data_UMR - Forschungsdatenrepositorium (Philipps-Universität Marburg)
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Results of pancreatic surgery for benign and malignant pancreatic disease
No full textThis dissertation is a cumulative project consisting of two papers on pancreatic disease.
The first paper is an original patient initiated cross-sectional study of the support group Arbeitskreis der Pankreatektomierten e.V. (AdP). The authors built a medical database for the AdP and analyzed the results of the AdP members who had undergone pancreatic surgery. We found that following complex pancreatic surgery, patients are confronted with daily lifelong challenges including exocrine, endocrine and weight problems. Individuals affected by pancreatic disease could be an important but underutilized resource to studying these diseases.
The second paper is an interesting case reporting on an intrapancreatic accessory spleen which mimicked a neuroendocrine neoplasia on the 68Ga-DOTA-TOC-PET/CT.Diese Dissertation ist ein kumulatives Projekt, welches aus zwei Arbeiten zur Pankreaserkrankungen besteht.
Die erste Originalarbeit ist eine von Patienten veranlasste Querschnitts- und Versorgungsforschungsstudie der Selbsthilfegruppe Arbeitskreis der Pankreatektomierten e.V. (AdP). Die Autoren erstellten eine medizinische Datenbank für den AdP und analysierten die Ergebnisse der pankreasoperierten AdP-Mitglieder. Es wurde festgestellt, dass Patienten nach einer komplexen Pankreasoperation mit lebenslangen täglichen Herausforderungen konfrontiert sind, einschließlich exokrinen, endokrinen und gewichtsassoziierten Problemen. Personen, die von einer Pankreaserkrankung betroffen sind, könnten eine wichtige und untergenutzte Ressource zur Erforschung dieser Krankheiten darstellen.
Die zweite Arbeit ist ein interessanter Fallbericht über eine intrapankreatische akzessorische Milz, die auf der 68Ga-DOTA-TOC-PET/CT eine neuroendokrine Neoplasie imitiert hat
Inhibition of sterol O-acyltransferase 1 blocks Zika virus infection in cell lines and cerebral organoids
No full textViruses depend on host metabolic pathways and flaviviruses are specifically linked to lipid metabolism. During dengue virus infection lipid droplets are degraded to fuel replication and Zika virus (ZIKV) infection depends on triglyceride biosynthesis. Here, we systematically investigated the neutral lipid–synthesizing enzymes diacylglycerol O-acyltransferases (DGAT) and the sterol O-acyltransferase (SOAT) 1 in orthoflavivirus infection. Downregulation of DGAT1 and SOAT1 compromises ZIKV infection in hepatoma cells but only SOAT1 and not DGAT inhibitor treatment reduces ZIKV infection. DGAT1 interacts with the ZIKV capsid protein, indicating that protein interaction might be required for ZIKV replication. Importantly, inhibition of SOAT1 severely impairs ZIKV infection in neural cell culture models and cerebral organoids. SOAT1 inhibitor treatment decreases extracellular viral RNA and E protein level and lowers the specific infectivity of virions, indicating that ZIKV morphogenesis is compromised, likely due to accumulation of free cholesterol. Our findings provide insights into the importance of cholesterol and cholesterol ester balance for efficient ZIKV replication and implicate SOAT1 as an antiviral target.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Einfluss der Sintertemperatur auf die Struktur geschichteter Übergangsmetalloxid-Kathoden und LLZO-basierter Festelektrolyt-Komposite für Festkörperbatterien untersucht mittels Raster-Transmissions-Elektronenmikroskopie
No full textTo mitigate the consequences of the climate crisis, such as record temperatures and extreme weather events, the consumption of fossil fuels must decrease rapidly. Advances in battery technology are necessary to store electricity from renewable sources and to electrify transportation. As lithium-ion batteries are approaching their theoretical capacity limit, new cell concepts are being explored. A promising option is the use of solid electrolytes (SEs), which potentially offer advantages over liquid electrolytes such as higher energy density, safety, and lifespan.
However, several technical hurdles must be overcome for the widespread use of solid-state batteries (SSBs), such as the low ionic conductivity of SEs, the limited capacity of cathode active materials (CAMs), and material degradation. Interfacial issues are particularly critical, including voids between SE and CAM as well as unwanted side reactions during fabrication and operation. Solving these problems requires a deep understanding of processes on the micro- and nanoscale. (Scanning) transmission electron microscopy ((S)TEM), combining imaging, diffraction, and spectroscopy, offers excellent analytical capabilities. High-angle annular dark-field (HAADF)-STEM enables atomic-resolution imaging but is limited to small sample regions. Complementarily, scanning precession electron diffraction (SPED) provides structural information at the nanometer scale but relies on prior knowledge of crystallographic phases. Therefore, electron energy loss spectroscopy (EELS) is often required for verification, as it reveals chemical composition and bonding environment. The combination of these techniques allows for detailed analyses, such as distinguishing intact layered CAMs from degraded rock-salt structures.
These methods were used to investigate how thermal treatments affect the structure of SSB components. One study analyzed the effect of a two-step synthesis process on coarse-grained LiNiO2 (LNO) particles. After sintering at 800 °C, samples were annealed at either 600 °C (LNO-600) or 700 °C (LNO-700). The annealing smoothed particle surfaces, reduced reactive surface lithium, and increased lithium concentration within the crystal, which enhanced discharge capacity—more so for LNO-700 than for LNO-600. STEM, EELS, and SPED revealed a NiO-like rock-salt surface layer and low-angle misorientations within the particles, likely caused by lithiation or thermal stress during cooling. Despite these structural changes, no negative effects on cell performance were observed during the first cycle. However, further cycling experiments are necessary to determine whether these results hold over the battery's lifetime.
