund einer Dysgnathie behandelt. Für die Auswahl der Patienten spielte weder das Alter, das Geschlecht noch der Schweregrad der Dysgnathie eine Rolle. Die Auswertung erfolgte postoperativ durch zwei unabhängige Prüfer, wobei die Patienten zufällig verteilt wurden. Bevor die Umsetzung der Verlagerungsmaße evaluiert wurde, sind die Methodik und die Genauigkeit der Messungen überprüft worden. Die Vermessung der Modelle wurde manuell durchgeführt. Die Analyse der DVT-Daten erfolgte mit einer 3D-Software. Die Ergebnisse der Methodik sind statistisch deskriptiv ausgewertet und interpretiert worden. Für die Evaluation wurde eine kumulative Verteilung erstellt und bewertet. In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass man anhand von prä- und postoperativ erstellten DVT-Daten die bei der präoperativen Modell-OP festgelegten Verlagerungsmaße mit den postoperativ erzeugten 3D-Rekonstruktionen vergleichend messen kann. Allerdings ist bei Diskrepanzen der Werte von weniger als 0,97mm von Messungenauigkeiten auszugehen. Desweiteren kann anhand dieser Nachuntersuchung festgehalten werden, dass die Ergebnisse bei 7 der 9 Parameter in 77%-95% der Fälle keine Diskrepanzen aufweisen, die über dem klinisch geforderten Maß liegen. Die einzigen Parameter, die aufgrund der Datenlage eine andere Interpretation nach sich ziehen, sind die Angaben, die hinsichtlich der sagittalen Verlagerung im Unterkiefer gemacht werden. Hierbei kommt es in etwa 40% der Fälle zu Differenzen zwischen den prä- und postoperativen Verlagerungsmaßen, die deutlich größer als 2mm sind. Dabei kann in ca. 60% der Fälle eine zu kleine und in ca. 40% eine zu große Verlagerung festgestellt werden. Eine Aussage über die Feststellung hinaus, dass diese Differenzen bestehen, ist mittels dieser Studie nicht zulässig. Dies liegt zum einen an dem kleinen Patientenkollektiv, das zusätzlich in sich inhomogen war und bei dem unterschiedliche Operationsverfahren zum Einsatz kamen. Die Gründe für diese Unterschiede bzw. deren klinische Relevanz sollte das Ziel einer künftigen Arbeit sein. Allerdings kann durch diese Arbeit gezeigt werden, dass die digitale Volumentomographie dazu verwendet werden kann, bei Dysgnathiepatienten das Operationsziel zu überprüfen und bei Komplikationen zu eruieren, ob der Fehler auf die skelettale Verlagerung zurückzuführen ist oder ob eine andere Ursache ausgemacht werden muss.
1 Einleitung 2 Material und Methoden 2.1 IVF und ICSI 2.1.1 Patientenkollektiv 2.1.2 IVF- und ICSI-Behandlung 2.2 Kryoembryotransfer (KET) 2.2.1 Patientenkollektiv 2.2.2 KET-Vorgehen 2.3 3D-Ultraschallmessung 2.4 Embryotransfer und Schwangerschaftsnachweis 2.5 Statistische Auswertung 3 Ergebnisse 3.1 IVF und ICSI 3.1.1 Unterschied Schwangere versus Nicht-Schwangere 3.1.2 Schwangerschaftsraten 3.1.3 Messungen am Endometrium 3.1.4 Grenzwert 3.1.5 Embryonenqualität 3.1.6 Odds Ratio 3.2 Kryoembryotransfer (KET) 3.2.1 Unterschied Schwangere versus Nicht-Schwangere 3.2.2 Schwangerschaftsrate 3.2.3 Messungen am Endometrium 3.2.4 KET-spontan versus KET-artifiziell 4 Diskussion 4.1 Entwicklung im Bereich der Ultraschalldiagnostik 4.2 Reproduzierbarkeit der Ultraschallmessungen 4.3 Rolle des Endometriums 4.3.1 Zusammenhang zwischen Endometriumdicke und Schwangerschaft 4.3.2 Zusammenhang zwischen Endometriummuster und Schwangerschaft 4.3.3 Zusammenhang zwischen Endometriumvolumen und Schwangerschaftsrate 4.3.3.1 Abhängigkeit der Schwangerschaftsrate vom Endometriumvolumen beim Transfer von frischen Embryo 4.3.3.2 Abhängigkeit der Schwangerschaftsrate vom Endometriumvolumen beim Kryoembryotransfer 4.4 Abschließende Betrachtung 5 Zusammenfassung 6 Literaturverzeichnis
6 Zusammenfassung
Die 3D-stereophotogrammetrische Analyse ermöglicht ohne Strahlenbelastung und ohne Narkose zusätzlich eine zeitlich nahe prä- und postoperative Datenerfassung und damit die Vergleichsmöglichkeit der direkten operativen Effekte.
Die 3D-stereophotogrammetrische Analyse der operativen Effekte nach breiter medianer Kraniektomie bei prämaturen Sagittalnahtsynostosen zeigte einen positiven Effekt auf
• die Zirkumferenz des Kopfes
• die Breite des Kopfes
• den CI-Index
• die koronale Zirkumferenz und
• das intrakranielle Gesamtvolumen.
Es wurde bei allen 20 Patienten durch die breite mediane Kraniektomie sowohl eine ästhetische Verbesserung der Kopfform (Abnahme der Länge des Kopfes, Zunahme der Breite des Kopfes) wie auch eine Zunahme des intrakraniellen Gesamtvolumens erreicht.
Besonders hervorzuheben ist nach breiter medianer Kraniektomie bei prämaturen Sagittalnahtsynostosen die postoperative Zunahme des intrakraniellen Gesamtvolumens bei gleichzeitiger ästhetischer Verbesserung der Kopfform.
Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, eine dreidimensionale Weichteilanalyse zu entwickeln. Basierend auf einem Kollektiv von insgesamt 53 weiblichen und 47 männlichen Patienten wurden Fernröntgenseitenaufnahmen und dreidimensionale, stereophotogrammetrische Aufnahmen erstellt. Um die Qualität und Aussagekraft der erzielten Ergebnisse bewerten zu können, wurde die Reliabilität aller verwendeten Messpunkte überprüft. Es wurden vertikale 3D-Durchschnittswerte ermittelt und Korrelationen zwischen den vertikalen kephalometrischen Parametern der Fernröntgenseitenanalyse und den vertikalen 3D-Weichteilparametern der Stereophotogrammetrie dargestellt. Die Weichteilanalyse wies eine zufriedenstellende Reliabilität und gleichzeitig hochsignifikante Korrelationen zur FRS-Analyse auf. Somit zeigte sich die Wahl der Weichteilpunkte für 3D-Analysen geeignet und kann als Grundlage und Referenz für weitere 3D-Weichteil-untersuchungen dienen.
3d-Übergangsmetallphthalocyanin-Moleküle auf Metalloberflächen: Der Einfluss der d-Orbitalbesetzung
(2015)
Im Rahmen dieser Dissertation wird die Untersuchung von 3d-Übergangsmetallphthalocyanin- Molekülen (ÜMPc) – quadratisch-planaren organischen Molekülen, welche im Zentrum ein 3d-Übergangsmetallion besitzen – auf metallischen Oberflächen vorgestellt. Der Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf dem Einfluss der d-Orbitalbesetzung auf die magnetischen, elektronischen und strukturellen Eigenschaften der adsorbierten Moleküle, die mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie charakterisiert wurden. Die gewonnen Ergebnisse werden zum Teil mit theoretischen Berechnungen analysiert und interpretiert.
Die erste Hälfte der experimentellen Auswertung behandelt die Untersuchung dieser Moleküle auf Ag(001) in Hinblick auf die Existenz einer magnetischen Wechselwirkung, bei der ein unkompensiertes magnetisches Moment des Moleküls durch die Substratelektronen abgeschirmt wird. Dieser Effekt wird als Kondo-Abschirmung bezeichnet und erzeugt in der Zustandsdichte des Moleküls eine Resonanz am Fermi-Niveau. Die Messungen zeigen, dass diese Resonanz ausschließlich am Zentralion von MnPc vorgefunden wird, wohingegen sie bei allen anderen 3d-Übergangsmetallphthalocyanin-Molekülen, die eine höhere d-Orbitalbesetzung besitzen, nicht vorhanden ist. Anhand theoretischer Berechnungen kann die Ursache für dieses Verhalten darauf zurückgeführt werden, dass von allen d-Orbitalen einzig das dz2-Orbital mit dem Substrat geeignet hybridisiert, um eine Kondo-Abschirmung zu erzeugen. Da ausschließlich MnPc einen unkompensierten Spin in diesem Orbital besitzt, kann die An- bzw. Abwesenheit
des Kondo-Effekts auf die unterschiedliche Besetzung des dz2-Orbitals zurückgeführt werden. Neben der eben erwähnten Kondo-Resonanz ist bei MnPc ein weiteres Merkmal am Fermi- Niveau überlagert. Durch die Analyse der räumlichen Verteilung, den Vergleich mit anderen Molekülen und der Manipulation des MnPc-Moleküls kann gezeigt werden, dass es sich bei diesem Merkmal um einen d-Orbitalzustand handelt. Die Manipulation des Moleküls durch gezieltes Entfernen von Wasserstoffatomen ermöglicht darüber hinaus die Stärke der Kondo-Abschirmung zu beeinflussen.
In der zweiten Hälfte der experimentellen Auswertung werden Moleküle auf bismutinduzierten Oberflächenlegierungen der Edelmetalle Cu(111) und Ag(111) untersucht. Diese Legierungen zeichnen sich durch einen ausgeprägten Rashba-Effekt aus, der durch eine Aufspaltung der Parabeldispersion und Aufhebung der Spin-Entartung im zweidimensionalen Elektronengas der Oberflächenlegierung charakterisiert ist. Das Wachstumsverhalten von CuPc und MnPc auf diesen Oberflächen zeigt ein sehr gegensätzliches Verhalten. Während bei MnPc die Substrat-Molekül-Wechselwirkung dominant ist, wodurch diese Moleküle immer einen festen Adsorptionsplatz auf der Oberfläche besitzen, ist diese Wechselwirkung bei CuPc schwach ausgeprägt. Aus diesem Grund wandern die CuPc-Moleküle zu den Stufenkanten und bilden Cluster. Das unterschiedliche Wachstumsverhalten der Moleküle lässt sich auf die partiell-gefüllten d-Orbitale von MnPc zurückführen, die aus der Molekülebene ragen, mit dem Substrat hybridisieren und damit das Molekül an das Substrat binden. Bei CuPc hingegen sind diese d-Orbitale gefüllt und die Hybridisierung kann nicht stattfinden.
Im letzten Abschnitt werden die elektronischen und magnetischen Eigenschaften von MnPc auf diesen Substraten behandelt, die einige Besonderheiten aufweisen. So bildet sich durch die Adsorption des Moleküls auf den Oberflächen eine Grenzschichtresonanz aus, die eine partielle Füllung erkennen lässt. Spektroskopiedaten, aufgenommen am Ort der Grenzschichtresonanz, weisen eine symmetrisch um das Fermi-Niveau aufgespaltene Resonanz auf. Die Intensität der unter- und oberhalb der Fermi-Energie befindlichen Resonanz zeigen dabei ein komplementäres Verhalten bzgl. der jeweiligen Lage auf der Grenzschichtresonanz: An den Orten, an denen die Resonanz unterhalb des Fermi-Niveaus ihre maximale Intensität besitzt, ist die Resonanz oberhalb des Fermi-Niveaus nicht vorhanden und umgekehrt. Diese experimentellen Beobachtungen werden mit einem Modellansatz erklärt, welcher die Wirkung eines effektiven Magnetfeldes und eine Spin-Filterung postuliert.
Merkel cell carcinoma (MCC) is frequently caused by the Merkel cell polyomavirus (MCPyV), and MCPyV-positive tumor cells depend on expression of the virus-encoded T antigens (TA). Here, we identify 4-[(5-methyl-1H-pyrazol-3-yl)amino]-2H-phenyl-1-phthalazinone (PHT) — a reported inhibitor of Aurora kinase A — as a compound inhibiting growth of MCC cells by repressing noncoding control region (NCCR)-controlled TA transcription. Surprisingly, we find that TA repression is not caused by inhibition of Aurora kinase A. However, we demonstrate that β-catenin — a transcription factor repressed by active glycogen synthase kinase 3 (GSK3) — is activated by PHT, suggesting that PHT bears a hitherto unreported inhibitory activity against GSK3, a kinase known to function in promoting TA transcription. Indeed, applying an in vitro kinase assay, we demonstrate that PHT directly targets GSK3. Finally, we demonstrate that PHT exhibits in vivo antitumor activity in an MCC xenograft mouse model, suggesting a potential use in future therapeutic settings for MCC.
4-Bromoctavalen und zwei (Brommethylen)homobenzvalene anstelle eines erwarteten Bromoctabisvalens
(1988)
No abstract available.
