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EU-Project number / Contract (GA) number
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Background
Oncolytic virotherapy of tumors is an up-coming, promising therapeutic modality of cancer therapy. Unfortunately, non-invasive techniques to evaluate the inflammatory host response to treatment are rare. Here, we evaluate \(^{19}\)F magnetic resonance imaging (MRI) which enables the non-invasive visualization of inflammatory processes in pathological conditions by the use of perfluorocarbon nanoemulsions (PFC) for monitoring of oncolytic virotherapy.
Methodology/Principal Findings
The Vaccinia virus strain GLV-1h68 was used as an oncolytic agent for the treatment of different tumor models. Systemic application of PFC emulsions followed by \(^1H\)/\(^{19}\)F MRI of mock-infected and GLV-1h68-infected tumor-bearing mice revealed a significant accumulation of the \(^{19}\)F signal in the tumor rim of virus-treated mice. Histological examination of tumors confirmed a similar spatial distribution of the \(^{19}\)F signal hot spots and \(CD68^+\)-macrophages. Thereby, the \(CD68^+\)-macrophages encapsulate the GFP-positive viral infection foci. In multiple tumor models, we specifically visualized early inflammatory cell recruitment in Vaccinia virus colonized tumors. Furthermore, we documented that the \(^{19}\)F signal correlated with the extent of viral spreading within tumors.
Conclusions/Significance
These results suggest \(^{19}\)F MRI as a non-invasive methodology to document the tumor-associated host immune response as well as the extent of intratumoral viral replication. Thus, \(^{19}\)F MRI represents a new platform to non-invasively investigate the role of the host immune response for therapeutic outcome of oncolytic virotherapy and individual patient response.
Background
Malignant pleural effusion (MPE) is associated with advanced stages of lung cancer and is mainly dependent on invasion of the pleura and expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) by cancer cells. As MPE indicates an incurable disease with limited palliative treatment options and poor outcome, there is an urgent need for new and efficient treatment options.
Methods
In this study, we used subcutaneously generated PC14PE6 lung adenocarcinoma xenografts in athymic mice that developed subcutaneous malignant effusions (ME) which mimic pleural effusions of the orthotopic model. Using this approach monitoring of therapeutic intervention was facilitated by direct observation of subcutaneous ME formation without the need of sacrificing mice or special imaging equipment as in case of MPE. Further, we tested oncolytic virotherapy using Vaccinia virus as a novel treatment modality against ME in this subcutaneous PC14PE6 xenograft model of advanced lung adenocarcinoma.
Results
We demonstrated significant therapeutic efficacy of Vaccinia virus treatment of both advanced lung adenocarcinoma and tumor-associated ME. We attribute the efficacy to the virus-mediated reduction of tumor cell-derived VEGF levels in tumors, decreased invasion of tumor cells into the peritumoral tissue, and to viral infection of the blood vessel-invading tumor cells. Moreover, we showed that the use of oncolytic Vaccinia virus encoding for a single-chain antibody (scAb) against VEGF (GLAF-1) significantly enhanced mono-therapy of oncolytic treatment.
Conclusions
Here, we demonstrate for the first time that oncolytic virotherapy using tumor-specific Vaccinia virus represents a novel and promising treatment modality for therapy of ME associated with advanced lung cancer.
S2k guidelines for the treatment of pemphigus vulgaris/foliaceus and bullous pemphigoid: 2019 update
(2020)
Major molecular remission (MMR) is an important therapy goal in chronic myeloid leukemia (CML). So far, MMR is not a failure criterion according to ELN management recommendation leading to uncertainties when to change therapy in CML patients not reaching MMR after 12 months. At monthly landmarks, for different molecular remission status Hazard ratios (HR) were estimated for patients registered to CML study IV who were divided in a learning and a validation sample. The minimum HR for MMR was found at 2.5 years with 0.28 (compared to patients without remission). In the validation sample, a significant advantage for progression-free survival (PFS) for patients in MMR could be detected (p-value 0.007). The optimal time to predict PFS in patients with MMR could be validated in an independent sample at 2.5 years. With our model we provide a suggestion when to define lack of MMR as therapy failure and thus treatment change should be considered. The optimal response time for 1% BCR-ABL at about 12-15 months was confirmed and for deep molecular remission no specific time point was detected. Nevertheless, it was demonstrated that the earlier the MMR is achieved the higher is the chance to attain deep molecular response later.