Another study examined LLZO-NCM composite cathodes. SPED identified a pronounced rock-salt phase in samples sintered at 600 °C, but not at 500 °C. Additionally, a nanometer-thin LaNiO3-like phase was detected at the LLZO/NCM interface. Numerous lattice defects in NCM near this interface were also observed. These findings underscore both the sensitivity of (S)TEM techniques and the importance of surface coatings to prevent adverse reactions between SE and CAM.
To analyze the LLZO-NCM interface, a new sample preparation method was developed. Since the particles were only loosely connected, conventional focused ion beam (FIB) techniques caused lamellae to fracture. This issue was resolved by introducing a protective frame structure, a method transferable to other sensitive materials.
To observe structural changes during heating, an in situ heating setup was developed that allows heating of samples in an oxygen atmosphere up to 1000 °C at 1 bar. A specialized preparation method enabled the placement of individual particles onto MEMS heating chips. Rapid switching between STEM imaging and 4D data acquisition allowed the observation of changes in LNO particles starting at 350 °C—such as the transformation of the LNO phase to NiO at the grain surfaces and the formation of a low amounts of lithium containing rock-salt phase in the interior. The transformation temperature was higher than previously reported for vacuum experiments but lower than detected using other less high-resolution techniques, highlighting the sensitivity of (S)TEM under realistic conditions.
In summary, the results show how thermal treatments influence the microstructure of cathodes and SE/CAM composites. High-resolution (S)TEM analyses enabled the detection of nanoscale phase transitions. These insights contribute to a better understanding of degradation mechanisms and support the development of mitigation strategies. Furthermore, new experimental setups and preparation techniques introduced in this work broaden the methodological toolkit for future research on solid-state batteries.Um die Folgen der Klimakrise wie Rekordtemperaturen und Extremwetter zu begrenzen, muss der Verbrauch fossiler Brennstoffe rasch sinken. Fortschritte in der Batterietechnologie sind nötig, um Strom aus erneuerbaren Quellen zu speichern und den Verkehr zu elektrifizieren. Da Lithium-Ionen-Batterien ihre theoretische Kapazitätsgrenze erreichen, werden neue Zellkonzepte erforscht. Eine vielversprechende Option ist die Verwendung von festen Elektrolyten (solid electrolytes, SEs), die gegenüber Flüssigelektrolyten potentiell Vorteile wie höhere Energiedichte, Sicherheit und Lebensdauer bietet.
Für den breiten Einsatz von Festkörperbatterien (solid-state batteries, SSBs) müssen jedoch noch technische Hürden überwunden werden, z. B. die geringe Ionenleitfähigkeit der SEs, begrenzte Kapazität der Kathodenmaterialien (cathode active materials, CAMs) und Materialdegradation. Besonders kritisch sind Grenzflächenprobleme wie Hohlräume zwischen SE und CAM sowie unerwünschte Nebenreaktionen bei Herstellung und Betrieb.Zur Lösung dieser Probleme ist ein tiefes Verständnis der Prozesse auf Mikro- und Nanoskala notwendig. Die (Raster-)Transmissions-Elektronenmikroskopie ((S)TEM) mit Bildgebung, Beugung und Spektroskopie bietet dafür exzellente Möglichkeiten. High-angle annular dark-field (HAADF)-STEM ermöglicht atomare Bildgebung, ist jedoch auf kleine Probenbereiche beschränkt. Ergänzend liefert 4D-Rasterbeugung mit präzediertem Strahl (scanning precession electron diffraction, SPED) strukturelle Informationen im Nanometerbereich, setzt aber Vorwissen über kristallographische Phasen voraus. Daher ist zur Verifizierung oft Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS) nötig, die chemische Zusammensetzung und Bindungsumgebung auflöst. Die Kombination dieser Techniken erlaubt differenzierte Analysen, etwa zur Unterscheidung zwischen intakten CAMs mit Schichtstruktur und degradierter Rock-Salt-Struktur.
Diese Methoden wurden genutzt, um zu untersuchen, wie Temperaturbehandlungen die Struktur von SSB-Komponenten beeinflussen. In einer Studie wurde der Einfluss eines zweistufigen Syntheseverfahrens auf grobkörnige LiNiO2 (LNO)-Partikel analysiert. Nach Sinterung bei 800 °C folgte ein Ausglühen bei 600 °C (LNO-600) oder 700 °C (LNO-700). Der zusätzliche Glühschritt glättete Oberflächen, reduzierte reaktives Oberflächenlithium und erhöhte die Lithiumkonzentration im Kristall, was die Entladekapazität steigerte – bei LNO-700 stärker als bei LNO-600. STEM-, EELS- und SPED-Analysen zeigten dabei eine NiO-ähnliche Rock-Salt-Schicht sowie geringe Misorientierungen in den Partikeln, verursacht durch Lithiierung oder thermischen Stress. Trotz dieser Veränderungen zeigten sich keine negativen Effekte auf die Zellleistung im ersten Zyklus. Ob dies auch langfristig gilt, muss durch weitere Zyklierexperimente überprüft werden.