Die humane afrikanische Trypanosomiasis (Schlafkrankheit, HAT) wird durch die Parasiten Trypanosoma brucei rhodesiense und Trypanosoma brucei gambiense ausgelöst und führt unbehandelt zum Tod. Wegen begrenzter Therapiemöglichkeiten sowie vernachlässigter Kontrollprogramme ist HAT eine gegenwärtige Bedrohung, was die Suche nach neuen Wirkstoffen notwendig macht. Ausgangspunkt für die Leitstrukturfindung war das 7-Amino-4-chinolon-3-carboxamid IV mit einem IC50-Wert (T. b. brucei) von 1.2 µM. Die 4-Chinolon-3-carboxamid-Grundstrukturen wurden unter Verwendung der Gould-Jacobs- (1-Alkyl-Derivate) bzw. der Grohe-Heitzer-Synthese (1-Aryl-Derivate) aufgebaut und anhand strukturierter Variation der Substituenten in Pos. 1, 3 und 7 die für die antitrypanosomale Wirksamkeit essenziellen Strukturelemente identifiziert: Pos.1: Die Alkylkettenverlängerung von Ethyl zu n-Butyl bewirkte eine stetige Aktivitätssteigerung, welche auch einem Aryl-Rest in dieser Position überlegen war. Pos.3: Benzylamide mit HBD-Funktionen führten zur Aktivitätsabnahme, während HBA-Funktionen und unsubstituierte Reste zur Steigerung der Wirksamkeit, teilweise in den nanomolaren Konzentrationsbereich, beitrugen. Pos.7: Neben cyclischen sek. Aminen wurden auch aliphatische prim. Amine via konventioneller oder Mikrowellen-unterstützter SNAr eingeführt. Dabei zeigten sich die sek. Amine mit einer antitrypanosomalen Aktivität im teilweise submikromolaren Bereich den acyclischen Aminen deutlich überlegen. Vor allem der Morpholin-Rest bewirkte eine sprunghafte Wirksamkeitsverbesserung. Durch Kombination der Einzelresultate konnte schließlich die den Lipinski’s „Rule of 5“ entsprechende Leitstruktur 33 mit vielversprechender antitrypanosomaler Wirksamkeit (IC50 (T. b. brucei) = 47 nM, IC50 (T. b. rhodesiense) = 9 nM) und geringer Zytotoxizität erhalten werden (SI = 19000). Erste Untersuchungen zur Identifikation des Targets der 4-Chinolon-3-carboxamide ergaben folgende Erkenntnisse: Fluoreszenzmikroskopieuntersuchungen zeigten eine deutliche Veränderung der Morphologie des Mitochondriums bei behandelten BSF-T. b. brucei-Zellen. Anhand einer Zellzyklus-Analyse wurde die Beeinträchtigung der Segregation des Kinetoplasten beobachtet, was zu einem Segregationsdefekt führte. Die Topoisomerase (TbTopoIImt) wurde durch ein „Knockdown“-Experiment als Haupt-Target ausgeschlossen. Trotz der bemerkenswerten biologischen Aktivität war eine In-vivo-Untersuchung der Leitstruktur wegen zu geringer Wasserlöslichkeit nicht möglich, welche auf eine hochgeordnete Schichtgitterstruktur zurückzuführen war. Da die Löslichkeit im Wesentlichen eine Funktion der Lipophilie und der intermolekularen Wechselwirkungen ist, wurden zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit pharmazeutisch-technische Methoden angewandt sowie chemische Strukturmodifikationen vorgenommen: Es wurde eine Lipid-basierte, selbstemulgierende Formulierung entwickelt. Durch Ausbildung stabiler Emulsionen war 33 bis zu einer Konzentration von 10 mg/ml im Wässrigen löslich und somit für die In-vivo-Untersuchung zugänglich. Nach 4-tägiger peroraler Behandlung von NMRI-Mäusen mit einer wässrigen 1:1-Verdünnung der Formulierung konnte keine In-vivo-Aktivität festgestellt werden. Die Sprühtrocknung von 33 resultierte in amorpher Modifikation, welche in Gegenwart von PVP bzw. Eudragit®L100 stabilisiert wurde. Beide Partikel ermöglichten die Übersättigung von 33 im Wässrigen, was im Fall der Eudragit®L100-Partikel zu 200-facher Löslichkeitssteigerung gegenüber der kristallinen Wirkstoffmodifikation führte und somit die In-vivo-Untersuchung ermöglichte. Zusammen mit ersten Metabolismus-Untersuchungen von 33, welche die Berechnung einer Abbau-Kinetik bzw. Clearance ermöglichte, konnte mittels der Software Simcyp® ein Plasmakonzentrationsprofil der Verbindung 33 (Eudragit®L100-Partikel) erstellt werden. Basierend auf diesem Studiendesign wurde die In-vivo-Untersuchung von 33 an mit T. b. rhodesiense infizierten Mäusen durchgeführt und zeigte nach 8-tägiger Behandlung einen deutlichen Rückgang der Parasitämie. Im Fokus der chemischen Strukturmodifikation stand das Einführen polarer und ionisierbarer Strukturelemente, um 4-Chinolon-3-carboxamid-Derivate mit erhöhter Hydrophilie (logP 1 - 3) bzw. Salz- und Co-Kristall-Strukturen zu erhalten. Sämtliche Strukturvariationen trugen zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit und der „drug-like“ Eigenschaften im Vergleich zu Verbindung 33 bei, waren allerdings von Aktivitätsverlusten gegenüber T. b. brucei begleitet. Anhand der „ligand efficiency“- und „lipophilic ligand efficiency“-Analyse wurden schließlich die vielversprechendsten Derivate (94 und 96) für die weitere Untersuchung ausgewählt. Mit IC50 (T. b. rhodesiense)-Werten von 4 nM (94) und 33 nM (96) und geringer Zytotoxizität wurden Selektivitätsindizes bis zu 25000 gefunden, welche jene von 33 übertrafen. Aufgrund einer Löslichkeit im millimolaren Bereich, einer moderaten Membranpermeabilität und einer Plasmastabilität von > 2 h können die Verbindungen 94 und 96 somit als erste Wirkstoffkandidaten angesehen werden. Die vollständige physiko-chemische Charakterisierung wurde mittels eines Sirius-T3-Titrationssystems durchgeführt. Unter Verwendung dieser Parameter wurden für die Derivate 94 und 96 je zwei Plasmakonzentrationsprofile mit der Software Simcyp® simuliert. Basierend auf diesem Studiendesign wurde jeweils die hohe Dosis beider Derivate im Mausmodel (T. b. rhodesiense) untersucht. Während nach 5-tägiger Behandlung mit 94 und 96 bei sämtlichen Tiere keine Parasiten mehr nachweisbar waren, wurde ein leichter Rückfall in beiden Versuchsgruppen an Tag 8 beobachtet. Gegenwärtig wird die Behandlung mit beiden Derivaten fortgesetzt.
Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Substanzgruppe der 4-Chinolone, die zum einen über ein intrinsisches antiparasitäres Potenzial gegen Erreger wie Plasmodien, Trypanosomen oder Mykobakterien verfügt und zum anderen über gezielte Substitution auch die Möglichkeit zu strukturellen Modifikationen bietet. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit war der Aufbau einer strukturell möglichst diversen Substanzbibliothek und deren sukzessive Testung innerhalb des SFB630. Auf diese Weise sollten neue antiparasitäre Leitstrukturen als Ausgangspunkt für weitere strukturelle Optimierungen erhalten werden. Der Chinolon-Grundkörper sollte hierzu gemäß Gould-Jacobs-Reaktion aufgebaut werden. Zur Synthese diverser Amid-Derivate wurden verschiedene Synthese-strategien verfolgt. Alternativ wurden, ebenfalls über eine nukleophile Substitution (Piperidin-Derivat), in 7-Position modifizierte Verbindungen generiert, die unter Verwendung des Kupplungs-reagenzes PyBOB (Benzotriazol-1-yloxytri-pyrrolidinophosphonium Hexafluorphosphat) in die entsprechenden 1-Alkyl-1,4-dihydro-7-piperidinyl-4-oxo-chinolin-3-carboxamide transformiert wurden. Die in dieser Arbeit generierte Substanzbibliothek wurde anschließend innerhalb des SFB630 getestet. Hierbei zeigte sich, dass die Amidierung der 3-Carbonsäurefunktion eine Steigerung der antimikrobiellen Wirkung gegen Trypanosoma brucei mit sich brachte. Es kristallisierten sich aktive Verbindungen heraus, die erstmals eine Aktivität derartiger Derivate gegen Trypanosomen belegen und so zukünftig als Leitstrukturen für weitere strukturelle Modifizierungen herangezogen werden können. Mit dem in dieser Arbeit angewandten Random-Chemistry-Verfahren sollte in die Suche nach neuen Leitstrukturen gezielt das Zufallsprinzip integriert werden bzw. es sollten neue aktive Verbindungen generiert werden, die über die klassischen kombinatorischen Syntheseschemata bzw. die gängigen Reaktionsmechanismen nur schwer zugänglich sind. Eine Reihe von Fluorchinolon-Derivaten wurden in verschiedenen Lösungsmitteln, meist DMSO mit Zusätzen von Methanol oder Chloroform, gelöst bzw. suspendiert und anschließend einer ionisierenden γ-Strahlung von 500 kGy ausgesetzt. Die Testung mittels HPLC / FCPC generierter Fraktionen ergab zum Teil höhere antitrypanosomale Aktivitäten als die der korrespondie¬renden Ausgangsverbindungen. Eine Aktivität gegen Makrophagen konnte nicht festgestellt werden. Darüber hinaus wurde im Rahmen dieser Arbeit in Kooperation mit Prof. Schneider-Schaulies an der Identifizierung viraler Fusionsinhibitoren ausgewählter Paramyxoviren (Masern-Virus, Nipah-Virus) gearbeitet. Aus einer Ähnlichkeitssuche, basierend auf dem literaturbekannten Masern-Fusionsinhibitor 2-(4-Chlorphenyl)-N-(2-hydroxy-4-nitrophenyl)acetamid (AM-2), konnte die Struktur eines Chinolinamides identifiziert werden, woraufhin die generierte Substanzbibliothek auf antiviral-aktive Verbindungen gescreent werden sollte. Die Kristallstruktur des Nipah-Virus-Fusionsproteins wurde im Jahre 2006 aufgeklärt. Mit diesen Informationen konnte mittels Molecular-Modelling eine Bindetasche innerhalb der HR1-Domäne des F-Proteins identifiziert werden, mit der die erzielten inhibitorischen Aktivitäten gut in Einklang gebracht werden konnten. Diese Bindetasche befindet sich in einem Bereich weitreichender Umstrukturierungsvorgängen: Durch die Einlagerung des Liganden 7-(4-Carbamoyl-piperidin-1-yl)-N-(2,4-dichlorbenzyl)-1-cyclopropyl-6-fluor-4-oxo-1,4-dihydro-chinolin-3-carboxamid, in diese hydrophobe Tasche werden Wechselwirkungen mit den korrespondierenden Aminosäuren in der HR2-Domäne und so auch dessen Anlagerung unterbunden. In 1 μmolarer Konzentration konnte die Fusionsaktivität um 42% reduziert werden, die verwendeten Referenzsubstanz (OX-1) erzielte in selbiger Konzentration keine Wirkung.
Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Entwicklung und Synthese von Inhibitoren der Deoxyhypusin-Hydroxylase (DOHH), die einen wichtigen Schritt in der Aktivierung des eukaryotischen Translationsinitiations-Faktors-5A (eIF-5A) katalysiert. Die Hemmung dieses Metalloenzyms durch kleine Moleküle, die mit dem katalytischen Eisenatom im aktiven Zentrum der DOHH einen Chelatkomplex bilden, hat einen antiproliferativen Effekt auf parasitäre Erreger, wie Plasmodien, Trypanosomen und Leishmanien zur Folge. Ausgehend von den antiplasmodial wirksamen Eisenkomplexbildnern und Pyridon-Derivaten Ciclopirox und Mimosin wurden besser wirksame 2,6-Diaryl-4-oxopiperidincarbonsäuremono- und -diester-Derivate abgeleitet, deren 4-Piperidon-Grundgerüst als Leitstruktur für die Entwicklung von antiplasmodialen und antitrypanosomalen Wirkstoffen fungierte. Entsprechend dieser Leitstrukturen gelang im Zuge dieser Arbeit durch verschiedene Modifikationen der Doppel-Mannich-Reaktion die Erstellung einer weitreichenden Bibliothek 52 strukturell diverser 4-Hydroxytetrahydropyridin-3,5-dicarbonsäurediester 1 – 6, darunter auch erstmals Derivate mit t-Butyl-esterfunktionen und 4-Hydroxytetrahydropyridin-3-carbonsäuremonoester 7 – 8. Dabei konnten vor allem Derivate mit der gewünschten nitroaromatischen Substitution in den Positionen 2 und 6 synthetisiert werden. Darüber hinaus wurden vielfältige Strukturabwandlungen dieser Substanzen in Form von verschiedenen 4-Piperidonderivaten ohne Esterfunktionen, deren Oximen sowie von 4-Hydroxychinoloncarbonsäureestern syn-thetisiert. Die hergestellten Derivate wurden In-vitro-Testungen an Plasmodium falciparum, Trypanosoma brucei brucei und Leishmania major unterzogen. Zusätzlich wurde die Zytotoxizität an der Makrophagen-Zelllinie J774.1 ermittelt.
No abstract available.
The Josephson effect describes the generic appearance of a supercurrent in a weak link between two superconductors. Its exact physical nature deeply influences the properties of the supercurrent. In recent years, considerable efforts have focused on the coupling of superconductors to the surface states of a three-dimensional topological insulator. In such a material, an unconventional induced p-wave superconductivity should occur, with a doublet of topologically protected gapless Andreev bound states, whose energies vary 4π-periodically with the superconducting phase difference across the junction. In this article, we report the observation of an anomalous response to rf irradiation in a Josephson junction made of a HgTe weak link. The response is understood as due to a 4π-periodic contribution to the supercurrent, and its amplitude is compatible with the expected contribution of a gapless Andreev doublet. Our work opens the way to more elaborate experiments to investigate the induced superconductivity in a three-dimensional insulator.
lt is known that 5-azacytidine (5-AC) induces tumors in several organs of rats and mice. The mechanisms of these effects are still poorly understood although it is known that 5-AC can be incorporated into DNA. Furthermore, it can inhibit DNA methylation. The known data on its clastogenic andjor gene mutation-inducing potential are still controversial. Therefore, we have investigated the kinds of genotoxic effects caused by 5-AC in Syrian hamster embryo (SHE) fibroblasts. Three different endp6ints (micronucleus formation, unscheduled DNA synthesis (UDS) and cell transforrnation) were assayed under similar conditions of metabolism and dose at target in this cell system. 5-AC induces morphological transformation of SHE cells, but not UDS. Therefore, 5-AC does not seem to cause repairable DNA lesions. Furthermore, our studies revealed that 5-AC is a potent inducer of mkronuclei in the SHE system. Immunocytochemical analysis revealed that a certain percentage of these contain kinetochores indicating that 5-AC may induce both clastogenic events and numerical chromosome changes.
The purpose of this study was to evaluate whether spatial hippocampus-dependent learning is affected by the serotonergic system and stress. Therefore, 5-HTT knockout (-/-), heterozygous (+/-) and wildtype (+/+) mice were subjected to the Barnes maze (BM) and the Morris water maze (WM), the latter being discussed as more aversive. Additionally, immediate early gene (IEG) expression, hippocampal adult neurogenesis (aN), and blood plasma corticosterone were analyzed.
While the performance of 5-HTT-/- mice in the BM was undistinguishable from both other genotypes, they performed worse in the WM. However, in the course of the repeated WM trials 5-HTT-/- mice advanced to wildtype level. The experience of a single trial of either the WM or the BM resulted in increased plasma corticosterone levels in all genotypes. After several trials 5-HTT-/- mice exhibited higher corticosterone concentrations compared with both other genotypes in both tests. Corticosterone levels were highest in 5-HTT-/- mice tested in the WM indicating greater aversiveness of the WM and a greater stress sensitivity of 5-HTT deficient mice.
Quantitative immunohistochemistry in the hippocampus revealed increased cell counts positive for the IEG products cFos and Arc as well as for proliferation marker Ki67 and immature neuron marker NeuroD in 5-HTT-/- mice compared to 5-HTT+/+ mice, irrespective of the test. Most differences were found in the suprapyramidal blade of the dentate gyrus of the septal hippocampus. Ki67-immunohistochemistry revealed a genotype x environment interaction with 5-HTT genotype differences in naïve controls and WM experience exclusively yielding more Ki67-positive cells in 5-HTT+/+ mice. Moreover, in 5-HTT-/- mice we demonstrate that learning performance correlates with the extent of aN.
Overall, higher baseline IEG expression and increased an in the hippocampus of 5-HTT-/- mice together with increased stress sensitivity may constitute the neurobiological correlate of raised alertness, possibly impeding optimal learning performance in the more stressful WM.