The impact of imatinib dose on response rates and survival in older patients with chronic myeloid leukemia in chronic phase has not been studied well. We analyzed data from the German CML-Study IV, a randomized five-arm treatment optimization study in newly diagnosed BCR-ABL-positive chronic myeloid leukemia in chronic phase. Patients randomized to imatinib 400 mg/day (IM400) or imatinib 800 mg/day (IM800) and stratified according to age (≥65 years vs. <65 years) were compared regarding dose, response, adverse events, rates of progression, and survival. The full 800 mg dose was given after a 6-week run-in period with imatinib 400 mg/day. The dose could then be reduced according to tolerability. A total of 828 patients were randomized to IM400 or IM800. Seven hundred eighty-four patients were evaluable (IM400, 382; IM800, 402). One hundred ten patients (29 %) on IM400 and 83 (21 %) on IM800 were ≥65 years. The median dose per day was lower for patients ≥65 years on IM800, with the highest median dose in the first year (466 mg/day for patients ≥65 years vs. 630 mg/day for patients <65 years). Older patients on IM800 achieved major molecular remission and deep molecular remission as fast as younger patients, in contrast to standard dose imatinib with which older patients achieved remissions much later than younger patients. Grades 3 and 4 adverse events were similar in both age groups. Five-year relative survival for older patients was comparable to that of younger patients. We suggest that the optimal dose for older patients is higher than 400 mg/day. ClinicalTrials.gov identifier: NCT00055874
Objectives: Chronic recurrent multifocal osteomyelitis (CRMO), the most severe form of chronic nonbacterial osteomyelitis (CNO), is an autoinflammatory bone disorder. In the absence of diagnostic criteria or biomarkers, CNO/CRMO remains a diagnosis of exclusion. The aim of this study was to identify biomarkers for diagnosing multifocal disease (CRMO).
Study design: Sera from 71 pediatric CRMO patients, 11 patients with osteoarticular infections, 62 patients with juvenile idiopathic arthritis (JIA), 7 patients with para-infectious or reactive arthritis, and 43 patients with acute leukemia or lymphoma, as well as 59 healthy individuals were collected. Multiplex analysis of 18 inflammation- and/or bone remodeling-associated serum proteins was performed. Statistical analysis included univariate ANOVA, discriminant analysis, univariate receiver operating characteristic (ROC) analysis, and logistic regression analyses.
Results: For 14 of 18 blood serum proteins, significant differences were determined between CRMO patients, at least one alternative diagnosis, or healthy controls. Multi-component discriminant analysis delivered five biomarkers (IL-6, CCL11/eotaxin, CCL5/RANTES, collagen Iα, sIL-2R) for the diagnosis of CRMO. ROC analysis allowed further reduction to a core set of 2 biomarkers (CCL11/eotaxin, IL-6) that are sufficient to discern between CRMO, healthy controls, and alternative diagnoses.
Conclusion: Serum biomarkers CCL11/eotaxin and IL-6 differentiate between patients with CRMO, healthy controls, and alternative diagnoses (leukemia and lymphoma, osteoarticular infections, para-infectious arthritis, and JIA). Easily accessible biomarkers may aid in diagnosing CRMO. Further studies testing biomarkers in larger unrelated cohorts are warranted.