Eine weitere Studie untersuchte LLZO-NCM-Kompositkathoden. Hier zeigte SPED bei 600 °C gesinterten Proben eine ausgeprägte Rock-Salt-Phase, während sie bei 500 °C nicht beobachtet wurde. Zusätzlich wurde eine wenige Nanometer dünne LaNiO3-ähnliche Phase an der LLZO/NCM-Grenze nachgewiesen. Auch traten Gitterdefekte im NCM nahe dieser Grenzfläche auf. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Sensitivität der (S)TEM-Methoden und die Relevanz von Grenzflächenbeschichtungen zur Vermeidung schädlicher Reaktionen.
Für die Analyse der LLZO-NCM-Grenzfläche wurde eine neue Präparationstechnik entwickelt. Da die Partikel nur locker verbunden waren, führten herkömmliche FIB-Techniken zum Bruch der Lamellen. Durch eine schützende Rahmenstruktur konnte dieses Problem gelöst werden. Diese Methode ist auf andere empfindliche Materialien übertragbar.
Zur Beobachtung struktureller Änderungen während des Erhitzens wurde ein in situ Heizsetup entwickelt, das Proben in Sauerstoffatmosphäre bis 1000 °C bei 1 bar erhitzt. Ein spezielles Präparationsverfahren ermöglichte das Platzieren einzelner Partikel auf MEMS-Heizchips. Durch schnelles Umschalten zwischen STEM-Bildgebung und 4D-Datenerfassung konnten Veränderungen in LNO-Partikeln ab 350 °C beobachtet werden – etwa die Umwandlung der LNO-Phase in NiO an den Oberflächen und die Bildung einer noch etwas Lithium enthaltenden Rock-Salt-Phase im Inneren. Die Transformationstemperatur lag höher als bei Experimenten im Vakuum, aber niedriger als bei anderen weniger hochauflösenden Techniken gemessen, was die Stärke von (S)TEM unter realitätsnahen Bedingungen unterstreicht.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, wie Temperaturbehandlungen die Mikrostruktur von Kathoden und SE/CAM-Kompositen beeinflussen. Hochauflösende (S)TEM-Analysen machten Phasenumwandlungen im Nanometerbereich sichtbar. Die Erkenntnisse helfen, Degradationsmechanismen besser zu verstehen und Strategien zu deren Vermeidung zu entwickeln. Neue experimentelle Aufbauten und Präparationstechniken erweitern die methodischen Möglichkeiten für künftige Untersuchungen an Festkörperbatterien
Erklärbare Künstliche Intelligenz zur Erkennung von strukturellen Veränderungen im Myokard
No full textArtificial Intelligence (AI) has achieved significant success in various fields, including medicine. However, AI systems are often perceived as "black boxes" due to their opaque nature, raising concerns about their reliability and trustworthiness. Explainable AI (XAI) seeks to address these concerns by enhancing the transparency of AI systems and thereby making them more accessible to humans. Despite its potential, selecting appropriate XAI methods for specific applications remains a challenge, largely due to a lack of standardized evaluation criteria. This thesis focuses on the comparison and evaluation of XAI methods to improve trust and to encourage the adoption of AI in medical practice, particularly in the context of cardiovascular diseases, which are one of the leading causes of death globally. Through an end-to-end use case, this thesis illustrates how AI systems can support clinical decision-making and further explores the role of XAI in increasing the acceptance of this technology among medical professionals. Initial experiments revealed biases in existing XAI methods, leading to the development of a novel approach called SIGN (Sign-based Improvement of Gradient-based explaNations). Comparative evaluations on benchmark datasets demonstrated the superiority of SIGN over state-of-the-art XAI methods in the domain of computer vision. Furthermore, a subsequent study validated the reliability and medical interpretability of SIGN-based explanations for electrocardiogram time series data, aligning with diagnostic patterns in established medical guidelines. These findings highlight the potential of SIGN for enhancing the trustworthiness of AI systems in cardiology, contributing to more reliable and interpretable clinical decision support tools.Künstliche Intelligenz (KI) hat in verschiedenen Bereichen, einschließlich der Medizin, bedeutende Erfolge erzielt. Allerdings werden KI-Systeme aufgrund ihrer undurchsichtigen Erscheinung oft als "Black Boxes" wahrgenommen, was Bedenken hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit aufwirft. Erklärbare KI (XAI) adressiert diese Bedenken, indem sie die Transparenz von KI-Systemen erhöht und sie damit zugänglicher für Menschen macht. Trotz dieses Potenzials bleibt jedoch die Auswahl geeigneter XAI-Methoden für spezifische Anwendungen eine Herausforderung, was vor allem auf das Fehlen einheitlicher Bewertungskriterien zurückzuführen ist. Diese Thesis konzentriert sich auf den Vergleich und die Bewertung von XAI-Methoden, um das Vertrauen in KI zu stärken und deren Akzeptanz in der medizinischen Praxis zu fördern, insbesondere im Kontext von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, welche zu den weltweit führenden Todesursachen zählen. Anhand eines durchgehenden Anwendungsfalls zeigt die vorliegende Arbeit, wie KI-Systeme die klinische Entscheidungsfindung unterstützen können und untersucht zudem die Rolle von XAI bei der Erhöhung der Akzeptanz dieser Technologie unter medizinischen Fachkräften. Erste Experimente offenbarten Verzerrungen in bestehenden XAI-Methoden, was zur Entwicklung eines neuartigen Ansatzes namens SIGN (Sign-based Improvement of Gradient-based explaNations) führte. Vergleiche mit anderen XAI Methoden auf Benchmark-Datensätzen zeigten die Überlegenheit von SIGN im Bereich der Computer Vision. In einer nachfolgenden Studie validierten wir die Zuverlässigkeit und medizinische Interpretierbarkeit von SIGN-basierten Erklärungen für Elektrokardiogramm-Zeitreihendaten, wobei sich die Erklärungen mit diagnostischen Mustern aus etablierten medizinischen Richtlinien deckten. Diese Erkenntnisse unterstreichen das Potenzial von SIGN zur Verbesserung der Vertrauenswürdigkeit von KI-Systemen in der Kardiologie und tragen zu zuverlässigeren und interpretierbareren klinischen Entscheidungsunterstützungstools bei
