Earth Observation satellite data allows for the monitoring of the surface of our planet at predefined intervals covering large areas. However, there is only one medium resolution sensor family in orbit that enables an observation time span of 40 and more years at a daily repeat interval. This is the AVHRR sensor family. If we want to investigate the long-term impacts of climate change on our environment, we can only do so based on data that remains available for several decades. If we then want to investigate processes with respect to climate change, we need very high temporal resolution enabling the generation of long-term time series and the derivation of related statistical parameters such as mean, variability, anomalies, and trends. The challenges to generating a well calibrated and harmonized 40-year-long time series based on AVHRR sensor data flown on 14 different platforms are enormous. However, only extremely thorough pre-processing and harmonization ensures that trends found in the data are real trends and not sensor-related (or other) artefacts. The generation of European-wide time series as a basis for the derivation of a multitude of parameters is therefore an extremely challenging task, the details of which are presented in this paper.

Die Impuls-Oszillometrie (IOS), die Ganzkörperplethysmographie (BP) und teilweise die Spirometrie wurden in der vorliegenden Arbeit umfassend beurteilt. Die Reliabilität der drei Methoden wurde durch Wiederholungsmessungen an zwölf gesunden Probanden überprüft. Ergebnisse der IOS wurden mit der BP korreliert. Anhand 87 atemwegsgesunder Kinder zwischen neun und elf Jahren erfolgte eine Normwerterstellung für die IOS und die BP. Die gewonnenen Referenzwerte wurden auf 38 Kinder mit Asthma bronchiale im gleichen Altersbereich angewandt. Die Validität des IOS und der BP wurde mittels Sensitivitätsindices und Diskriminanzanalyse (Sensitivität, Spezifität) miteinander verglichen. In der Wiederholbarkeit (intraindividuelle Variabilität) lag die Spirometrie mit Variationskoeffizienten (CV) von z. B. 2,0% für VCmax und 3,7% für FEV1 an der Spitze. Die Parameter der Fluss - Volumen - Messung erreichten CV um 10%. Für die BP errechneten sich 5,0% für das ITGV und 11,6% bzw. 13,8% für den absoluten bzw. spezifischen effektiven Atemwegswiderstand. Sämtliche anderen untersuchten Bestimmungsmethoden (tot, Mitte, 0,5, peak, in, ex) erreichen schlechtere Variationskoeffizienten bis zu 23,7% für R0,5. Die Widerstände der IOS erzielten mit einem CV von 10,4% für die Resistance bei 5 und 10 Hz und 10,6% für die Impedanz geringfügig bessere Ergebnisse als die Widerstände der BP. Der CV der Resonanzfrequenz war 9,5%. Für die Reaktanzen ist eine Berechnung des Variationskoeffizienten auf Grund des Betrags der Reaktanz um Null nicht sinnvoll. Die Standardabweichungen für die Reaktanzen lagen jedoch etwas unter den entsprechenden Resistanzen. Die in dieser Arbeit eingeführten Differenzparameter Zrespir-Z15 und R5-R10 erreichten mit 21,9% und 30,9% eine hohe intraindividuelle Variabilität. Oszillatorische und bodyplethysmographische Widerstände korrelierten insgesamt gut miteinander. Insbesondere R5, X10 und R5-R10 erreichten mit sämtlichen effektiven Atemwegswiderständen hohe Korrelationskoeffizienten um 0,8. Die Referenzwerterstellung mittels eines multiplen, linearen Modells erfolgte für beide Geschlechter getrennt anhand von Größe, Gewicht und Alter, soweit diese Faktoren Einfluss auf die Regressionsfunktion hatten. Eine Normwertfunktion für die Resonanzfrequenz war aufgrund der hohen interindividuellen Variabilität und die Festlegung der Resonanzfrequenz durch die Reaktanz nicht sinnvoll. Sowohl für Wiederholungsmessungen (Verlaufsbeobachtung) als auch für die Primärdiagnostik anhand von Normwerten wurden für die hier eingeführte Differenz Zrespir-Z15 die besten Ergebnisse erzielt. Der Vorsprung gegenüber Zrespir und sReff war gering. Die Verwendung der Referenzwerte für die spezifischen Widerstände ist jedoch trotz der guten Ergebnisse durch die hohe interindividuelle Variabilität eingeschränkt. Für sämtliche effektiven Atemwegswiderstände, R5 und dessen Differenzparameter R5-R15 wurden ebenfalls gute Ergebnisse erzielt. In der Verlaufsbeobachtung verliert die Variabilität der Normwerte gegenüber der intraindividuellen Variabilität an Bedeutung. Bei den Wiederholungsmessungen wurden die spezifischen Atemwegswiderstände und die Reaktanzen (v. a. X10) aussagekräftiger. Somit ergeben sich geringe Vorteile der IOS gegenüber der BP in der Validität und Objektivität. In der Objektivität deshalb, da das plethysmographische Messergebnis durch eine BTPS - Korrektur beeinflussbar ist. Die IOS ist für Kinder angenehmer und einfacher durchzuführen. Aufgrund des günstigeren Anschaffungspreises und der kurzen Untersuchungszeit ist die IOS wirtschaftlicher. Ebenbürtig sind sich beide Verfahren in der Reliabilität (Zuverlässigkeit). Mittels BP und Heliumeinwaschmethode kann jedoch im Gegensatz zur IOS „trapped air“ exakt bestimmt werden.

Background We aimed to define the clinical and variant spectrum and to provide novel molecular insights into the DHX30-associated neurodevelopmental disorder. Methods Clinical and genetic data from affected individuals were collected through Facebook-based family support group, GeneMatcher, and our network of collaborators. We investigated the impact of novel missense variants with respect to ATPase and helicase activity, stress granule (SG) formation, global translation, and their effect on embryonic development in zebrafish. SG formation was additionally analyzed in CRISPR/Cas9-mediated DHX30-deficient HEK293T and zebrafish models, along with in vivo behavioral assays. Results We identified 25 previously unreported individuals, ten of whom carry novel variants, two of which are recurrent, and provide evidence of gonadal mosaicism in one family. All 19 individuals harboring heterozygous missense variants within helicase core motifs (HCMs) have global developmental delay, intellectual disability, severe speech impairment, and gait abnormalities. These variants impair the ATPase and helicase activity of DHX30, trigger SG formation, interfere with global translation, and cause developmental defects in a zebrafish model. Notably, 4 individuals harboring heterozygous variants resulting either in haploinsufficiency or truncated proteins presented with a milder clinical course, similar to an individual harboring a de novo mosaic HCM missense variant. Functionally, we established DHX30 as an ATP-dependent RNA helicase and as an evolutionary conserved factor in SG assembly. Based on the clinical course, the variant location, and type we establish two distinct clinical subtypes. DHX30 loss-of-function variants cause a milder phenotype whereas a severe phenotype is caused by HCM missense variants that, in addition to the loss of ATPase and helicase activity, lead to a detrimental gain-of-function with respect to SG formation. Behavioral characterization of dhx30-deficient zebrafish revealed altered sleep-wake activity and social interaction, partially resembling the human phenotype. Conclusions Our study highlights the usefulness of social media to define novel Mendelian disorders and exemplifies how functional analyses accompanied by clinical and genetic findings can define clinically distinct subtypes for ultra-rare disorders. Such approaches require close interdisciplinary collaboration between families/legal representatives of the affected individuals, clinicians, molecular genetics diagnostic laboratories, and research laboratories.