Die Arbeit behandelt die physikalische Charakterisierung der Herstellung einer Tetracalciumphosphat (TTCP) / Calciumhydrogenphosphat (DCPA) Pulvermischung zur Anwendung als Knochenzement. Ziel war die Gewinnung einer Korrelation von Prozessparametern mit anwendungsrelevanten Zementeigenschaften, also hohe mechanische Festigkeit, definierte Abbindezeit, physiologischer pH-Wert-Verlauf und Reproduzierbarkeit. Die Einstellung eines physiologischen pH-Werts im Bereich 7-8 der Zementpaste erfordert eine geeignete Lösungsrate beider Pulverkomponenten. Dies gelingt durch Mahlung mit einer Einstellung der mittleren Partikelgröße von 10-20 µm (TTCP) und 0,5-2 µm (DCPA). DCPA wird nass gemahlen; das Suspensionsmedium dient der Agglomerationsverminderung, da bei Partikelgrößen von 0,5-2 µm interpartikuläre Kräfte gegenüber der Gewichtskraft dominieren. TTCP wurde durch Sinterung von DCPA und Calciumcarbonat bei 1500°C hergestellt und trocken vermahlen. Die Ermittlung der mittleren Partikelgrößen und relativen Breite der Partikelgrößenverteilungen, der sogenannten Spanne, nach Mahlung erfolgte durch Laserstreuung und Auswertung der Streumuster nach der Mie-Theorie. Mahlungen von TTCP führen zu Feinkornanteilen mit Partikelgrößen < 1 µm, die eine gleichmäßige Lösungsrate zu Beginn der Abbindereaktion verhindern. Durch Variation der Mahlparameter kann dieser Feinkornanteil minimiert werden. Dennoch besteht die Notwendigkeit, Abbinde-Beschleuniger auf Natriumphosphat (NaP)-Basis zu verwenden, um die erhöhte Lösungsrate der TTCP-Komponente zu kompensieren. Kriterium für die Auswahl des geeigneten Suspensionsmediums für die Nassmahlung von DCPA ist das Zetapotential von DCPA-Partikeln in flüssiger Phase, welches durch Laser-Doppler-Elektrophorese gemessen wird. Die Messungen zeigen, dass sich das Zetapotential mit Partikelgröße und Spanne korrelieren lässt. Hohe Zetapotential-Werte zu Beginn der Mahlung führen zu kleiner Endpartikelgröße. Das Zetapotential von gemahlenen DCPA-Pulvern steigt bei der Mahlung an und bestimmt die minimale Spanne. Partikelgröße und Spanne bestimmen über die effektive Viskosität außerdem das Ende des Mahlvorgangs. Als Suspensionsmedium zur Einstellung kleiner Partikelgröße bei gleichzeitig geringer Spanne eignet sich Reinstwasser, gefolgt von Ethylenglykol und Ethanol. Es lassen sich mittlere Partikelgrößen von 0,6 µm bei einer Spanne von 1,0 realisieren. Die Mahlung setzt neben der Partikelgröße die Kristallinität von DCPA und TTCP herab, durch eine mechanisch induzierte Phasenumwandlung in den amorphen Zustand. Röntgendiffraktometrische Untersuchungen, XRD, der Pulver zeigen eine Abnahme der Intensität der Beugungsreflexe um ca. 50% für TTCP und ca. 30% für DCPA nach 24h. Die Auswertung der Beugungsspektren durch Rietveld-Analyse ergibt gleichzeitig eine kontinuierliche Abnahme der mittleren Kristallitgröße. Die Bildung amorpher Anteile resultiert für TTCP in abbindefähigen, einkomponentigen Zementen, die im stark basischen Bereich mit 2.5%iger Na2HPO4-Lösung Hydroxylapatit und Calciumhydroxid bilden. Hochkristallines TTCP ist dagegen nicht reaktiv, bedingt durch die Ausbildung einer Hydroxylapatitschicht um die Partikel. Suspensionsmedium und Luftfeuchtigkeit bewirken eine Kontamination der feinkörnigen Pulver. Stickstoffadsorptions-Messungen, BET, zeigen die Lokalisation des Kontaminats auf der kompakten, nicht porösen Partikeloberfläche. Der Anteil an nicht entfernbarem Suspensionsmedium, bestimmt durch Thermogravimetrie, liegt bei 3-5% nach Trocknung an Luft und lässt sich auf < 1% bei Vakuumtrocknung reduzieren. Während organische wasserlösliche Kontaminationen keinen Einfluss auf die Lösungsrate und Reaktivität von DCPA ergeben, führt Wasser als Suspensionsmedium bzw. das Einwirken von Luftfeuchtigkeit auf die getrockneten Pulver zu einer starken Herabsetzung der Reaktivität. Ursache ist die Ausbildung einer diffusionshemmenden Hydroxylapatit-Schicht um die Partikel durch Hydrolyse der Calciumphosphate. DCPA, durch Mahlung in Wasser inaktivierend kontaminiert, zeigt die niedrigste Lösungsrate, trotz großer spezifischer Oberfläche. Die Mischung der Pulver erfolgt durch Selbstmischung bei geringer mechanischer Krafteinleitung; die hochdispersen DCPA-Partikel agglomerieren aufgrund interpartikulärer van-der-Waals-Kräfte an den großen TTCP-Partikeln. Ausgehärtete Zemente zeigen eine Korrelation zwischen der Druckfestigkeit und der Partikelgröße, sowie eine Korrelation von Zugfestigkeit und Spanne der Partikelgrößenverteilung von DCPA. Ein erhöhter Feinkornanteil des TTCP-Pulvers führt zur Reduktion der mechanischen Festigkeit. Die vorgestellte physikalische Charakterisierung der TTCP/DCPA- Pulverherstellung führt zu einem Medizinprodukt mit Druckfestigkeiten von 75 MPa und Zugfestigkeiten von 12 MPa. Abbindezeit und pH-Wert-Verlauf bei der Aushärtung lassen sich durch die Konzentration von NaP-Abbindebeschleunigern einstellen.