Identifizierung und Charakterisierung von Signalen, die von bakteriellen extrazellulären sensorischen Domänen erkannt werden
No full textBacteria are ubiquitous and essential components of all ecosystems, not merely existing as solitary entities but rather within complex multispecies communities. The stability of these communities is maintained primarily through the complicated microbial interactions mediated by signal transduction systems. Comprehending these signaling mechanisms is crucial, as they play a role in various physiological processes such as motility, metabolism, biofilm formation, and antibiotic resistance. Although their conserved signaling core is well-characterized, signal recognition by bacterial sensors remains largely unknown. To bridge this gap, we aim to establish a systematic strategy to broadly explore the signals recognized by sensory receptors in different bacterial species, leveraging recent advances in experimental techniques, bioinformatics, and genomic analysis.
In the first paper, we employed Pseudomonas aeruginosa PAO1 as a model organism to develop a screening strategy for identifying chemoreceptor specificities. Although Escherichia coli has the simplest and best-studied chemotaxis system, it lacks the diversity of sensory domains found in other organisms. In contrast, P. aeruginosa PAO1 harbors four different chemosensory pathways and diverse sensory domains that are crucial for detecting diverse stimuli. Given that accessing nutrients is the primary benefit of chemotaxis, this chemoreceptor-targeted strategy focused on metabolites with metabolic value. We first identified novel attractants of varying strength from these metabolites by performing capillary chemotaxis assays. Subsequently, a rational combination of various in vivo and in vitro methods enabled us to assign several new attractants to previously characterized chemoreceptors and to annotate a novel purine-specific receptor PctP. Overall, these findings suggested that our screening strategy can be applied to the systematic characterization of unknown chemoreceptors in a wide range of bacterial species.
Recent advances in genome sequencing and analysis have revealed an extremely large repertoire of unknown sensory receptors, including not only chemoreceptors but also sensor histidine kinases and transcriptional regulators. This discovery provides a rich resource for extensively identifying sensory receptors in many understudied organisms. The human gut, in particular, is an ideal target for this field of research. Our second paper has developed a framework that enables the identification of sensory domains, prediction of the signals they recognize, and experimental verification of these predictions. This framework began with a bioinformatic approach for identifying sensory domains from both fully sequenced and metagenome-assembled genomes and further predicted their signals based on conserved binding motifs. Subsequently, we validated the accuracy of these predictions through various experimental approaches, as performed in our first study. This pipeline can be used in a variety of situations and is particularly suitable for complex research systems such as microbiota.
Building upon our second paper, we successfully expanded our research scope from chemoreceptors in one organism to various sensory receptors in human gut microbiota and generated a curated list containing thousands of unknown sensory domains. In the third paper, we delved into approximately one hundred representative sensory domains selected from this curated list. Using high-throughput thermal shift assays, we characterized several novel bacterial sensory receptors that recognize physiologically relevant signaling molecules in the human gut, further elucidating their underlying molecular mechanisms. Our studies highlighted the differences in stimulus spectrum between two functional classes, with nutrient compounds primarily sensed by chemoreceptors but not by histidine kinases. Moreover, we defined two novel sensor subclasses that bind uracil and short-chain carboxylates, respectively. Ultimately, for the first time, we utilized several conserved binding motifs to predict the abundance of corresponding ligand-specific sensors at the human gut microbiome level.
In conclusion, this thesis presents a genomics-guided and interdisciplinary strategy for identifying signals recognized by bacterial sensory receptors, applicable across a wide range of research areas from single bacteria to complex microbiota. These findings pave the way for a deeper understanding of bacterial chemotactic and metabolic preferences and provide novel insights into interspecies communication within the human gut.Bakterien sind allgegenwärtig und essentielle Komponenten aller Ökosysteme, die nicht nur als einzelne Entitäten existieren sondern vielmehr innerhalb komplexer multizellulärer Gemeinschaften leben. Die Stabilität dieser Gemeinschaften wird hauptsächlich durch die komplizierten mikrobiellen Interaktionen aufrechterhalten, die durch Signaltransduktionssysteme vermittelt werden. Das Verständnis dieser Signalmechanismen ist entscheidend, da sie eine Rolle in verschiedenen physiologischen Prozessen wie Beweglichkeit, Stoffwechsel, Biofilmbildung und Antibiotikaresistenz spielen. Obwohl die zentralen Signalwege konserviert und gut charakterisiert sind, bleibt die Signalerkennung durch bakterielle Sensoren größtenteils unbekannt. Um diese Lücke zu schließen, zielen wir darauf ab, eine systematische Strategie zu etablieren, um umfassend die von den sensorischen Rezeptoren in verschiedenen bakteriellen Arten erkannten Signale zu erforschen, wobei wir fortschrittliche experimentelle Techniken, Bioinformatik und genomische Analyse nutzen.