Anxiety disorders and depression are common comorbidities in cardiac patients. Mice lacking the serotonin transporter (5-HTT) exhibit increased anxiety-like behavior. However, the role of 5-HTT deficiency on cardiac aging, and on healing and remodeling processes after myocardial infarction (MI), remains unclear. Cardiological evaluation of experimentally naïve male mice revealed a mild cardiac dysfunction in ≥4-month-old 5-HTT knockout (−/−) animals. Following induction of chronic cardiac dysfunction (CCD) by MI vs. sham operation 5-HTT−/− mice with infarct sizes >30% experienced 100% mortality, while 50% of 5-HTT+/− and 37% of 5-HTT+/+ animals with large MI survived the 8-week observation period. Surviving (sham and MI < 30%) 5-HTT−/− mutants displayed reduced exploratory activity and increased anxiety-like behavior in different approach-avoidance tasks. However, CCD failed to provoke a depressive-like behavioral response in either 5-Htt genotype. Mechanistic analyses were performed on mice 3 days post-MI. Electrocardiography, histology and FACS of inflammatory cells revealed no abnormalities. However, gene expression of inflammation-related cytokines (TGF-β, TNF-α, IL-6) and MMP-2, a protein involved in the breakdown of extracellular matrix, was significantly increased in 5-HTT−/− mice after MI. This study shows that 5-HTT deficiency leads to age-dependent cardiac dysfunction and disrupted early healing after MI probably due to alterations of inflammatory processes in mice.
Background: The role of serotonin (5-hydroxytrptamine, 5-HT) in the modulation of pain has been widely studied. Previous work led to the hypothesis that 5-hydroxyindolacetic acid (5-HIAA), a main metabolite of serotonin, might by itself influence pain thresholds. Results: In the present study, we investigated the role of 5-HIAA in inflammatory pain induced by intraplantar injection of complete Freund’s adjuvant (CFA) into the hind paw of mice. Wild-type mice were compared to mice deficient of the 5-HT transporter (5-HTT-/- mice) using behavioral tests for hyperalgesia and high-performance liquid chromatography (HPLC) to determine tissue levels of 5-HIAA. Wild-type mice reproducibly developed thermal hyperalgesia and paw edema for 5 days after CFA injection. 5-HTT-/- mice treated with CFA had reduced thermal hyperalgesia on day 1 after CFA injection and normal responses to heat hereafter. The 5-HIAA levels in spinal cord and sciatic nerve as measured with HPLC were lower in 5-HTT-/- mice than in wild-type mice after CFA injection. Pretreatment of wild-type mice with intraperitoneal injection of para-chlorophenylalanine (p-CPA), a serotonin synthesis inhibitor, resulted in depletion of the 5-HIAA content in spinal cord and sciatic nerve and decrease in thermal hyperalgesia in CFA injected mice. The application of exogenous 5-HIAA resulted in potentiation of thermal hyperalgesia induced by CFA in 5-HTT-/- mice and in wild-type mice pretreated with p- CPA, but not in wild-type mice without p-CPA pretreatment. Further, methysergide, a broad-spectrum serotonin receptor antagonist, had no effect on 5-HIAA-induced potentiation of thermal hyperalgesia in CFA-treated wildtype mice. Conclusion: Taken together, the present results suggest that 5-HIAA plays an important role in modulating peripheral thermal hyperalgesia in CFA induced inflammation, probably via a non-serotonin receptor mechanism.
Early healing after myocardial infarction (MI) is characterized by a strong inflammatory reaction. Most leukotrienes are pro-inflammatory and are therefore potential mediators of healing and remodeling after myocardial ischemia. The enzyme 5-lipoxygenase (5-LOX) has a key role in the transformation of arachidonic acid in leukotrienes. Thus, we tested the effect of 5-LOX on healing after MI. After chronic coronary artery ligation, early mortality was significantly increased in 5-LOX\(^{−/−}\) when compared to matching wildtype (WT) mice due to left ventricular rupture. This effect could be reproduced in mice treated with the 5-LOX inhibitor Zileuton. A perfusion mismatch due to the vasoactive potential of leukotrienes is not responsible for left ventricular rupture since local blood flow assessed by magnetic resonance perfusion measurements was not different. However, after MI, there was an accentuation of the inflammatory reaction with an increase of pro-inflammatory macrophages. Yet, mortality was not changed in chimeric mice (WT vs. 5-LOX\(^{−/−}\) bone marrow in 5-LOX\(^{−/−}\) animals), indicating that an altered function of 5-LOX\(^{−/−}\) inflammatory cells is not responsible for the phenotype. Collagen production and accumulation of fibroblasts were significantly reduced in 5-LOX\(^{−/−}\) mice in vivo after MI. This might be due to an impaired migration of 5-LOX\(^{−/−}\) fibroblasts, as shown in vitro to serum. In conclusion, a lack or inhibition of 5-LOX increases mortality after MI because of healing defects. This is not mediated by a change in local blood flow, but through an altered inflammation and/or fibroblast function.
Two 5-methylcytosine (5-MeC)-rich heterochromatic regions were demonstrated in metaphase chromosomes of the Indian muntjac by indirect immunofluorescence using a monoclonal anti-5-MeC antibody. The metaphases were obtained from diploid and triploid cell lines. A major region is located in the ‘neck' of the 3;X fusion chromosome and can be detected after denaturation of the chromosomal DNA with UV-light irradiation for 1 h. It is located exactly at the border of the X chromosome and the translocated autosome 3. A minor region is found in the centromeric region of the free autosome 3 after denaturing the chromosomal DNA for 3 h or longer. The structure and possible function of the major hypermethylated region as barrier against spreading of the X-inactivation process into the autosome 3 is discussed.
Shopping Center sind eine Gruppe von Geschäften, die als Einheit geplant, gebaut und gemanagt wird. Lage, Zahl und Art der Geschäfte sind abhängig von der Größe des Einzugsgebiets, das es versorgt. Die ersten Shopping Center wurden in den USA in den 1920er Jahren gebaut, aber zunächst nur an relativ wenigen Orten kopiert. Erst seit den 1950er Jahren eröffneten in rascher Folge immer mehr Shopping Center, die zudem auch immer größer wurden. Standort war vor allem der suburbane Raum. Ende der 1990er Jahre gab es in den USA ca. 44.000 Shopping Center in denen mehr als die Hälfte des Einzelhandelsumsatzes des Landes erwirtschaftet wurde.
Im Laufe der Jahrzehnte mussten sich die Shopping Center ständig dem Markt anpassen, um dem enormen Konkurrenzdruck und den sich wandelnden Ansprüchen der Konsumenten gerecht zu werden. Seit Mitte der 1970er Jahre sind völlig neue Typen von Shopping Centern, wie Factory Outlet Center, Value Center, Power Center, Urban Entertainment Center und Hybrid Center entstanden. Die neuen Typen von Shopping Centern stehen im Mittelpunkt des Bandes.
Außerdem wird hinterfragt, ob die US-amerikanische Entwicklung zeitversetzt auch in Deutschland stattfinden wird. Auch hier müssen sich die Shopping Center dem Markt anpassen, allerdings sind die Rahmenbedingungen andere. Da derzeit bei uns die Ansiedlung von Factory Outlet Centern nach amerikanischen Vorbild konträr diskutiert wird, schenkt die Autorin diesen und ihrem hiesigen Entwicklungspotenzial besondere Aufmerksamkeit.
56. Schale (Typus B)
(1991)
59. Schale (Typus B)
(1991)
Background: Ga-[1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N,N0,N00,N000-tetraacetic acid]-d-Phe1,Tyr3-octreotate (DOTATATE) positron emission tomography (PET) is commonly used for the visualization of somatostatin receptor (SSTR)-positive neuroendocrine tumors. SSTR is also known to be expressed on macrophages, which play a major role in inflammatory processes in the walls of coronary arteries and large vessels. Therefore, imaging SSTR expression has the potential to visualize vulnerable plaques. We assessed 68Ga-DOTATATE accumulation in large vessels in comparison to 18F-2-fluorodeoxyglucose (FDG) uptake, calcified plaques (CPs), and cardiovascular risk factors. Methods: Sixteen consecutive patients with neuroendocrine tumors or thyroid cancer underwent both 68Ga-DOTATATE and 18F-FDG PET/CT for staging or restaging purposes. Detailed clinical data, including common cardiovascular risk factors, were recorded. For a separate assessment, they were divided into a high-risk and a low-risk group. In each patient, we calculated the maximum target-to-background ratio (TBR) of eight arterial segments. The correlation of the TBRmean of both tracers with risk factors including plaque burden was assessed. Results: The mean TBR of 68Ga-DOTATATE in all large arteries correlated significantly with the presence of CPs (r = 0.52; p < 0.05), hypertension (r = 0.60; p < 0.05), age (r = 0.56; p < 0.05), and uptake of 18F-FDG (r = 0.64; p < 0.01). There was one significant correlation between 18F-FDG uptake and hypertension (0.58; p < 0.05). Out of the 37 sites with the highest focal 68Ga-DOTATATE uptake, 16 (43.2%) also had focal 18F-FDG uptake. Of 39 sites with the highest 18F-FDG uptake, only 11 (28.2%) had a colocalized 68Ga-DOTATATE accumulation. Conclusions: In this series of cancer patients, we found a stronger association of increased 68Ga-DOTATATE uptake with known risk factors of cardiovascular disease as compared to 18F-FDG, suggesting a potential role for plaque imaging in large arteries. Strikingly, we found that focal uptake of 68Ga-DOTATATE and 18F-FDG does not colocalize in a significant number of lesions.
Vitamin B6 deficiency has been linked to cognitive impairment in human brain disorders for decades. Still, the molecular mechanisms linking vitamin B6 to these pathologies remain poorly understood, and whether vitamin B6 supplementation improves cognition is unclear as well. Pyridoxal phosphatase (PDXP), an enzyme that controls levels of pyridoxal 5’-phosphate (PLP), the co-enzymatically active form of vitamin B6, may represent an alternative therapeutic entry point into vitamin B6-associated pathologies. However, pharmacological PDXP inhibitors to test this concept are lacking. We now identify a PDXP and age-dependent decline of PLP levels in the murine hippocampus that provides a rationale for the development of PDXP inhibitors. Using a combination of small molecule screening, protein crystallography and biolayer interferometry, we discover and analyze 7,8-dihydroxyflavone (7,8-DHF) as a direct and potent PDXP inhibitor. 7,8-DHF binds and reversibly inhibits PDXP with low micromolar affinity and sub-micromolar potency. In mouse hippocampal neurons, 7,8-DHF increases PLP in a PDXP-dependent manner. These findings validate PDXP as a druggable target. Of note, 7,8-DHF is a well-studied molecule in brain disorder models, although its mechanism of action is actively debated. Our discovery of 7,8-DHF as a PDXP inhibitor offers novel mechanistic insights into the controversy surrounding 7,8-DHF-mediated effects in the brain.
Das exo/endo--lsomerenverhältnis Ja: Jb bei der bekannten [2 + 2]-Cycloaddition von Styrol an 1,2-Cyclohexadien (2) wurde als tempcraturabhingiaaefunden. Der Einsatz von (Z)-Dcutcriostyrollicfene den Beweis der Zweistufiakeit dieser Reaktion, und das Diradikal 4 wird als wahrscheinlichste Zwischenstufe anaesehen. Erhitzen von Jb auf 140-170°C führte zur Binstellung des thermodynamischen Gleichgewichts mit Ja (Ja:3b = 93:7), wobei wieder das Diradikal4 als Zwischenstufe fungieren dürfte. Mit Hilfe kinetischer Messungen ermittelte man die Aktivierungsparameter für das System Ja~ 3b. - Aus 2 und den Abfangreagenzien p-Methoxystyrol, 1,1-Diphenylethylen sowie 1-Phenylpropen gingen mit bescheidenen Ausbeuten die Titelverbindungen 6a, b, 7 bzw. 8 hervor. Analoa zu 2 wurde sein l-Methylderivat 13 aus 6,6-Dibrom-1-methylbicyclo[3.1.0]hexan (9) durch Methyllithium freigesetzt. In Gegenwart von Styrol entstand neben den Abfanaprodukten 14a, b auch das Dimere 12 von lJ. - Die 1H-NMR-Spektren der Titelverbindungen belegen eine starre Halbsesselkonformation des Cyclohexentcils mit äquatorial anellienem Cyclobutanring.
7-Azatetracyclo[4.1.0.0<sup>2,4</sup>.0<sup>3,5</sup>]heptan - ein neues Valenzisomeres des Azepins
(1979)
No abstract available
Alzheimer's disease (AD) is a multifactorial disease and the most common form of dementia. There are no treatments to cure, prevent or slow down the progression of the disease. Natural products hold considerable interest for the development of preventive neuroprotectants to treat neurodegenerative disorders like AD, due to their low toxicity and general beneficial effects on human health with their anti-inflammatory and antioxidant features. In this work we describe regioselective synthesis of 7-O-ester hybrids of the flavonoid taxifolin with the phenolic acids cinnamic and ferulic acid, namely 7-O-cinnamoyltaxifolin and 7-O-feruloyltaxifolin. The compounds show pronounced overadditive neuroprotective effects against oxytosis, ferroptosis and ATP depletion in the murine hippocampal neuron HT22 cell model. Furthermore, 7-O-cinnamoyltaxifolin and 7-O-feruloyltaxifolin reduced LPS-induced neuroinflammation in BV-2 microglia cells as assessed by effects on the levels of NO, IL6 and TNFα. In all in vitro assays the 7-O-esters of taxifolin and ferulic or cinnamic acid showed strong overadditive activity, significantly exceeding the effects of the individual components and the equimolar mixtures thereof, which were almost inactive in all of the assays at the tested concentrations. In vivo studies confirmed this overadditive effect. Treatment of an AD mouse model based on the injection of oligomerized Aβ\(_{25-35}\) peptide into the brain to cause neurotoxicity and subsequently memory deficits with 7-O-cinnamoyltaxifolin or 7-O-feruloyltaxifolin resulted in improved performance in an assay for short-term memory as compared to vehicle and mice treated with the respective equimolar mixtures. These results highlight the benefits of natural product hybrids as a novel compound class with potential use for drug discovery in neurodegenerative diseases due to their pharmacological profile that is distinct from the individual natural components.
7-Thiatetracyclo[4.1.0.0\(^{2,4}\).0\(^{3,5}\)]heptan (Benzvalensulfid) - Synthese und Reaktionen
(1982)
No abstract available
The properties of 8-cyclopentyl-1,3-dipropylxanthine (DPCPX) as an antagonist ligand for A\(_1\) adenosirre receptors were examined and conipared with other radioligands for this receptor. DPCPX competitively antagonized both the inhibition of adenylate cyclase activity via A\(_1\) adenosirre receptors and the stimulationvia A\(_2\) adenosirre receptors. The K\(_i\)-values of this antagonism were 0.45 nM at the A\(_1\) receptor of rat fat cells, and 330 nM at the A\(_2\) receptor of human platelets, giving a more than 700-fold A\(_1\)-selectivity. A similar A\(_1\)-selectivity was determined in radioligand binding studies. Even at high concentrations, DPCPX did not significantly inhibit the soluble cAMPphosphodiesterase activity of human platelets. [\(^3\)H]DPCPX (105 Ci/mmol) bound in a saturable manner with high affinity to A\(_1\) receptors in membranes of bovine brain and heart, and rat brain and fat cells (K\(_D\) -values 50-190 pM). Its nonspecific binding was about 1% of total at K\(_D\) , except in bovine myocardial membranes (about 10%). Binding studies with bovine myocardial membranes allowed the analysis of both the high and low agonist affinity states of this receptor in a tissue with low receptor density. The binding properties of [\(^3\)H]DPCPX appear superior to those of other agonist and antagonist radioligands for the A\(_1\) receptor.