Troponin-I-Freisetzung bei kardiochirurgischen Bypassoperationen mit und ohne Herz-Lungen-Maschine
(2006)
In dieser Studie wurden der Troponin-I-Verlauf, sowie die Serumwerte von Myoglobin, CK und CK-MB prä- und postoperativ nach einem Bypasseingriff am Herzen untersucht. Die Patienten wurden entweder mit Hilfe der Herz-Lungen-Maschine oder im sogenannten Off-Pump-Verfahren operiert. Bei den Patienten der Off-Pump-Gruppe wurde ebenfalls eine Koronarbypassoperation durchgeführt, jedoch am schlagenden Herzen ohne den Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass es deutliche Unterschiede in den postoperativen Troponin-I-Verläufen zwischen Koronarbypassoperationen mit Herz-Lungen-Maschine und Bypassoperationen am schlagenden Herzen ohne Herz-Lungen-Maschine (Off-Pump-Methode) gibt. Der Troponin-I-Verlauf zeigte in der HLM-Gruppe einen deutlich höheren Troponin-I-Anstieg im gesamten untersuchten postoperativen Verlauf im Vergleich zu den Konzentrationsverläufen des Troponin-I in der Off-Pump-Gruppe. Die weiteren untersuchten Parameter CK, CK-MB und Myoglobin zeigten diese deutlichen Unterschiede in den Konzentrationsverläufen zwischen den beiden Gruppen, wahrscheinlich aufgrund des Gewebeschadens durch die Operation z.B. durch Muskelverletzung, Mediastinaleröffnung, Perikarderöffnung, nicht. In Bezug auf den prozentualen CK-MB-Anteil der beiden Gruppen lag sogar ein annähernd deckungsgleicher Verlauf vor.
Es wurde die zeitabhängige Relaxation der Elektronenverteilung in einem Metall-Halbleiter (Galliumarsenid-Gold) Kontakt nach Anregung durch einen Femtosekundenlaserpuls untersucht. Der Einfluss von internen Photoströmen und extern angelegten Spannungen auf die zeitaufgelöste Messung der Elektronenverteilung durch ein Flugzeitspektrometer wird bestimmt und simuliert.
Overcoming Obstacles in the Aqueous Processing of Nickel-rich Layered Oxide Cathode Materials
(2022)
The implementation of a water-based cathode manufacturing process is attractive, given the prospect of improved sustainability of future lithium-ion batteries. However, the sensitivity of many cathode materials to water poses a huge challenge.
Within the scope of this work, a correlation between the water sensitivity of cathode materials from the class of layered oxides and their elemental composition was identified. In particular for the cathode material LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 (NCA), the processes taking place in aqueous medium were clarified in detail. Based on this knowledge, the surface of NCA particles could be specifically modified, which led to a reduced water sensitivity. As a result, the electrochemical performance of cells with water-based NCA cathodes was significantly improved and a remarkable long-term cycling performance was achieved.
The present work contributes to a deeper understanding of the water sensitivity of cathode materials and at the same time presents a promising approach to overcome this obstacle. Consequently, this work advances the successful widespread realization of water-based cathode manufacturing.