Im ersten Artikel haben wir Pseudomonas aeruginosa PAO1 als Modellorganismus eingesetzt, um eine Screening-Strategie zur Identifizierung von Chemorezeptorspezifitäten zu entwickeln. Obwohl Escherichia coli das einfachste und am besten erforschte Chemotaxissystem hat, fehlt ihm die Vielfalt sensorischer Domänen, die in anderen Organismen gefunden werden. Im Gegensatz dazu beherbergt P. aeruginosa PAO1 vier verschiedene chemosensorische Wege und vielfältige sensorische Domänen, die entscheidend für die Erkennung verschiedener Reize sind. Da der Zugang zu Nährstoffen der primäre Nutzen der Chemotaxis ist, konzentrierten sich diese sensorischen Domänen auf nährstoffreiche Metaboliten. Zunächst identifizierten wir neue Attraktanten unterschiedlicher Stärke aus diesen Metaboliten heraus durch die Durchführung von Kapillarchemotaxie-Tests. Anschließend ermöglichte eine Kombination verschiedener in vivo und in vitro Methoden, mehrere neue Attraktanten den in der Vergangenheit charakterisierten Chemorezeptoren zuzuordnen und einen neuen Purin-spezifischen Rezeptor PctP zu identifizieren. Insgesamt legen diese Erkenntnisse nahe, dass unsere Screening-Strategie zur systematischen Charakterisierung unbekannter Chemorezeptoren in einer Vielzahl von bakteriellen Arten angewendet werden kann.
Die jüngsten Fortschritte in der Genomsequenzierung und -analyse haben ein äußerst großes Repertoire an unbekannten sensorischen Rezeptoren aufgedeckt, nicht nur von Chemorezeptoren, sondern auch von sensorischen Histidinkinasen und Transkriptionsregulatoren. Diese Entdeckung bietet eine reiche Ressource zur umfassenden Identifizierung sensorischer Rezeptoren in vielen wenig untersuchten Organismen. Insbesondere der menschliche Darm bietet ein ideales Forschungsfeld. In unserem zweiten Artikel haben wir einen Framework entwickelt, welches die Identifizierung sensorischer Domänen, die Vorhersage der von ihnen erkannten Signale und die experimentelle Validierung dieser Vorhersagen ermöglicht. Dieses Framework basiert auf einem bioinformatischen Ansatz zur Identifizierung sensorischer Domänen aus vollständig sequenzierten und metagenom-assemblierten Genomen. Für identifizierte Domänen werden auf der Basis konservierter Bindemotive Signale prognostiziert. Anschließend validierten wir die Genauigkeit dieser Vorhersagen durch verschiedene experimentelle Ansätze, wie sie in unserer ersten Studie durchgeführt wurden. Diese Pipeline könnte in einer Vielzahl von Situationen eingesetzt werden und eignet sich besonders für komplexe Forschungssysteme wie die Mikrobiota.
Aufbauend auf unserem zweiten Artikel haben wir unseren Forschungsbereich erfolgreich von Chemorezeptoren in einem Organismus auf verschiedene sensorische Rezeptoren in der menschlichen Darmmikrobiota ausgeweitet und eine handverlesene Liste mit Tausenden von unbekannten sensorischen Domänen erstellt. Im dritten Artikel haben wir uns mit etwa einhundert repräsentativen sensorischen Domänen aus dieser Liste beschäftigt. Mit Hilfe von Hochdurchsatz-Thermoshift-Assays charakterisierten wir mehrere neuartige bakterielle sensorische Rezeptoren, die physiologisch relevante Signalmoleküle im menschlichen Darm erkennen, und klärten ihre zugrunde liegenden molekularen Mechanismen weiter auf. Unsere Studien betonten die Unterschiede im Stimulusspektrum zwischen zwei funktionalen Klassen, wobei Nährstoffverbindungen hauptsächlich von Chemorezeptoren, aber nicht von Histidinkinasen erkannt werden. Darüber hinaus definierten wir zwei neue Sensorsubklassen, die Uracil bzw. kurzkettige Carboxylate binden. Schließlich setzten wir erstmals mehrere konservierte Bindemotive ein, um die Prävalenz entsprechender ligandspezifischer Sensoren auf der Ebene des menschlichen Darmmikrobioms vorherzusagen.