Das Sila-Dimetacrin (3a), ein Sila-Analogon des Psychopharmakons Dimetacrin (2), und sein N,N-Diethylderivat 3 b sowie sein 3-Chlorderivat 3 c wurden, von den o-Halogenanilinen 4 a- c ausgehend, über die teilweise unbekannten Stufen 5 a- c bis 10a- d synthetisiert, in ihren Eigenschaften beschrieben und in ihrer Struktur über Elementaranalysen, \(^1\)H-NMR- und Massenspektren sichergestellt. Die Synthese des Zwischenproduktes Bis(2-bromphenyl)amin (9a) konnte optimiert werden.
In den letzten Jahrzehnten ist die Anzahl der degenerativen Gelenkerkrankungen wie die Coxarthrose und somit die Zahl der zu implantierenden Hüfttotalendoprothesen stark gestiegen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, langfristige Ergebnisse zementierter Titanschaftprothesen in Bezug auf aseptische Lockerungen zu ermitteln. Von den in der Orthopädischen Universitätsklinik Würzburg implantierten Hüfttotalendoprothesen von Januar 1990 bis März 1992 konnten nach durchschnittlich 9 Jahren 110 Hüfttotalendoprothesen klinisch und radiologisch nachuntersucht werden. Zum Zeitpunkt der Kontrolluntersuchung hatten die Patienten ein mittleres Alter von 76 Jahren. In allen Fällen wurden Müller-Geradschaftprothesen mit einer Ti-6A1-7Nb-Legierung in matter Oberfläche, Biolox®-Keramik-Köpfe sowie Knochenzement Palacos-® verwendet. Es wurde bei 4 Hüft-TEPs wegen aseptischer Lockerung ein Prothesenwechsel durchgeführt. Das nachuntersuchte Patientengut wurde in 3 Gruppen eingeteilt. Gruppe A rekrutierte sich aus denjenigen Patienten, bei denen keine radiologischen Lockerungszeichen erkennbar waren. Die Patienten mit mehr als einem Lysesaum jedoch mit festem Sitz der Schaftprothese im Vergleich zu den postoperativen Röntgenbildern wurden der Gruppe B zugeordnet. Letztendlich bildeten die Patienten mit ausgeprägten Lockerungszeichen bzw. vollständig gelockerte Prothesen die Gruppe C. Der Harris-Hip-Score der Gruppe A mit 85 ( 13) Punkten und der Gruppe B mit 86 ( 14) Punkten zeigte gute Ergebnisse. Der Harris-Score lag in der Gruppe C bei 76 (± 5) Punkten und erreichte somit ein mäßiges Ergebnis. Im Vergleich zu den Gruppen A und B erwies sich diese Punktezahl als signifikant schlechter. Die Patienten mit ausgeprägten Lockerungszeichen waren signifikant jünger (im Mittel 6 Jahre) als die der Gruppe ohne Lockerungssäume. Ebenfalls fanden wir einen signifikanten Unterschied im Bezug auf das Körpergewicht, Körpergewicht im Verhältnis zu zementierter Schaftoberfläche und Harris-Score (88 vs. 75 kg; 1,5 vs. 1,0 kg/cm; 76 vs. 85). Für Geschlecht, Schaftgröße, Schaftart, Aktivität, heterotope Ossifikationen und Body-Maß-Index traf dies nicht zu. Unter Berücksichtigung der erhobenen Daten (Harris-Hüft-Score und Quotient des Körpergewichts zur zementierten Schaftoberfläche) sollte eine möglichst große Prothese implantiert werden, um das Körpergewicht auf eine große Schaftoberfläche zu verteilen. Insgesamt hat sich die zementierte Müller-Geradschaftprothese aus Titanlegierung bewährt, so dass sie für die Behandlung von Nickelallergiker zu empfehlen ist.
Jährliches Fachgespräch zu Sensornetzen der GI/ITG Fachgruppe Kommunikation und Verteilte Systeme, 16. - 17. September 2010, Universität Würzburg
High programmed cell death 1 ligand 1 (PD-L1) protein expression and copy number alterations (CNAs) of the corresponding genomic locus 9p24.1 in Hodgkin- and Reed–Sternberg cells (HRSC) have been shown to be associated with favourable response to anti-PD-1 checkpoint inhibition in relapsed/refractory (r/r) classical Hodgkin lymphoma (cHL). In the present study, we investigated baseline 9p24.1 status as well as PD-L1 and major histocompatibility complex (MHC) class I and II protein expression in 82 biopsies from patients with early stage unfavourable cHL treated with anti-PD-1-based first-line treatment in the German Hodgkin Study Group (GHSG) NIVAHL trial (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT03004833). All evaluated specimens showed 9p24.1 CNA in HRSC to some extent, but with high intratumoral heterogeneity and an overall smaller range of alterations than reported in advanced-stage or r/r cHL. All but two cases (97%) showed PD-L1 expression by the tumour cells in variable amounts. While MHC-I was rarely expressed in >50% of HRSC, MHC-II expression in >50% of HRSC was found more frequently. No obvious impact of 9p24.1 CNA or PD-L1 and MHC-I/II expression on early response to the highly effective anti-PD-1-based NIVAHL first-line treatment was observed. Further studies evaluating an expanded panel of potential biomarkers are needed to optimally stratify anti-PD-1 first-line cHL treatment.
France, Italy, and Spain are three Romance-speaking countries which – at least in Europe – have been affected to a very high degree by the consequences of the Corona pandemic. This paper examines discursive strategies on social media (Twitter and Facebook) by the three heads of government/state of the aforementioned countries – namely Emmanuel Macron (France), Giuseppe Conte (Italy), and Pedro Sánchez (Spain)- from a corpuslinguistic point of view. For this purpose, a corpus was created which contains all Twitter and Facebook messages posted by these heads of government/state from the beginning of February until the end of April 2020. By applying corpus-linguistic methods we find that all three politicians consciously use social media to sensitize, inform, and – in view of a dramatic pandemic situation – unite their respective populations behind them.
No abstract available
Stem cell therapy holds great promise for tissue regeneration and cancer treatment, although its efficacy is still inconclusive and requires further understanding and optimization of the procedures. Non-invasive cell tracking can provide an important opportunity to monitor in vivo cell distribution in living subjects. Here, using a combination of positron emission tomography (PET) and in vitro 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose ([18F]FDG) direct cell labelling, the feasibility of engrafted stem cell monitoring was tested in multiple animal species. Human mesenchymal stem cells (MSCs) were incubated with phosphate-buffered saline containing [18F]FDG for in vitro cell radiolabelling. The pre-labelled MSCs were administrated via peripheral vein in a mouse (n=1), rats (n=4), rabbits (n=4) and non-human primates (n=3), via carotid artery in rats (n=4) and non-human primates (n=3), and via intra-myocardial injection in rats (n=5). PET imaging was started 10 min after cell administration using a dedicated small animal PET system for a mouse and rats. A clinical PET system was used for the imaging of rabbits and non-human primates. After MSC administration via peripheral vein, PET imaging revealed intense radiotracer signal from the lung in all tested animal species including mouse, rat, rabbit, and non-human primate, suggesting administrated MSCs were trapped in the lung tissue. Furthermore, the distribution of the PET signal significantly differed based on the route of cell administration. Administration via carotid artery showed the highest activity in the head, and intra-myocardial injection increased signal from the heart. In vitro [18F]FDG MSC pre-labelling for PET imaging is feasible and allows non-invasive visualization of initial cell distribution after different routes of cell administration in multiple animal models. Those results highlight the potential use of that imaging approach for the understanding and optimization of stem cell therapy in translational research.
In der vorliegenden Arbeit wird über die Synthese, Struktur und katalytische Aktivität von borverbrückten Gruppe 4 Metallocenophanen berichtet, die als Katalysatoren in der Ziegler-Natta-artigen Olefinpolymerisation eingesetzt werden können. Neben den bereits bekannten [1]Borametallocenophanen wurden weitere Komplexe mit unterschiedlichen Substituenten, als auch die bislang unbekannten [2]Borametallocenophane synthetisiert und charakterisiert. Vergleichende Polymerisationsstudien einer Reihe von unterschiedlich substituierten [n]Borametallocenophanen (n = 1,2) wurden unter definierten Standardbedingungen durchgeführt, um einen möglichen Einfluss der am Boratom gebundenen Substituenten zu beobachten. Weitergehende Untersuchungen bezogen sich auf den Einfluss dieser Substituenten auf sterische und elektronische Einflüsse, die mit den Polymerisationsergebnissen korreliert wurden. Hierbei wurden die sterischen Einflüsse der verschiedenen Substituenten anhand der Kristallstrukturen festgemacht; elektronische Einflüsse sollten anhand von CO Schwingungen, die mittels Infrarotspektroskopie beobachtet werden können, von korrespondierenden Carbonylkomplexen und alternativ mittels 91Zr-NMR Spektroskopie untersucht werden.
We have recently demonstrated CXCR4 overexpression in vestibular schwannomas (VS). This study investigated the feasibility of CXCR4-directed positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) imaging of VS using the radiolabeled chemokine ligand [\(^{68}\)Ga]Pentixafor.
Methods: 4 patients with 6 primarily diagnosed or pre-treated/observed VS were enrolled. All subjects underwent [\(^{68}\)Ga]Pentixafor PET/CT prior to surgical resection. Images were analyzed visually and semi-quantitatively for CXCR4 expression including calculation of tumor-to-background ratios (TBR). Immunohistochemistry served as standard of reference in three patients.
Results: [\(^{68}\)Ga]Pentixafor PET/CT was visually positive in all cases. SUV\(_{mean}\) and SUV\(_{max}\) were 3.0 ± 0.3 and 3.8 ± 0.4 and TBR\(_{mean}\) and TBR\(_{max}\) were 4.0 ± 1.4 and 5.0 ± 1.7, respectively. Histological analysis confirmed CXCR4 expression in tumors.
Conclusion: Non-invasive imaging of CXCR4 expression using [\(^{68}\)Ga]Pentixafor PET/CT of VS is feasible and could prove useful for in vivo assessment of CXCR4 expression.
Chemokine (C-X-C motif) receptor 4 (CXCR4) is a key factor for tumor growth and metastasis in several types of human cancer including multiple myeloma (MM). Proof-of-concept of CXCR4-directed radionuclide therapy in MM has recently been reported. This study assessed the diagnostic performance of the CXCR4-directed radiotracer [\(^{68}\)Ga]Pentixafor in MM and a potential role for stratifying patients to CXCR4-directed therapies.
Thirty-five patients with MM underwent [\(^{68}\)Ga]Pentixafor-PET/CT for evaluation of eligibility for endoradiotherapy. In 19/35 cases, [\(^{18}\)F]FDG-PET/CT for correlation was available. Scans were compared on a patient and on a lesion basis. Tracer uptake was correlated with standard clinical parameters of disease activity.
[\(^{68}\)Ga]Pentixafor-PET detected CXCR4-positive disease in 23/35 subjects (66%). CXCR4-positivity at PET was independent from myeloma subtypes, cytogenetics or any serological parameters and turned out as a negative prognostic factor. In the 19 patients in whom a comparison to [\(^{18}\)F]FDG was available, [\(^{68}\)Ga]Pentixafor-PET detected more lesions in 4/19 (21%) subjects, [\(^{18}\)F]FDG proved superior in 7/19 (37%). In the remaining 8/19 (42%) patients, both tracers detected an equal number of lesions. [\(^{18}\)F]FDG-PET positivity correlated with [\(^{68}\)Ga]Pentixafor-PET positivity (p=0.018).
[\(^{68}\)Ga]Pentixafor-PET provides further evidence that CXCR4 expression frequently occurs in advanced multiple myeloma, representing a negative prognostic factor and a potential target for myeloma specific treatment. However, selecting patients for CXCR4 directed therapies and prognostic stratification seem to be more relevant clinical applications for this novel imaging modality, rather than diagnostic imaging of myeloma.
We present herein an in‐depth study of complexes in which a molecule containing a boron‐boron triple bond is bound to tellurate cations. The analysis allows the description of these salts as true π complexes between the B−B triple bond and the tellurium center. These complexes thus extend the well‐known Dewar‐Chatt‐Duncanson model of bonding to compounds made up solely of p block elements. Structural, spectroscopic and computational evidence is offered to argue that a set of recently reported heterocycles consisting of phenyltellurium cations complexed to diborynes bear all the hallmarks of \(\pi\)‐complexes in the \(\pi\)‐complex/metallacycle continuum envisioned by Joseph Chatt. Described as such, these compounds are unique in representing the extreme of a metal‐free continuum with conventional unsaturated three‐membered rings (cyclopropenes, azirenes, borirenes) occupying the opposite end.
Das Multiple Myelom ist eine hämatologische Erkrankung, die durch die Proliferation von Plasmazellen und die Produktion von Antikörpern oder deren Leichtketten gekennzeichnet ist. Eine frühe Diagnosestellung durch Detektion sowohl intra- als auch extramedullärer Manifestationen ist für die Einleitung einer effektiven Therapie von entscheidender Bedeutung. Ebenso bedeutsam ist ein wirksames Therapiemonitoring. Wichtige diagnostische Modalitäten sind bei beiden Fragestellungen tomografische, bildgebende Verfahren. Hierbei wurde die Effektivität der 18F-FDG-PET/CT im Rahmen der Diagnose, des Stagings und der Prognoseabschätzung bereits nachgewiesen. Dennoch ist ihr klinischer Nutzen durch die geringe Sensitivität bei Detektion von diffusem Knochenmarksbefall und Vorliegen sowohl falsch positiver als auch falsch negativer Befunde limitiert.
Die vorliegende Arbeit hat untersucht, ob der aminosäurebasierte Tracer 11C-MET über spezifische Eigenschaften verfügt, die eine höhere Sensitivität und Spezifität in der Detektion von Myelomzellen ermöglichen und ob der Radioligand dem etablierten Glukoseanalogon 18F-FDG überlegen ist. Hierfür wurden drei etablierte humane Myelomzelllinien, sowohl nativ als auch nach 48-stündiger Therapie mit dem Proteasominhibitor Carfilzomib, mit 18F-FDG und 11C-MET inkubiert und mithilfe eines Gammastrahlungszählers beurteilt. Zudem wurde untersucht, ob die Traceraufnahme mit spezifischen Charakteristika der Tumorbiologie korreliert. So wurde die Oberflächenexpression von CD138 und CXCR4, die intrazelluläre Expression der Leichtketten κ/λ und die Proliferation der Zelllinien mittels Durchflusszytometrie vor und nach Behandlung mit Carfilzomib eruiert.
Die unbehandelten Zellen zeigten, verglichen zu 18F-FDG, bereits nach kürzester Inkubationsdauer eine 3-3,5-fach höhere 11C-MET Retention. Weiterhin zeigte sich die 11C-MET-Aufnahme nach Behandlung aller Zellreihen insgesamt marginal höher als die 18F-FDG-Aufnahme, während die Reduktion der 11C-MET-Anreicherung im prä- zu posttherapeutischen Vergleich für alle drei Zelllinien signifikant war.
Eine mögliche Erklärung für diese Beobachtungen liefert die Myelombiologie: eine erhöhte Aufnahme der radioaktiv markierten Aminosäure durch MM-Zellen könnte durch eine Zunahme der Zellproliferation und insbesondere durch eine Steigerung der Proteinsynthese im Rahmen der überschießenden Produktion von M-Protein bedingt sein. In Zusammenschau könnte 11C-MET mit höherer Sensitivität Myelommanifestationen detektieren, wodurch ggf. Läsionen mit geringem Metabolismus dargestellt und eine bessere Beurteilung des Krankheitspogresses erfolgen könnte. Zudem bietet für den klinischen Einsatz die – verglichen zu 18F-FDG – größere Differenz der 11C-MET-Retention zwischen prä- und posttherapeutischer Messung die Möglichkeit einer besseren Beurteilbarkeit des Therapieansprechens. 11C-MET birgt ggf. das Potential auch minimale aktive Restherde zu detektieren und damit Patienten einem individualisierten Therapiekonzept zuzuführen.
Ein Zusammenhang zwischen den untersuchten Biomarkern und der 11C-MET Retention bzw. deren Abnahme nach Behandlung konnte nicht gezeigt werden. Somit sollten für 11C-MET andere Biomarker herangezogen werden, um diese mit der Bildgebung zu korrelieren und zu bewerten.
\(^{11}\)C-methionine-PET in multiple myeloma: a combined study from two different institutions
(2017)
\(^{11}\)C-methionine (MET) has recently emerged as an accurate marker of tumor burden and disease activity in patients with multiple myeloma (MM). This dual-center study aimed at further corroboration of the superiority of MET as positron emission tomography (PET) tracer for staging and re-staging MM, as compared to \(^{18}\)F-2`-deoxy-2`-fluoro-D-glucose (FDG).
78 patients with a history of solitary plasmacytoma (n=4), smoldering MM (SMM, n=5), and symptomatic MM (n=69) underwent both MET- and FDG-PET/computed tomography (CT) at the University Centers of Würzburg, Germany and Navarra, Spain. Scans were compared on a patient and on a lesion basis. Inter-reader agreement was also evaluated. In 2 patients, tumor biopsies for verification of discordant imaging results were available.
MET-PET detected focal lesions (FL) in 59/78 subjects (75.6%), whereas FDG-PET/CT showed lesions in only 47 patients (60.3%; p<0.01), accordingly disease activity would have been missed in 12 patients. Directed biopsies of discordant results confirmed MET-PET/CT results in both cases.
MET depicted more FL in 44 patients (56.4%; p<0.01), whereas in two patients (2/78), FDG proved superior. In the remainder (41.0%, 32/78), both tracers yielded comparable results. Inter-reader agreement for MET was higher than for FDG (κ = 0.82 vs κ = 0.72).
This study demonstrates higher sensitivity of MET in comparison to standard FDG to detect intra- and extramedullary MM including histologic evidence of FDG-negative, viable disease exclusively detectable by MET-PET/CT. MET holds the potential to replace FDG as functional imaging standard for staging and re-staging of MM.
Multiple myeloma (MM) remains an essentially incurable hematologic malignancy. However, new treatment modalities and novel drugs have been introduced and thus additional tools for therapy monitoring are increasingly needed. Therefore, we evaluated the radiotracers \(^{11}\)C-Methionine (paraprotein-biosynthesis) and \(^{18}\)F-FDG (glucose-utilization) for monitoring response to anti-myeloma-therapy and outcome prediction. Influence of proteasome-inhibition on radiotracer-uptake of different MM cell-lines and patient-derived CD138\(^{+}\) plasma cells was analyzed and related to tumor-biology. Mice xenotransplanted with MM. 1S tumors underwent MET- and FDG-\(\mu\)PET. Tumor-to-background ratios before and after 24 h, 8 and 15 days treatment with bortezomib were correlated to survival. Treatment reduced both MET and FDG uptake; changes in tracer-retention correlated with a switch from high to low CD138-expression. In xenotransplanted mice, MET-uptake significantly decreased by 30-79% as early as 24 h after bortezomib injection. No significant differences were detected thus early with FDG. This finding was confirmed in patient-derived MM cells. Importantly, early reduction of MET-but not FDG-uptake correlated with improved survival and reduced tumor burden in mice. Our results suggest that MET is superior to FDG in very early assessment of response to anti-myeloma-therapy. Early changes in MET-uptake have predictive potential regarding response and survival. MET-PET holds promise to individualize therapies in MM in future.
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Background
\(^{177}\)Lu is used in peptide receptor radionuclide therapies for the treatment of neuroendocrine tumors. Based on the recent literature, SST2 antagonists are superior to agonists in tumor uptake. The compound OPS201 is the novel somatostatin antagonist showing the highest SST2 affinity. The aim of this study was to measure the in vivo biodistribution and dosimetry of \(^{177}\)Lu-OPS201 in five anesthetized Danish Landrace pigs as an appropriate substitute for humans to quantitatively assess the absorbed doses for future clinical applications.
Results
\(^{177}\)Lu-OPS201 was obtained with a specific activity ranging from 10 to 17 MBq/μg. Prior to administration, the radiochemical purity was measured as s > 99.7 % in all cases. After injection, fast clearance of the compound from the blood stream was observed. Less than 5 % of the injected activity was presented in blood 10 min after injection. A series of SPECT/CT and whole-body scans conducted until 10 days after intravenous injection showed uptake mostly in the liver, spine, and kidneys. There was no visible uptake in the spleen. Blood samples were taken to determine the time-activity curve in the blood. Time-activity curves and time-integrated activity coefficients were calculated for the organs showing visible uptake. Based on these data, the absorbed organ dose coefficients for a 70-kg patient were calculated with OLINDA/EXM. For humans after an injection of 5 GBq \(^{177}\)Lu-OPS201, the highest predicted absorbed doses are obtained for the kidneys (13.7 Gy), the osteogenic cells (3.9 Gy), the urinary bladder wall (1.8 Gy), and the liver (1.0 Gy). No metabolites of 177Lu-OPS201 were found by radio HPLC analysis. None of the absorbed doses calculated will exceed organ toxicity levels.
Conclusions
The \(^{177}\)Lu-OPS201 was well tolerated and caused no abnormal physiological or behavioral signs. In vivo distributions and absorbed doses of pigs are comparable to those observed in other publications. According to the biodistribution data in pigs, presented in this work, the expected radiation exposure in humans will be within the acceptable range.
\(^{11}\)C-methionine (\(^{11}\)C-MET) is a new positron emission tomography (PET) tracer for the assessment of disease activity in multiple myeloma (MM) patients, with preliminary data suggesting higher sensitivity and specificity than \(^{18}\)F-fluorodeoxyglucose (\(^{18}\)F-FDG). However, the value of tumor burden biomarkers has yet to be investigated. Our goals were to corroborate the superiority of \(^{11}\)C-MET for MM staging and to compare its suitability for the assessment of metabolic tumor burden biomarkers in comparison to \(^{18}\)F-FDG. Twenty-two patients with newly diagnosed, treatment-naïve symptomatic MM who had undergone \(^{11}\)C-MET and \(^{18}\)F-FDG PET/CT were evaluated. Standardized uptake values (SUV) were determined and compared with total metabolic tumor volume (TMTV) for both tracers: total lesion glycolysis (TLG) and total lesion \(^{11}\)C-MET uptake (TLMU). PET-derived values were compared to Revised International Staging System (R-ISS), cytogenetic, and serologic MM markers such as M component, beta 2 microglobulin (B2M), serum free light chains (FLC), albumin, and lactate dehydrogenase (LDH). In 11 patients (50%), \(^{11}\)C-MET detected more focal lesions (FL) than FDG (p < 0.01). SUVmax, SUVmean, SUVpeak, TMTV, and TLMU were also significantly higher in \(^{11}\)C-MET than in \(^{18}\)F-FDG (p < 0.05, respectively). \(^{11}\)C-MET PET biomarkers had a better correlation with tumor burden (bone marrow plasma cell infiltration, M component; p < 0.05 versus p = n.s. respectively). This pilot study suggests that \(^{11}\)C-MET PET/CT is a more sensitive marker for the assessment of myeloma tumor burden than \(^{18}\)F-FDG. Its implications for prognosis evaluation need further investigation.
11C-Methionin (11C-MET) ist ein alternatives Radiopharmakon für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zur Beurteilung der Krankheitsaktivität bei Patient/-innen mit Multiplem Myelom (MM). Frühe Daten legen eine höhere Sensitivität und Spezifität als bei dem bisherigen Standardtracer 18F-Fluordesoxyglucose (18F-FDG) nahe. Es fehlen bislang jedoch Untersuchungen, welche die neuen, aus PET-Daten abgeleiteten Parameter „metabolic tumor volume“ (MTV) und „total lesion glycolysis / total lesion methionin uptake“ (TLG/TLMU) in diesen Vergleich miteinbeziehen. In früheren Studien konnte bereits eine prognostische Aussagekraft dieser neuen Imaging Parameter für die 18F-FDG-PET/CT gezeigt werden. Das Ziel dieser bizentrischen Studie war es, die sich im Rahmen bisheriger Studienergebnisse andeutende Überlegenheit von 11C-MET für das Staging des MM zu überprüfen und seine Eignung für die Bewertung von metabolischen Imaging Parametern im Vergleich zu 18F-FDG zu untersuchen.
Zweiundzwanzig Patient/-innen mit neu diagnostiziertem unbehandelten MM, davon 15 Patient/-innen des Universitätsklinikums Würzburg und sieben Patient/-innen der Clinica Universidad de Navarra in Pamplona, die eine doppelte PET/CT-Bildgebung unter Verwendung der beiden Tracer 11C-MET und 18F-FDG innerhalb eines Zeitraums von maximal 14 Tagen erhalten hatten, wurden retrospektiv durch den Doktoranden (Oliver Viering) sowie eine nuklearmedizinische Assistenzärztin (Maria I. Morales-Lozano) und im Anschluss durch je eine PET/CT-Expert/-in des Universitätsklinikums Würzburg (Constantin Lapa) und der Clinica Universidad de Navarra (Maria J. Garcia-Velloso) untersucht.
Hierfür wurden die 18F-FDG- und 11C-MET-PET/CT-Aufnahmen einer dreidimensionalen Analyse mit Hilfe des "PET/CT-Viewer Beth Israel for FIJI" unterzogen. Diese open source Software ermöglichte die Berechnung von SUVmean, SUVmax und SUVpeak sowie der neuen Imaging Biomarker MTV und TLG/TLMU. Die genannten PET-Parameter wurden mit klinischen und laborchemischen Parametern (Hämoglobin, Calcium, Kreatinin, CRP, β2-Mikroglobulin, Albumin, M-Gradient/M-Protein, Knochenmarkinfiltration, LDH, freier Leichtketten-quotient, R-ISS, zytogenetisches Risiko) korreliert, welche in früheren Studien als prognostisch relevante Parameter der Myelom-Erkrankung identifiziert worden waren.
Bei elf der 22 Patient/-innen (50 %) wurden mithilfe von 11C-MET mehr fokale Läsionen als mit 18F-FDG nachgewiesen (p < 0,01), daneben konnte bei einer größeren Zahl von Patient/-innen eine diffuse Knochenmarkinfiltration durch die malignen Plasmazellen identifiziert werden (11C-MET: 19, 18F-FDG: 12). Sowohl die SUV-Parameter (SUVmean, SUVmax und SUVpeak) als auch die neuen Imaging Parameter (TMTV und TLG/TLMU) waren bei der 11C-MET- signifikant höher als bei der 18F-FDG-PET/CT (p < 0,05).
In Bezug auf die neuen Imaging Parameter zeigten sich für 11C-MET häufiger signifikante Korrelationen mit den prognostisch relevanten klinischen und laborchemischen Parametern als für 18F-FDG. Bei TMTV konnten für die 11C-MET-PET/CT signifikante Korrelationen für β2-Mikroglobulin (p = 0,006), die M-Komponente (p = 0,003), den Grad der Knochenmarkinfiltration (p = 0,007) und das Serum-Hämoglobin (p = 0,016) gefunden werden, wohingegen sich bei 18F-FDG lediglich eine signifikante Korrelation für β2-Mikroglobulin (p = 0,044) zeigte. In Bezug auf die TLG/TLMU konnten bei 18F-FDG keine signifikanten Korrelationen zwischen TLG und den klinischen und laborchemischen Parametern nachgewiesen werden. Bei 11C-MET zeigten sich hingegen signifikante Korrelationen zwischen dem TLMU und der Kalzium-Konzentration im Serum (p = 0,028), dem β2-Mikroglobulin (p = 0,047), der M-Komponente (p = 0,033) und dem Grad der Knochenmarkinfiltration (p = 0,041).
Trotz zahlreicher Limitationen dieser Arbeit, wie etwa der geringen Patientenzahl und des retrospektiven Charakters der Auswertung bekräftigt auch diese Studie in Übereinstimmung mit den bisherigen Studienergebnissen, dass 11C-MET im Vergleich zu 18F-FDG ein sensitiverer Marker für die Beurteilung der Myelom-Tumorlast sein könnte. Eine Untersuchung der prognostischen Aussagekraft von 11C-MET in Bezug auf progressionsfreies- und Gesamtüberleben im Zuge der primären Bildgebung der Erkrankung war aufgrund der kurzen Nachbeobachtungszeit und der Heterogenität der Behandlung, welche die Patient/-innen im Anschluss an die Staging-Untersuchungen erhalten hatten, nicht möglich und muss im Rahmen zukünftiger, insbesondere prospektiver Studien weiter untersucht werden.