Zusammenfassend präsentiert diese Arbeit eine genomgesteuerte und interdisziplinäre Strategie zur Identifizierung von Signalen, die von bakteriellen sensorischen Rezeptoren erkannt werden, die in einer Vielzahl von Forschungsbereichen von einzelnen Bakterien bis hin zu komplexen Mikrobiota anwendbar ist. Diese Erkenntnisse ebnen den Weg für ein tieferes Verständnis der bakteriellen chemotaktischen und metabolischen Vorlieben und liefern neue Einblicke in die zwischenartliche Kommunikation im menschlichen Darm
Prevalence and Influence of Genetic Variants on Follow-Up Results in Patients Surviving Thoracic Aortic Therapy
No full textBackground/Objective: To investigate the prevalence and effects of genetic variants (GVs) in survivors of thoracic aortic dissection/aneurysm repair. Methods: Patients aged 18–80 years who survived follow-up after cardiosurgical or endovascular repair of thoracic aortic aneurysm or dissection at a single tertiary center between 2008 and 2019 and underwent genetic testing were enrolled. The exclusion criteria were age >60 years, no offspring, and inflammatory- or trauma-related pathogenesis. Follow-up entailed computed tomography-angiography at 3 and 9 months and annually thereafter. All patients underwent genetic analyses of nine genes using next-generation sequencing. In cases of specific suspicion, the analysis was expanded to include 32 genes. Results: The study included 95 patients. The follow-up period was 3 ± 2.5 years. GVs were detected in 40% of patients. Correlation analysis according to primary diagnosis showed no significant correlation in disease persistence, progression, or in reintervention rates in aneurysm patients and a correlation of disease persistence with genetic variants according to variant class in dissection patients (p = 0.037). Correlation analysis according to follow-up CD finding revealed that patients with detected dissection, irrespective of original pathology, showed a strong correlation with genetic variants regarding disease progression and reintervention rates (p = 0.012 and p = 0.047, respectively). Conclusions: The prevalence of VUS is high in patients with aortic pathology. In patients with dissected aorta in the follow-up, irrespective of original pathology, genetic variants correlate with higher reintervention rates, warranting extended-spectrum genetic testing. The role of VUS may be greater than is currently known.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Die Jalousien vor der Ungerechtigkeit abnehmen: Wie Interventionen mit Privilegien Moral nutzen können, um Engagement für sozialen Wandel zu motivieren
No full textIn this cumulative dissertation I examine how people from advantaged groups (i.e., White people, men) react to situations where the unearned advantages they receive from their group membership are being pointed out to them. Such privilege confrontations or interventions have recently received a lot of attention in social psychological literature and the issue has become an increasingly hot topic in political discourse. One hope of researchers and practitioners in this field is to inspire support for pro-egalitarian policies among those who profit from inequality. However, pointing out privilege often triggers defensive reactions. In this dissertation I therefore tackled the important question: How can we point out that inequality is unjust to those who profit from it?
The starting point of this dissertation was the realization that privilege interventions have largely been studied as confrontations with evidence of personal privilege, which reflects an inappropriately individualized perspective on the systemic phenomenon that is inequality. Instead, I argue that research on privilege confrontations should examine how profiting from inequality can be communicated as a moral issue, thereby transforming systemic inequality into systemic injustice. Past research in the field has not explicitly investigated the role of morality, which is surprising because morality sits at the heart of pro-egalitarian motivation among political allies. The two manuscripts reported in this dissertation therefore examine two strategies how privilege confrontations might increase the moral relevance of unearned advantage.
Manuscript 1 was inspired by research on confrontations with sexism, which showed that the positionality of the confronter (male or female) affected men’s responses to such confrontations. We therefore investigated whether men react differently to a male or female confronter of male privilege. Drawing from previous research on confrontations with ingroup transgressions, we examined specifically whether the confronter’s gender affected the amount of image appraisal (i.e., threat to the ingroup’s image) and moral appraisal (i.e., threat to the ingroup’s moral essence). Across three experiments with mixed-method design, we developed and tested a new appraisal-based model. We found that the female confronter triggered both more image and more moral appraisal, whereby image appraisal was associated with negative and moral appraisal was associated with positive attitudes toward male privilege.
Manuscript 2 was based on collective memory research, which indicates that confrontations with a negative collective past can inspire a moral growth mindset. As such, situating White privilege in national colonial history might trigger moral motives of social justice. We indeed found that this contextualized confrontation increased social justice motives, although the effect was confined to groups who are presumably more critically attached to Germany. Interestingly, none of the three experiments replicated the defensive effects of confronting with evidence of White privilege found in previous research from the US and UK. Specifically, confronting White Germans with White privilege did not affect how much life hardships they claimed. Taken together, Manuscript 2 indicates that White privilege can be communicated more effectively to some groups when it is situated in the origins of racial inequality and that reactions to White privilege confrontations are more strongly shaped by cultural differences, even within “Western” nations, than previous research had anticipated.
In total, the findings reported in this dissertation indicate the need to adapt some previous theoretical accounts on reactions to ingroup privilege. Specifically, they highlight the need and potential to investigate how moral considerations shape responses to privilege confrontations. There is also an urgent need to study in more detail how contextual factors shape the effects of confrontations with group-based privilege. More succinctly, the who, how, and where are important questions for future research to develop more effective privilege interventions that emphasize the systemic nature of social inequality to those who profit from it.In dieser kumulativen Dissertation untersuche ich, wie Menschen aus privilegierten Gruppen (d.h. Weiße, Männer) auf Situationen reagieren, in denen sie auf die unverdienten Vorteile hingewiesen werden, die sie durch ihre Gruppenzugehörigkeit genießen. Solche Konfrontationen mit Privilegien haben in der sozialpsychologischen Literatur zuletzt viel Aufmerksamkeit erregt, und das Thema ist auch im politischen Diskurs zunehmend in den Vordergrund gerückt. Eine Hoffnung von Forschenden und Praktiker*innen auf diesem Gebiet besteht darin, diejenigen, die von Ungleichheit profitieren, dazu zu bewegen, pro-egalitäre politische Maßnahmen zu unterstützen. Allerdings löst das Aufzeigen von Privilegien oft Abwehrreaktionen aus. In dieser Dissertation habe ich mich daher mit der wichtigen Frage beschäftigt: Wie können wir denjenigen, die von Ungleichheit profitieren, aufzeigen, dass diese ungerecht ist?
Ausgangspunkt dieser Dissertation war die Erkenntnis, dass Konfrontationen mit Privilegien weitgehend als Konfrontation mit Evidenz oder Beweisen für persönliche Privilegien untersucht wurden, was eine unangemessen individualisierte Perspektive auf das systemische Phänomen der Ungleichheit widerspiegelt. Stattdessen lege ich dar, warum Forschung zu solchen Interventionen stärker untersuchen sollte, wie das Profitieren von Ungleichheit als moralisches Problem kommuniziert werden kann, wodurch also systemische Ungleichheit in systemische Ungerechtigkeit transformiert werden kann. Die bisherige Forschung auf diesem Gebiet hat die Rolle von Moralität nicht explizit untersucht, was überraschend ist, da moralische Überlegungen zentral für die pro-egalitäre Motivation politischer Verbündeter („Allies“) sind. Die beiden Manuskripte in dieser Dissertation untersuchen daher zwei Strategien, wie Privilegienkonfrontationen die moralische Relevanz unverdienter Vorteile erhöhen können.
Manuskript 1 war inspiriert durch Forschung zu Konfrontationen mit Sexismus. Diese zeigte, dass die soziale Stellung der konfrontierenden Person (z.B. männlich oder weiblich) die Reaktionen von Männern auf solche Konfrontationen beeinflusst. Wir untersuchten daher, ob Männer unterschiedlich auf Konfrontationen mit männlichen Privilegien reagieren, abhängig davon ob diese von männlichen oder weiblichen Personen kommen. In Anlehnung an Forschung zu Konfrontationen mit vergangenem Fehlverhalten der eigenen Gruppe, untersuchten wir, ob das Geschlecht der konfrontierenden Person das Ausmaß von Imagebewertung (d. h. Bedrohung durch negative Wahrnehmung der eigenen Gruppe durch andere) und moralischer Bewertung (d. h. Bedrohung der moralischen Essenz der eigenen Gruppe) beeinflusst. In drei Experimenten mit mixed-method design entwickelten und testeten wir ein neues, auf diesen unterschiedlichen Bewertungen basierendes Modell. Dabei fanden wir fanden heraus, dass die weibliche konfrontierende Person sowohl mehr Image- als auch mehr moralische Bewertungen von männlichen Privilegien auslöste, wobei Imagebewertung mit negativen Einstellungen und moralische Bewertung mit positiven Einstellungen gegenüber männlichen Privilegien zusammenhingen.
Manuskript 2 basierte auf Forschung zu collective memory, die darauf hinweist, dass Konfrontation mit einer negativen kollektiven Vergangenheit zu einer moralischen Wachstumsmentalität (moral growth mindset) führen kann. In diesem Sinne könnte die Kontextualisierung weißer Privilegien in der nationalen Kolonialgeschichte moralische Motive der sozialen Gerechtigkeit auslösen. Wir fanden tatsächlich, dass solch eine kontextualisierte Konfrontation die Motive für soziale Gerechtigkeit steigerte, wobei sich allerdings der Effekt auf Gruppen beschränkte, die vermutlich eine kritischere Beziehung zu ihrer Deutschen Nationalität haben. Interessanterweise replizierte keines der drei Experimente die Ergebnisse vergangener Forschung aus den USA und dem Vereinigten Königreich, welche eine defensive Reaktion auf Konfrontation mit Evidenz weißer Privilegien fand. Das heißt, weiße Deutsche scheinen im Vergleich weniger stark dazu zu neigen, vergangene Hindernisse und Schwierigkeiten im eigenen Leben hervorzuheben, um sich von weißen Privilegien zu distanzieren. Insgesamt deutet Manuskript 2 darauf hin, dass weiße Privilegien einigen Gruppen gegenüber effektiver vermittelt werden können, wenn sie in den Ursprüngen rassischer Ungerechtigkeit verortet werden, und dass die Reaktionen auf Konfrontationen mit Privilegien stärker von kulturellen Unterschieden geprägt sind, als es die bisherige Forschung angenommen hat – sogar innerhalb "westlicher" Nationen.
Zusammengenommen deuten die in dieser Dissertation berichteten Ergebnisse darauf hin, dass einige frühere theoretische Darstellungen zu Reaktionen auf gruppenbasierte Privilegien angepasst werden müssen. Insbesondere unterstreichen die Ergebnisse die Notwendigkeit und das Potenzial, weiter zu verfolgen, wie moralischer Erwägungen die Reaktionen auf Privilegienkonfrontationen prägen. Außerdem erscheint es dringend erforderlich, genauer zu untersuchen, wie kontextbezogene Faktoren die Wirkung von Konfrontationen mit gruppenbezogenen Privilegien beeinflussen. Kurz gesagt, das Wer, Wie und Wo sind wichtige Fragen für künftige Forschung, die darauf abzielt, wirksamere Interventionen zu entwickeln, um die systemische Natur sozialer Ungleichheit bei denjenigen hervorzuheben, die von ihr profitieren
Materials from CoCreate talks: understanding Open Science together
No full textWarum ist die spannendste Forschung oft dort versteckt, wo niemand drankommt? Open Science möchte Forschung öffnen – für alle. Aber was bedeutet das konkret, und warum sollte sich jede*r beteiligen?