Prostate-specific membrane antigen (PSMA)-targeted PET imaging for prostate cancer with \(^{68}\)Ga-labeled compounds has rapidly become adopted as part of routine clinical care in many parts of the world. However, recent years have witnessed the start of a shift from \(^{68}\)Ga- to \(^{18}\)F-labeled PSMA-targeted compounds. The latter imaging agents have several key advantages, which may lay the groundwork for an even more widespread adoption into the clinic. First, facilitated delivery from distant suppliers expands the availability of PET radiopharmaceuticals in smaller hospitals operating a PET center but lacking the patient volume to justify an onsite \(^{68}\)Ge/\(^{68}\)Ga generator. Thus, such an approach meets the increasing demand for PSMA-targeted PET imaging in areas with lower population density and may even lead to cost-savings compared to in-house production. Moreover, \(^{18}\)F-labeled radiotracers have a higher positron yield and lower positron energy, which in turn decreases image noise, improves contrast resolution, and maximizes the likelihood of detecting subtle lesions. In addition, the longer half-life of 110 min allows for improved delayed imaging protocols and flexibility in study design, which may further increase diagnostic accuracy. Moreover, such compounds can be distributed to sites which are not allowed to produce radiotracers on-site due to regulatory issues or to centers without access to a cyclotron. In light of these advantageous characteristics, \(^{18}\)F-labeled PSMA-targeted PET radiotracers may play an important role in both optimizing this transformative imaging modality and making it widely available. We have aimed to provide a concise overview of emerging \(^{18}\)F-labeled PSMA-targeted radiotracers undergoing active clinical development. Given the wide array of available radiotracers, comparative studies are needed to firmly establish the role of the available \(^{18}\)F-labeled compounds in the field of molecular PCa imaging, preferably in different clinical scenarios.
Background
The emergence of antibiotic resistant bacteria in recent decades has highlighted the importance of developing new drugs to treat infections. However, in addition to the design of new drugs, the development of accurate preclinical testing methods is essential. In vivo imaging technologies such as bioluminescence imaging (BLI) or magnetic resonance imaging (MRI) are promising approaches. In a previous study, we showed the effectiveness of \(^{19}\)F MRI using perfluorocarbon (PFC) emulsions for detecting the site of Staphylococcus aureus infection. In the present follow-up study, we investigated the use of this method for in vivo visualization of the effects of antibiotic therapy.
Methods/Principal findings
Mice were infected with S. aureus Xen29 and treated with 0.9% NaCl solution, vancomycin or linezolid. Mock treatment led to the highest bioluminescence values during infection followed by vancomycin treatment. Counting the number of colony-forming units (cfu) at 7 days post-infection (p.i.) showed the highest bacterial burden for the mock group and the lowest for the linezolid group. Administration of PFCs at day 2 p.i. led to the accumulation of \(^{19}\)F at the rim of the abscess in all mice (in the shape of a hollow sphere), and antibiotic treatment decreased the \(^{19}\)F signal intensity and volume. Linezolid showed the strongest effect. The BLI, cfu, and MRI results were comparable.
Conclusions
\(^{19}\)F-MRI with PFCs is an effective non-invasive method for assessing the effects of antibiotic therapy in vivo. This method does not depend on pathogen specific markers and can therefore be used to estimate the efficacy of antibacterial therapy against a broad range of clinically relevant pathogens, and to localize sites of infection.
Im Rahmen dieser Arbeit sollten die Möglichkeiten der MR Tomographie erkundet werden bakterielle Infektionen im Zeitverlauf darzustellen. Genauer gesagt sollte das Potential der MR Tomographie anhand eines durch eine Infektion induzierten lokalisierten Abszesses unter Verwendung dreier unterschiedlicher MRT Methoden untersucht werden: Mittels nativem \(T_2\) Kontrast; der Verwendung von superparamagnetischen Eisenoxid Partieln (USPIO) als \(T_2^*\) Kontrastmittel; und dem Einsatz von Perfluorkarbonen (PFC) als \(^{19}F\) MRT Marker (siehe Kapitel 3).
Wie erwartet führte die durch die Infektion hervorgerufene Entzündung zu veränderten \(T_2\)-Zeiten, welche auf \(T_2\)-gewichteten MR Bildern eine Lokalisierung des Abszessbereiches erlauben. Jedoch eigneten sich diese Daten aufgrund der graduellen Änderung der \(T_2\)-Zeiten nicht, um eine klare Grenze zwischen Abszess und umliegendem Gewebe zu ziehen.
Superparamagnetische Eisenoxidpartikel andererseit haben als MRT Kontrastmittel bereits in den letzten Jahren ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt Entzündungen [53, 58, 64] darzustellen. Die Anreicherung dieser Partikel am Rande des Abszesses [53], wie sie auch in unseren MR Daten zu beobachten war, erlaubte eine relativ scharfe Abgrenzung gegenüber dem umgebenden Gewebe in der chronischen Phase der Infektion (Tag 9 p.i.). Hingegen genügte die nur sehr spärlichen Anreicherung von USPIO Partikeln in der akuten Phase der Infektion (Tag 3 p.i.) nicht für eine entsprechende Abgrenzung [58].
Aufgrund der sehr geringen biologischen Häufigkeit und den sehr kurzen Relaxationszeiten von endogenem Fluor eignen sich Perfluorkarbone als Markersubstanz in der MR Tomographie von biologischen Systemen. Insbesondere da PFC Emulsionen durch phagozytierende Zellen aufgenommen werden und im Bereich von Entzündungen akkumulieren [30, 59]. In dieser Arbeit konnte anhand der erhaltenen MRT Daten eine Akkumulation von Perfluorkarbonen nicht nur in der chronischen Phase, sondern auch in der akuten Phase nachgewiesen werden. Diese Daten erlauben somit zu allen untersuchten Zeitpunkten eine Abgrenzung zwischen Infektion und umliegenden Gewebe.
Aufgrund der besagten Vorteile wurden die Perfluorkarbone gewählt, um die Möglichkeiten der MR Tomographie zu testen, quantitative Informationen über die schwere der Infektion zu liefern. Als Referenz für die Bakterienbelastung wurden die Biolumineszenzbildgebung (BLI) [49, 50] und die Standardmethode zur Bestimmung der Bakterienbelastung cfu (koloniebildenden Einheiten) herangezogen. Eine Gegenüberstellung der zeitlichen Verläufe der durch die Biolumineszenzbildgebung und durch die cfu erhaltenen Daten liefert eine qualitative Übereinstimmung mit den durch die 19F MR Tomographie erhaltenen Daten. Dies trifft hierbei sowohl auf die über den gesamten Infektionsbereich hinweg summierten Signalamplituden, als auch auf das Volumen zu, in dem Fluor am Ort der Infektion akkumuliert wurde. Im Gegensatz zur Methode der cfu Bestimmung sind die MR Tomographie und die Biolumineszenzbildgebung nicht invasiv und erlauben die Verfolgung des Infektionsverlaufes an einem einzelnen Individuum. Hierzu benötigt, im Gegensatz zur MR Tomographie, die Methode der Biolumineszenzbildgebung jedoch einen speziellen Pathogenstamm. Darüber hinaus ist hervorzuheben, dass die MR Tomographie zudem die Möglichkeit bietet auch morphologische Informationen über den Infektionsbereich und seine Umgebung zu akquirieren.
Gerade weil jede dieser Methoden die mit der Infektion einhergehenden Prozesse aus einer leicht anderen Blickrichtung betrachtet, erscheint es sinnvoll diese etablierte Untersuchungsplattform bestehend aus MRT, BLI und cfu über die in dieser Arbeit bearbeitete Fragestellung hinaus näher zu untersuchen. Insbesondere der Aspekt inwieweit die drei Methoden sich gegenseitig ergänzen, könnte einen tieferen Einblick in die Wechselwirkung zwischen Pathogen und Wirt erlauben.
Auch wenn für die betrachtete Fragestellung bereits der hierdurchgeführte semiquanitative Ansatz zur Bestimmung der relativen Fluormengen am Ort der Infektion ausreichte, so ist doch im Allgemeinen wünschenswert probenbezogen die Sensitivität der Spule und damit die Güte der Spulenabstimmung zu bestimmen. Hierzu ist jedoch die Aufnahme von \(B_1\)-Karten unabdingbar und wird entsprechend im Kapitel 4 \(Bloch-Siegert B_1^+-Mapping\) näher addressiert. Der Schwerpunkt liegt hierbei, wie der Kapitelname bereits andeutet, auf der Bloch-Siegert Methode, die insbesondere in der präsentierten Implementierung in einer Turbo/ Multi Spin Echo Sequenz eine effiziente Nutzung der relativ langen \(T_\)2-Zeiten der Perfluorkarbone erlaubt. Da zudem die Bloch-Siegert-Methode eine rein phasenbasierte Methode ist, kann neben der aus den Daten erzeugten \(B_1\)-Karte zugleich ein unverfälschtes Magnitudenbild generiert werden, wodurch eine sehr effiziente Nutzung der vorhandenen Messzeit ermöglicht wird. Diese Eigenschaft ist insbesondere für \(^{19}F\) Bildgebung von besonderem Interesse, da hier für jede Messung, aufgrund der üblicherweise relativ geringen Konzentration an Fluoratomen, lange Messzeiten benötigt werden.
Zusammenfassend konnte anhand des untersuchten Tiermodells sowohl die Fähigkeit der MR Tomographie nachgewiesen werden Infektionen im Zeitverlauf darzustellen, als auch die Fähigkeit der MR Tomographie quantitative Informationen über den Verlauf der Infektion zu liefern. Desweiteren konnte eine Möglichkeit aufgezeigt werden, welche das Potential hat in vertretbarem Zeitrahmen auch in vivo B1+-Karten auf dem Fluorkanal zu erstellen und so einen zentralen Unsicherheitsfaktor, für Relaxometry und absolute Quantifizierung von \(^{19}F\) Daten in vivo, zu beseitigen.
Chemokine receptor-4 (CXCR4) has been reported to be overexpressed in glioblastoma (GBM) and to be associated with poor survival. This study investigated the feasibility of non-invasive CXCR4-directed imaging with positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) using the radiolabelled chemokine receptor ligand \(^{68}\)Ga-Pentixafor.
15 patients with clinical suspicion on primary or recurrent glioblastoma (13 primary, 2 recurrent tumors) underwent \(^{68}\)Ga-Pentixafor-PET/CT for assessment of CXCR4 expression prior to surgery. O-(2-\(^{18}\)F-fluoroethyl)-L-tyrosine (\(^{18}\)F-FET) PET/CT images were available in 11/15 cases and were compared visually and semi-quantitatively (SUV\(_{max}\), SUV\(_{mean}\)). Tumor-to-background ratios (TBR) were calculated for both PET probes. \(^{68}\)Ga-Pentixafor-PET/CT results were also compared to histological CXCR4 expression on neuronavigated surgical samples.
\(^{68}\)Ga-Pentixafor-PET/CT was visually positive in 13/15 cases with SUV\(_{mean}\) and SUV\(_{max}\) of 3.0±1.5 and 3.9±2.0 respectively. Respective values for \(^{18}\)F-FET were 4.4±2.0 (SUV\(_{mean}\)) and 5.3±2.3 (SUV\(_{max}\)). TBR for SUV\(_{mean}\) and SUV\(_{max}\) were higher for \(^{68}\)Ga-Pentixafor than for \(^{18}\)F-FET (SUV\(_{mean}\) 154.0±90.7 vs. 4.1±1.3; SUV\(_{max}\) 70.3±44.0 and 3.8±1.2, p<0.01), respectively. Histological analysis confirmed CXCR4 expression in tumor areas with high \(^{68}\)Ga-Pentixafor uptake; regions of the same tumor without apparent \(^{68}\)Ga-Pentixafor uptake showed no or low receptor expression.
In this pilot study, \(^{68}\)Ga-Pentixafor retention has been observed in the vast majority of glioblastoma lesions and served as readout for non-invasive determination of CXCR4 expression. Given the paramount importance of the CXCR4/SDF-1 axis in tumor biology, \(^{68}\)Ga-Pentixafor-PET/CT might prove a useful tool for sensitive, non-invasive in-vivo quantification of CXCR4 as well as selection of patients who might benefit from CXCR4-directed therapy.
A cyclic (alkyl)(amino)carbene (CAAC) has been shown to react with a covalent azide similar to the Staudinger reaction. The reaction of \(^{Me}\)CAAC with trimethylsilyl azide afforded the N‐silylated 2‐iminopyrrolidine (\(^{Me}\)CAAC=NSiMe\(_{3}\)), which was fully characterized. This compound undergoes hydrolysis to afford the 2‐iminopyrrolidine and trimethylsiloxane which co‐crystallize as a hydrogen‐bonded adduct. The N‐silylated 2‐iminopyrrolidine was used to transfer the novel pyrrolidine‐2‐iminato ligand onto both main‐group and transition‐metal centers. The reaction of the tetrabromodiborane bis(dimethyl sulfide) adduct with two equivalents of \(^{Me}\)CAAC=NSiMe\(_{3}\) afforded the disubstituted diborane. The reaction of \(^{Me}\)CAAC=NSiMe\(_{3}\) with TiCl\(_{4}\) and CpTiCl\(_{3}\) afforded \(^{Me}\)CAAC=NTiCl\(_{3}\) and \(^{Me}\)CAAC=NTiCl\(_{2}\)Cp, respectively.
Context: Patients with primary adrenal insufficiency (PAI) or congenital adrenal hyperplasia (CAH) are at a high risk of adrenal crisis (AC). Glucocorticoid sensitivity is at least partially genetically determined by polymorphisms of the glucocorticoid receptor (GR).
Objectives: To determine if a number of intercurrent illnesses and AC are associated with the GR gene polymorphism \(Bcl\)I in patients with PAI and CAH.
Design and patients: This prospective, longitudinal study over 37.7 ± 10.1 months included 47 PAI and 25 CAH patients. During the study period, intercurrent illness episodes and AC were documented.
Results: The study period covered 223 patient years in which 21 AC occurred (9.4 AC/100 pat years). There were no significant differences between \(Bcl\)I polymorphisms (CC (n=29), CG (n=34) and GG (n=9)) regarding BMI, hydrocortisone equivalent daily dose and blood pressure. We did not find a difference in the number of intercurrent illnesses/patient year among \(Bcl\)I polymorphisms (CC (1.5±1.4/pat year), CG (1.2±1.2/pat year) and GG (1.6±2.2/pat year)). The occurrence of AC was not significantly different among the homozygous (GG) genotype (32.5 AC/100 pat years), the CC genotype (6.7 AC/100 pat years) and the CG genotype (4.9 AC/100 pat years). Concomitant hypothyroidism was the highest in the GG genotype group (5/9), compared to others (CC (11/29) and CG (11/34)).
Conclusions: Although sample sizes were relatively small and results should be interpreted with caution, this study suggests that the GR gene polymorphism \(Bcl\)I may not be associated with the frequencies of intercurrent illnesses and AC.
Chlamydia trachomatis (Ct) is an obligate intracellular human pathogen. It causes blinding trachoma and sexually transmitted disease such as chlamydia, pelvic inflammatory disease and lymphogranuloma venereum. Ct has a unique biphasic development cycle and replicates in an intracellular vacuole called inclusion. Normally it has two forms: the infectious form, elementary body (EB); and the non-infectious form, reticulate body (RB). Ct is not easily amenable to genetic manipulation. Hence, to understand the infection process, it is crucial to study how the metabolic activity of Ct exactly evolves in the host cell and what roles of EB and RB play differentially in Ct metabolism during infection. In addition, Ct was found regularly coinfected with other pathogens in patients who got sexually transmitted diseases (STDs). A lack of powerful methods to culture Ct outside of the host cell makes the detailed molecular mechanisms of coinfection difficult to study.