In diesem Themenraum erarbeiteten wir im Gespräch einen ersten Einstieg in Open Science an der Philipps-Universität – und warum das Thema gerade jetzt besonders wichtig ist.
Dies ist die Zusammenfassung als PDF. Die Materialien wurden mit quarto aufbereitet. Der Code und die html zu diesem Dokument sind unter https://doi.org/10.17192/openumr/439 veröffentlicht.Why is the most exciting research often hidden away where no one can access it? Open Science aims to make research accessible to everyone. But what does that mean in concrete terms, and why should everyone get involved?
In this themed room, we discussed how to get started with Open Science at Philipps University – and why the topic is particularly important right now.
This is the summary as a PDF. The materials were prepared using Quarto. The code and HTML for this document are published at https://doi.org/10.17192/openumr/439
Eine Betrachtung extrem rechter Agitation auf die sogenannten Bauernproteste 2023/2024
No full textZiel der vorliegenden Arbeit ist es, Verständnis darüber zu erlangen, wie die extrem rechten Agitationsversuche auf die Bauernproteste 2023/2024 im digitalen Raum aussehen, und welche ideologischen Inhalte darüber transportiert werden. Zu diesem Zweck wird exemp-larisch der Telegram-Kanal „Bauer&Verbraucher geeint“ untersucht, der unter Verdacht steht, über das Vehikel der Bauernproteste extrem rechte Ideologie zu verbreiten. Die For-schungsfragen dazu lauten: Wie ist der untersuchte Telegram-Kanal an extrem rechte Ak-teur:innen angebunden? Dieser Frage wird durch eine reduzierte Form der Netzwerkana-lyse nachgegangen. Anschließend wird der Kanal einer inhaltlichen Analyse unterzogen. Zentrale Fragestellungen sind hier: 1. Welche Narrative und Strategien der rechten Agita-tion auf die Bauernproteste 2023/2024 lassen sich innerhalb der Kommunikation auf dem Kanal erkennen? Und folgend: 2. Welche Muster lassen sich darin erkennen?
Dies erfolgt zum einen durch die quantitative Methode eines Topic Modelings und anderer-seits durch eine qualitative Frame-Analyse. D.h. die Methoden werden entsprechend eines Mixed-Methods-Ansatzes (vgl. Kuckartz 2014) kombiniert, um das Phänomen der extrem rechten Agitation im digitalen Raum in seiner Breite adäquat abbilden zu können.
Zunächst muss hierfür eine Definition von extrem rechter Ideologie vorangestellt werden (siehe 2.). Danach wird auf die aktuellen bäuerliche Proteste eingegangen (siehe 3.), ehe eine historische Einordnung des Bauerntums sowie Bezüge darauf im Kontext der gegen-wärtigen Demonstrationen erfolgen (siehe 4.). Unter 5. wird sodann die extrem rechte An-eignung agrarischer Diskurse besprochen und unter 6. und 7. werden entsprechend des Forschungsstandes die bisherigen Erkenntnisse zu Online-Strategien der extremen Rechten zusammengetragen. Anschließend werden im Analyseteil die zuvor aufgestellten For-schungsfragen bearbeitet (siehe 8.) und unter 9. die Ergebnisse eingeordnet und mit Bezug auf den Forschungsstand diskutiert, ehe abschließend ein Fazit gezogen wird (siehe 10.)
Reaktions-Diffusion in einer 2D Anordnung von Zell-Mimics, perfundiert durch einen mikrofluidischen Biochemostat
No full textIn biological systems, the spatio-temporal localization, of biochemical reactions, is the constituent force generating compartmentalized living entities. This work is part of the collective effort, of bottom-up synthetic biology, to create synthetic cells and communities from first principles. In this work, I used porous polymer cell mimics to compartmentalize discrete DNA packages. I employed these properties to execute gene regulatory networks, programmed within the cell mimics, using cell free transcription and translation (TXTL). I developed a multilayer microfluidic chip to perfuse a 2D array of cell mimics immobilizing a reaction diffusion gene regulatory network.In biologischen Systemen, ist die räumlich-zeitliche Lokalisierung biochemischer Reaktionen die entscheidende Kraft für die Entstehung von abgesonderten, lebenden Einheiten. Diese Arbeit ist Teil des gemeinsamen Unterfangens, der Bottom-up Synthetischen Biologie, ausgehend von rundlegenden Prinzipien synthetische Zellen und Populationen zu kreieren. In dieser Arbeit, verwendete ich poröse Polymer-„Cell Mimics“ um diskrete DNA-Pakete einheitlich zu verkapseln. Diese Eigenschaften nutzte ich, um genregulatorische Netzwerke, die in den Cell Mimics programmiert waren, mittels Zellfreier Transkription und Translation (TXTL) auszuführen. Dafür entwickelte ich einen Mehrschichtigen Mikrofluidikchip um ein zweidimensionales Cell Mimic Raster, die ein genreguliertes reaktionsdiffusions Netzwerk immobilisieren