In this work, a genome-scale metabolic model with 321 metabolites and 277 reactions was first reconstructed by me to study Ct metabolic adaptation in the host cell during infection. This model was calculated to yield 84 extreme pathways, and metabolic flux strength was then modelled regarding 20hpi, 40hpi and later based on a published proteomics dataset. Activities of key enzymes involved in target pathways were further validated by RT-qPCR in both HeLa229 and HUVEC cell lines. This study suggests that Ct's major active pathways involve glycolysis, gluconeogenesis, glycerolphospholipid biosynthesis and pentose phosphate pathway, while Ct's incomplete tricarboxylic acid cycle and fatty acid biosynthesis are less active. EB is more activated in almost all these carbohydrate pathways than RB. Result suggests the survival of Ct generally requires a lot of acetyl-CoA from the host. Besides, both EB and RB can utilize folate biosynthesis to generate NAD(P)H but may use different pathways depending on the demands of ATP. When more ATP is available from both host cell and Ct itself, RB is more activated by utilizing energy providing chemicals generated by enzymes associated in the nucleic acid metabolism. The forming of folate also suggests large glutamate consumption, which is supposed to be converted from glutamine by the glutamine-fructose-6-phosphate transaminase (glmS) and CTP synthase (pyrG).
Then, RNA sequencing (RNA-seq) data analysis was performed by me in a coinfection study. Metatranscriptome from patient RNA-seq data provides a realistic overview. Thirteen patient samples were collected and sequenced by our collaborators. Six male samples were obtained by urethral swab, and seven female samples were collected by cervicovaginal lavage. All the samples were Neisseria gonorrhoeae (GC) positive, and half of them had coinfection with Ct. HISAT2 and Stringtie were used for transcriptomic mapping and assembly respectively, and differential expression analysis by DESeq2, Ballgown and Cuffdiff2 are parallelly processed for comparison. Although the measured transcripts were not sufficient to assemble Ct's transcriptome, the differential expression of genes in both the host and GC were analyzed by comparing Ct positive group (Ct+) against Ct-uninfected group. The results show that in the Ct+ group, the host MHC class II immune response was highly induced. Ct infection is associated with the regulation of DNA methylation, DNA double-strand damage and ubiquitination. The analysis also shows Ct infection enhances host fatty acid beta oxidation, thereby inducing mROS, and the host responds to reduce ceramide production and glycolysis. The coinfection upregulates GC's own ion transporters and amino acid uptake, while it downregulates GC's restriction and modification systems. Meanwhile, GC has the nitrosative and oxidative stress response and also increases the ability for ferric uptake especially in the Ct+ group compared to Ct-uninfected group.
In conclusion, methods in bioinformatics were used here in analyzing the metabolism of Ct itself, and the responses of the host and GC respectively in a coinfection study with and without Ct. These methods provide metabolic and metatranscriptomic details to study Ct metabolism during infection and Ct associated coinfection in the human microbiota.
Clostridioides difficile is a bacterial species well known for its ability to cause C. difficile
infection (also known as CDI). The investigation of the role of this species in the human
gut has been so far dominated by a disease-centred perspective, focused on studying
C. difficile in relation to its associated disease.
In this context, the first aim of this thesis was to combine publicly available
metagenomic data to analyse the microbial composition of stool samples from patients
diagnosed with CDI, with a particular focus on identifying a CDI-specific microbial
signature.
However, similarly to many other bacterial species inhabiting the human gut, C.
difficile association with disease is not valid in absolute terms, as C. difficile can be
found also among healthy subjects. Further aims of this thesis were to 1) identify
potential C. difficile reservoirs by screening a wide range of habitats, hosts, body sites
and age groups, and characterize the biotic context associated with C. difficile
presence, and 2) investigate C. difficile within-species diversity and its toxigenic
potential across different age groups.
The first part of the thesis starts with the description of the concepts and
definitions used to identify bacterial species and within-species diversity, and then
proceeds to provide an overview of the bacterial species at the centre of my
investigation, C. difficile. The first Chapter includes a detailed description of the
discovery, biology and physiology of this clinically relevant species, followed by an
overview of the diagnostic protocols used in the clinical setting to diagnose CDI.
The second part of the thesis describes the methodology used to investigate
the questions mentioned above, while the third part presents the results of such
investigative effort. I first show that C. difficile could be found in only a fraction of the
CDI samples and that simultaneous colonization of multiple enteropathogenic species
able to cause CDI-like clinical manifestations is more common than previously
thought, raising concerns about CDI overdiagnosis. I then show that the CDIassociated
gut microbiome is characterized by a specific microbial signature,
distinguishable from the community composition associated with non-CDI diarrhea.
Beyond the nosocomial and CDI context, I show that while rarely found in adults, C.
difficile is a common member of the infant gut microbiome, where its presence is
associated with multiple indicators typical of a desirable healthy microbiome
development.
In addition, I describe C. difficile extensive carriage among asymptomatic
subjects, of all age groups and a potentially novel clade of C. difficile identified
exclusively among infants.
Finally, I discuss the limitations, challenges and future perspectives of my
investigation.
The role of regulatory T cells (Tregs) in bacterial sepsis remains controversial because antibody-mediated depletion experiments gave conflicting results. We employed DEREG mice (DEpletion of REGulatory T cells) and a caecal ligation and puncture model to elucidate the role of \(CD4^+Foxp3^+\) Tregs in sepsis. In DEREG mice natural Tregs can be visualized easily and selectively depleted by diphtheria toxin because the animals express the diphtheria toxin receptor and enhanced green fluorescent protein as a fusion protein under the control of the foxp3 locus. We confirmed rapid Treg-activation and an increased ratio of Tregs to Teffs in sepsis. Nevertheless, 24 h after sepsis induction, Treg-depleted and control mice showed equally strong inflammation, immune cell immigration into the peritoneum and bacterial dissemination. During the first 36 h of disease survival was not influenced by Treg-depletion. Later, however, only Treg-competent animals recovered from the insult. We conclude that the suppressive capacity of Tregs is not sufficient to control overwhelming inflammation and early mortality, but is a prerequisite for the recovery from severe sepsis.
Neben der Chemotherapie ist heutzutage auch die Hyperthermie-Behandlung eine wichtige Säule der antitumorösen Therapie. Während der sogenannten HIPEC Therapie (Hypertherme intraperitoneale Chemoperfusion) werden die beiden Arten der Therapieformen kombiniert und in der klinischen Praxis erfolgreich angewendet. Genauere Kenntnisse über die zu Grunde liegenden toxikologischen in-vitro Mechanismen könnten zu neuen Möglichkeiten in der klinischen Anwendung führen. In unserer Arbeit untersuchten wir verschiedenen Tumorzelllinien (HT29,CaCo-2,HCT116,HaCaT) in Kombination mit Cisplatin und Hyperthermie mit verschiedenen Methoden, wie zum Beispiel Mikrokerntest, Comet-Assay, Durchflusszytometrie, Vitalitätstest und mikroskopischen Analysen. Unsere Ergebnisse führten uns zu der Hypothese, dass Hyperthermie alleine zu einer sogenannte mitotic catastrophe führt und zum Absterben der Tumorzellen. Im Gegensatz dazu zeigten Tumorzellen, welche mit Cisplatin alleine oder auch in Kombination mit Hyperthermie nicht in die Mitose eintreten und daher nicht durch Apoptose in den Zelltod gehen.
Highlights
• The GLA variant S126G is not associated with Fabry symptoms in the presented case
• S126G has no effect on α-GAL A activity or Gb3 levels in this patient
• S126G sensory neurons show no electrophysiological abnormalities
Abstract
Fabry disease (FD) is a life-limiting disorder characterized by intracellular globotriaosylceramide (Gb3) accumulations. The underlying α-galactosidase A (α-GAL A) deficiency is caused by variants in the gene GLA. Variants of unknown significance (VUS) are frequently found in GLA and challenge clinical management. Here, we investigated a 49-year old man with cryptogenic lacunar cerebral stroke and the chance finding of the VUS S126G, who was sent to our center for diagnosis and initiation of a costly and life-long FD-specific treatment. We combined clinical examination with in vitro investigations of dermal fibroblasts (HDF), induced pluripotent stem cells (iPSC), and iPSC-derived sensory neurons. We analyzed α-GAL A activity in iPSC, Gb3 accumulation in all three cell types, and action potential firing in sensory neurons. Neurological examination and small nerve fiber assessment was normal except for reduced distal skin innervation. S126G iPSC showed normal α-GAL A activity compared to controls and no Gb3 deposits were found in all three cell types. Baseline electrophysiological characteristics of S126G neurons showed no difference compared to healthy controls as investigated by patch-clamp recordings. We pioneer multi-level cellular characterization of the VUS S126G using three cell types derived from a patient and provide further evidence for the benign nature of S126G in GLA, which is of great importance in the management of such cases in clinical practice.
Plexus injury often occurs after motor vehicle accidents and results in lifelong disability with severe neuropathic pain. Surgical treatment can partially restore motor functions, but sensory loss and neuropathic pain persist. Regenerative medicine concepts, such as cell replacement therapies for restoring dorsal root ganglia (DRG) function, set high expectations. However, up to now, it is unclear which DRG cell types are affected by nerve injury and can be targeted in regenerative medicine approaches.
This study followed the hypothesis that satellite glial cells (SGCs) might be a suitable endogenous cell source for regenerative medicine concepts in the DRG. SGCs originate from the same neural crest-derived cell lineage as sensory neurons, making them attractive for neural repair strategies in the peripheral nervous system. Our hypothesis was investigated on three levels of experimentation. First, we asked whether adult SGCs have the potential of sensory neuron precursors and can be reprogrammed into sensory neurons in vitro. We found that adult mouse DRG harbor SGC-like cells that can still dedifferentiate into progenitor-like cells. Surprisingly, expression of the early developmental transcription factors Neurog1 and Neurog2 was sufficient to induce neuronal and glial cell phenotypes. In the presence of nerve growth factor, induced neurons developed a nociceptor-like phenotype expressing functional nociceptor markers, such as the ion channels TrpA1, TrpV1 and NaV1.9. In a second set of experiments, we used a rat model for peripheral nerve injury to look for changes in the DRG cell composition. Using an unbiased deep learning-based approach for cell analysis, we found that cellular plasticity responses after nerve injury activate SGCs in the whole DRG. However, neither injury-induced neuronal death nor gliosis was observed. Finally, we asked whether a severe nerve injury changed the cell composition in the human DRG. For this, a cohort of 13 patients with brachial plexus injury was investigated. Surprisingly, in about half of all patients, the injury-affected DRG showed no characteristic DRG tissue. The complete entity of neurons, satellite cells, and axons was lost and fully replaced by mesodermal/connective tissue. In the other half of the patients, the basic cellular entity of the DRG was well preserved. Objective deep learning-based analysis of large-scale bioimages of the “intact” DRG showed no loss of neurons and no signs of gliosis.
This study suggests that concepts for regenerative medicine for restoring DRG function need at least two translational research directions: reafferentation of existing DRG units or full replacement of the entire multicellular DRG structure. For DRG replacement, SGCs of the adult DRG are an attractive endogenous cell source, as the multicellular DRG units could possibly be rebuilt by transdifferentiating neural crest-derived sensory progenitor cells into peripheral sensory neurons and glial cells using Neurog1 and Neurog2.
This thesis provides an edition and commentary of a manuscript discovered by Michael Stolberg in the archives of the central library in Zurich under the title “Mon aprendisage à l'Hôtel Dieu de Paris 1704.” (My apprenticeship at the Hôtel-Dieu de Paris 1704). The manuscript contains records of a midwifery student at the Hôtel-Dieu de Paris, an old hospital famous among others for its education in midwifery in the maternity ward. We read about managing different births, recipes for common remedies, direct questions answered by the maîtresse sage-femme, the leading midwife at the Hôtel-Dieu de Paris and more.
Although other accounts exist of the maternity ward at the Hôtel-Dieu de Paris, \(Mon\) \(Aprendisage\) is the first and only account from a midwife’s perspective that gives more than just instructions on obstetrical techniques. It takes us into the day-to-day experience of a woman as she progressed through her training at the Hôtel-Dieu.
Verstreut über den ganzen Text der Göttlichen Komödie kommen verschiedene geographische Namen vor, die sich auf Spanien beziehen. In mehreren dieser Fälle hat Dante die im wörtlichen Schriftsinn verwendeten toponymischen Zeichen als Elemente hermetisch wirkender Aussagen und damit offenbar als Indizien einer verborgenen Botschaft konzipiert. Zum Nachweis dieser These soll in den folgenden Betrachtungen erkundet werden, welche Funktion den im wissenschaftlichen Weltbild des Dichters verankerten spanischen Land- und Städtenamen in der Komposition des Epos zukommt. Damit möchte ich meinem Kollegen und Freund Gerhard Penzkofer für die vielen anregenden Gespräche danken, die wir – in den Jahren der gemeinsamen Tätigkeit in der Würzburger Romanistik – vor allem über cosas de España führen konnten. Da der vorliegende Band unter den von seiner Lehre inspirierten Leitbegriffen Kommunikation und Repräsentation steht, bietet es sich am Schluss an, die beiden Konzepte mit den vom Dichter diskutierten Termini sensus litteralis und sensus allegoricus in Beziehung zu setzen.
Surgical implantation of a biomaterial triggers foreign-body-induced fibrous encapsulation. Two major mechanisms of this complex physiological process are (I) chemotaxis of fibroblasts from surrounding tissue to the implant region, followed by (II) tissue remodeling. As an alternative to animal studies, we here propose a process-aligned \({in}\) \({vitro}\) test platform to investigate the material dependency of fibroblast chemotaxis and tissue remodeling mediated by material-resident macrophages.
Embedded in a biomimetic three-dimensional collagen hydrogel, chemotaxis of fibroblasts in the direction of macrophage-material-conditioned cell culture supernatant was analyzed by live cell imaging. A combination of statistical analysis with a complementary parameterized random walk model allowed quantitative and qualitative characterization of the cellular walk process. We thereby identified an increasing macrophage-mediated chemotactic potential ranking of biomaterials from glass over polytetrafluorethylene to titanium. To address long-term effects of biomaterial-resident macrophages on fibroblasts in a three-dimensional microenvironment, we further studied tissue remodeling by applying macrophage-material-conditioned medium on fibrous \({in}\) \({vitro}\) tissue models. A high correlation of the \({in}\) \({vitro}\) tissue model to state of the art \({in}\) \({vivo}\) study data was found. Titanium exhibited a significantly lower tissue remodeling capacity compared to polytetrafluorethylene. With this approach, we identified a material dependency of both chemotaxis and tissue remodeling processes, strengthening knowledge on their specific contribution to the foreign body reaction.
Measurements of ZZ production in the l(+)l(-)l'(+)l'(-) channel in proton-proton collisions at 13 TeV center-of-mass energy at the Large Hadron Collider are presented. The data correspond to 36.1 fb(-1) of collisions collected by the ATLAS experiment in 2015 and 2016. Here l and l ' stand for electrons or muons. Integrated and differential ZZ -> l(+)l(-)l'(+)l'(-) cross sections with Z -> l(+)l(-) candidate masses in the range of 66 GeV to 116 GeV are measured in a fiducial phase space corresponding to the detector acceptance and corrected for detector effects. The differential cross sections are presented in bins of twenty observables, including several that describe the jet activity. The integrated cross section is also extrapolated to a total phase space and to all standard model decays of Z bosons with mass between 66 GeV and 116 GeV, resulting in a value of 17.3 +/- 0.9 [+/- 0.6(start) +/- 0.5 (syst) +/- 0.6 (lumi)] pb. The measurements are found to be in good agreement with the standard model. A search for neutral triple gauge couplings is performed using the transverse momentum distribution of the leading Z boson candidate. No evidence for such couplings is found and exclusion limits are set on their parameters.
The signals that coordinate and control movement in vertebrates are transmitted from motoneurons (MNs) to their target muscle cells at neuromuscular junctions (NMJs). Human NMJs display unique structural and physiological features, which make them vulnerable to pathological processes. NMJs are an early target in the pathology of motoneuron diseases (MND). Synaptic dysfunction and synapse elimination precede MN loss suggesting that the NMJ is the starting point of the pathophysiological cascade leading to MN death. Therefore, the study of human MNs in health and disease requires cell culture systems that enable the connection to their target muscle cells for NMJ formation. Here, we present a human neuromuscular co-culture system consisting of induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived MNs and 3D skeletal muscle tissue derived from myoblasts. We used self-microfabricated silicone dishes combined with Velcro hooks to support the formation of 3D muscle tissue in a defined extracellular matrix, which enhances NMJ function and maturity. Using a combination of immunohistochemistry, calcium imaging, and pharmacological stimulations, we characterized and confirmed the function of the 3D muscle tissue and the 3D neuromuscular co-cultures. Finally, we applied this system as an in vitro model to study the pathophysiology of Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) and found a decrease in neuromuscular coupling and muscle contraction in co-cultures with MNs harboring ALS-linked SOD1 mutation. In summary, the human 3D neuromuscular cell culture system presented here recapitulates aspects of human physiology in a controlled in vitro setting and is suitable for modeling of MND.
Burns affect millions every year and a model to mimic the pathophysiology of such injuries in detail is required to better understand regeneration. The current gold standard for studying burn wounds are animal models, which are under criticism due to ethical considerations and a limited predictiveness. Here, we present a three-dimensional burn model, based on an open-source model, to monitor wound healing on the epidermal level. Skin equivalents were burned, using a preheated metal cylinder. The healing process was monitored regarding histomorphology, metabolic changes, inflammatory response and reepithelialization for 14 days. During this time, the wound size decreased from 25% to 5% of the model area and the inflammatory response (IL-1β, IL-6 and IL-8) showed a comparable course to wounding and healing in vivo. Additionally, the topical application of 5% dexpanthenol enhanced tissue morphology and the number of proliferative keratinocytes in the newly formed epidermis, but did not influence the overall reepithelialization rate. In summary, the model showed a comparable healing process to in vivo, and thus, offers the opportunity to better understand the physiology of thermal burn wound healing on the keratinocyte level.
A 3D printed model of the female pelvis for practical education of gynecological pelvic examination
(2022)
Background
Pelvic palpation is a core component of every Gynecologic examination. It requires vigorous training, which is difficult due to its intimate nature, leading to a need of simulation. Up until now, there are mainly models available for mere palpation which do not offer adequate visualization of the concerning anatomical structures. In this study we present a 3D printed model of the female pelvis. It can improve both the practical teaching of gynecological pelvic examination for health care professionals and the spatial understanding of the relevant anatomy.
Methods
We developed a virtual, simplified model showing selected parts of the female pelvis. 3D printing was used to create a physical model.
Results
The life-size 3D printed model has the ability of being physically assembled step by step by its users. Consequently, it improves teaching especially when combining it with commercial phantoms, which are built solely for palpation training. This is achieved by correlating haptic and visual sensations with the resulting feedback received.
Conclusion
The presented 3D printed model of the female pelvis can be of aid for visualizing and teaching pelvic anatomy and examination to medical staff. 3D printing provides the possibility of creating, multiplying, adapting and sharing such data worldwide with little investment of resources. Thus, an important contribution to the international medical community can be made for training this challenging examination.
To compare the effects of a 3‐week multimodal rehabilitation involving supervised high‐intensity interval training (HIIT) on female breast cancer survivors with respect to key variables of aerobic fitness, body composition, energy expenditure, cancer‐related fatigue, and quality of life to those of a standard multimodal rehabilitation program. A randomized controlled trial design was administered. Twenty‐eight women, who had been treated for cancer were randomly assigned to either a group performing exercise of low‐to‐moderate intensity (LMIE; n = 14) or a group performing high‐intensity interval training (HIIT; n = 14) as part of a 3‐week multimodal rehabilitation program. No adverse events related to the exercise were reported. Work economy improved following both HIIT and LMIE, with improved peak oxygen uptake following LMIE. HIIT reduced mean total body fat mass with no change in body mass, muscle or fat‐free mass (best P < 0.06). LMIE increased muscle and total fat‐free body mass. Total energy expenditure (P = 0.45) did not change between the groups, whereas both improved quality of life to a similar high extent and lessened cancer‐related fatigue. This randomized controlled study demonstrates that HIIT can be performed by female cancer survivors without adverse health effects. Here, HIIT and LMIE both improved work economy, quality of life and cancer‐related fatigue, body composition or energy expenditure. Since the outcomes were similar, but HIIT takes less time, this may be a time‐efficient strategy for improving certain aspects of the health of female cancer survivors.
The present study was designed to assess the psycho-physiological responses of physically untrained individuals to mobile-based multi-stimulating, circuit-like, multiple-joint conditioning (Circuit\(_{HIIT}\)) performed either once (1xCircuitHIIT) or twice (2xCircuit\(_{HIIT}\)) daily for 4 weeks. In this single-center, two-arm randomized, controlled study, 24 men and women (age: 25 ± 5 years) first received no training instructions for 4 weeks and then performed 4 weeks of either 1xCircuitHIIT or 2xCircuit\(_{HIIT}\) (5 men and 7 women in each group) daily. The 1xCircuitHIIT and 2xCircuit\(_{HIIT}\) participants carried out 90.7 and 85.7% of all planned training sessions, respectively, with average heart rates during the 6-min sessions of 74.3 and 70.8% of maximal heart rate. Body, fat and fat-free mass, and metabolic rate at rest did not differ between the groups or between time-points of measurement. Heart rate while running at 6 km⋅h\(^{-1}\) declined after the intervention in both groups. Submaximal and peak oxygen uptake, the respiratory exchange ratio and heart rate recovery were not altered by either intervention. The maximal numbers of push-ups, leg-levers, burpees, 45°-one-legged squats and 30-s skipping, as well as perception of general health improved in both groups. Our 1xCircuit\(_{HIIT}\) or 2xCircuit\(_{HIIT}\) interventions improved certain parameters of functional strength and certain dimensions of quality of life in young untrained individuals. However, they were not sufficient to enhance cardio-respiratory fitness, in particular peak oxygen uptake.
A cloned cytolytic determinant from the genome of Bacillus cereus GP-4 has been characterized at the molecular Ievel. Nucleotide sequence determination revealed the presence of two open reading frames. 8oth open reading frames were found by deletion and complementation analysis to be necessary for expression of the hemolytic phenotype by Bacillus subtilis and Escherichia coli hosts. The 5' open reading frame was found to be nearly identical to a recently reported phospholipase C gene derived from a mutant B. cereus strain which overexpresses the respective protein, and it conferred a lecithinase-positive phenotype to the B. subtilis host. The 3' open reading frame encoded a sphingomyelinase. The two tandemly encoded activities, phospholipase C and sphingomyelinase, constitute a biologically functional cytolytic determinant of B. cereus termed cereolysin AB.
Deafness, the most frequent sensory deficit in humans, is extremely heterogeneous with hundreds of genes involved. Clinical and genetic analyses of an extended consanguineous family with pre-lingual, moderate-to-profound autosomal recessive sensorineural hearing loss, allowed us to identify CLRN2, encoding a tetraspan protein, as a new deafness gene. Homozygosity mapping followed by exome sequencing identified a 14.96 Mb locus on chromosome 4p15.32p15.1 containing a likely pathogenic missense variant in CLRN2 (c.494C > A, NM_001079827.2) segregating with the disease. Using in vitro RNA splicing analysis, we show that the CLRN2 c.494C > A variant leads to two events: (1) the substitution of a highly conserved threonine (uncharged amino acid) to lysine (charged amino acid) at position 165, p.(Thr165Lys), and (2) aberrant splicing, with the retention of intron 2 resulting in a stop codon after 26 additional amino acids, p.(Gly146Lysfs*26). Expression studies and phenotyping of newly produced zebrafish and mouse models deficient for clarin 2 further confirm that clarin 2, expressed in the inner ear hair cells, is essential for normal organization and maintenance of the auditory hair bundles, and for hearing function. Together, our findings identify CLRN2 as a new deafness gene, which will impact future diagnosis and treatment for deaf patients.
Evolution has endowed the lung with exceptional design providing a large surface area for gas exchange area (ca. 100 m\(^{2}\)) in a relatively small tissue volume (ca. 6 L). This is possible due to a complex tissue architecture that has resulted in one of the most challenging organs to be recreated in the lab. The need for realistic and robust in vitro lung models becomes even more evident as causal therapies, especially for chronic respiratory diseases, are lacking. Here, we describe the Cyclic In VItro Cell-stretch (CIVIC) “breathing” lung bioreactor for pulmonary epithelial cells at the air-liquid interface (ALI) experiencing cyclic stretch while monitoring stretch-related parameters (amplitude, frequency, and membrane elastic modulus) under real-time conditions. The previously described biomimetic copolymeric BETA membrane (5 μm thick, bioactive, porous, and elastic) was attempted to be improved for even more biomimetic permeability, elasticity (elastic modulus and stretchability), and bioactivity by changing its chemical composition. This biphasic membrane supports both the initial formation of a tight monolayer of pulmonary epithelial cells (A549 and 16HBE14o\(^{-}\)) under submerged conditions and the subsequent cell-stretch experiments at the ALI without preconditioning of the membrane. The newly manufactured versions of the BETA membrane did not improve the characteristics of the previously determined optimum BETA membrane (9.35% PCL and 6.34% gelatin [w/v solvent]). Hence, the optimum BETA membrane was used to investigate quantitatively the role of physiologic cyclic mechanical stretch (10% linear stretch; 0.33 Hz: light exercise conditions) on size-dependent cellular uptake and transepithelial transport of nanoparticles (100 nm) and microparticles (1,000 nm) for alveolar epithelial cells (A549) under ALI conditions. Our results show that physiologic stretch enhances cellular uptake of 100 nm nanoparticles across the epithelial cell barrier, but the barrier becomes permeable for both nano- and micron-sized particles (100 and 1,000 nm). This suggests that currently used static in vitro assays may underestimate cellular uptake and transbarrier transport of nanoparticles in the lung.
Chronic respiratory diseases are among the leading causes of death worldwide, but only symptomatic therapies are available for terminal illness. This in part reflects a lack of biomimetic in vitro models that can imitate the complex environment and physiology of the lung. Here, a copolymeric membrane consisting of poly(ε‐)caprolactone and gelatin with tunable properties, resembling the main characteristics of the alveolar basement membrane is introduced. The thin bioinspired membrane (≤5 μm) is stretchable (up to 25% linear strain) with appropriate surface wettability and porosity for culturing lung epithelial cells under air–liquid interface conditions. The unique biphasic concept of this membrane provides optimum characteristics for initial cell growth (phase I) and then switch to biomimetic properties for cyclic cell‐stretch experiments (phase II). It is showed that physiologic cyclic mechanical stretch improves formation of F‐actin cytoskeleton filaments and tight junctions while non‐physiologic over‐stretch induces cell apoptosis, activates inflammatory response (IL‐8), and impairs epithelial barrier integrity. It is also demonstrated that cyclic physiologic stretch can enhance the cellular uptake of nanoparticles. Since this membrane offers considerable advantages over currently used membranes, it may lead the way to more biomimetic in vitro models of the lung for translation of in vitro response studies into clinical outcome.
Blood vessel organoids are an important in vitro model to understand the underlying mechanisms of human blood vessel development and for toxicity testing or high throughput drug screening. Here we present a novel, cost-effective, and easy to manufacture vascular organoid model. To engineer the organoids, a defined number of human induced pluripotent stem cells are seeded in non-adhesive agarose coated wells of a 96-well plate and directed towards a lateral plate mesoderm fate by activation of Wnt and BMP4 signaling. We observe the formation of a circular layer of angioblasts around days 5–6. Induced by VEGF application, CD31\(^+\) vascular endothelial cells appear within this vasculogenic zone at approximately day 7 of organoid culture. These cells arrange to form a primitive vascular plexus from which angiogenic sprouting is observed after 10 days of culture. The differentiation outcome is highly reproducible, and the size of organoids is scalable depending on the number of starting cells. We observe that the initial vascular ring forms at the interface between two cell populations. The inner cellular compartment can be distinguished from the outer by the expression of GATA6, a marker of lateral plate mesoderm. Finally, 14-days-old organoids were transplanted on the chorioallantois membrane of chicken embryos resulting in a functional connection of the human vascular network to the chicken circulation. Perfusion of the vessels leads to vessel wall maturation and remodeling as indicated by the formation of a continuous layer of smooth muscle actin expressing cells enwrapping the endothelium. In summary, our organoid model recapitulates human vasculogenesis, angiogenesis as well as vessel wall maturation and therefore represents an easy and cost-effective tool to study all steps of blood vessel development and maturation directly in the human setting without animal experimentation.
Age is one of the most salient aspects in faces and of fundamental cognitive and social relevance. Although face processing has been studied extensively, brain regions responsive to age have yet to be localized. Using evocative face morphs and fMRI, we segregate two areas extending beyond the previously established face-sensitive core network, centered on the inferior temporal sulci and angular gyri bilaterally, both of which process changes of facial age. By means of probabilistic tractography, we compare their patterns of functional activation and structural connectivity. The ventral portion of Wernicke’s understudied perpendicular association fasciculus is shown to interconnect the two areas, and activation within these clusters is related to the probability of fiber connectivity between them. In addition, post-hoc age-rating competence is found to be associated with high response magnitudes in the left angular gyrus. Our results provide the first evidence that facial age has a distinct representation pattern in the posterior human brain. We propose that particular face-sensitive nodes interact with additional object-unselective quantification modules to obtain individual estimates of facial age. This brain network processing the age of faces differs from the cortical areas that have previously been linked to less developmental but instantly changeable face aspects. Our probabilistic method of associating activations with connectivity patterns reveals an exemplary link that can be used to further study, assess and quantify structure-function relationships.