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Implant-Derived S. aureus Isolates Drive Strain-Specific Invasion Dynamics and Bioenergetic Alterations in Osteoblasts
No full textBackground: Implants are integral to modern orthopedic surgery. The outcomes are good, but infections remain a serious issue. Staphylococcus aureus (S. aureus), along with Staphylococcus epidermidis, are predominant pathogens responsible for implant-associated infections, as conventional antibiotic treatments often fail due to biofilm formation or the pathogens’ ability to invade cells and to persist intracellularly. Objectives: This study therefore focused on interactions of S. aureus isolates from infected implants with MG63 and SaOS2 osteoblasts by investigating the adhesion, invasion, and the impact on the bioenergetics of osteoblasts. Methods and Results: We found that the ability of S. aureus to adhere to osteoblasts depends on the isolate and was not associated with a single gene or expression pattern of characteristic adhesion proteins, and further, was not correlated with invasion. However, analysis of invasion capabilities identified better invasion conditions for S. aureus isolates with the SaOS2 osteoblastic cells. Interestingly, metabolic activity of osteoblasts remained unaffected by S. aureus infection, indicating cell survival. In contrast, respiration assays revealed an altered mitochondrial bioenergetic turnover in infected cells. While basal as well as maximal respiration in MG63 osteoblasts were not influenced statistically by S. aureus infections, we found increased non-mitochondrial respiration and enhanced glycolytic activity in the osteoblasts, which was again, more pronounced in the SaOS2 osteoblastic cells. Conclusions: Our findings highlight the complexity of S. aureus-host interactions, where both the pathogen and the host cell contribute to intracellular persistence and survival, representing a major factor for therapeutic failures
Bedeutung der Matrix-Metalloproteinasen in der Pathogenese thorakaler Aortenpatholgoien: Bestimmung der Expression von MMP-1, MMP-9, TIMP-1 und TIMP-2 in Aortenaneurysmen und Aortendissektionen
No full textAortenaneurysmen und -dissektionen stellen die zwei häufigsten Erkrankungen der Aorta dar und sind aufgrund der steigenden Inzidenz sowie hohem Mortalitäts- und Morbiditätsrisiko ein zentrales Thema aktueller Untersuchungen. Nach heutigem Wissensstand ist der Pathomechanismus der Entstehung von Aortenaneurysmen und Aortendissektionen noch nicht ausreichend geklärt. In einzelnen Studien konnte die zentrale Rolle von MMPs im Abbau der Extrazellularmatrix in Aortenaneurysmen dargestellt werden. Dagegen ist die Studienlage zu Aortendissektionen bisher gering erforscht.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, durch die Analyse der Expression von Matrix-Metalloproteinasen und deren Inhibitoren in thorakalen Aortenaneurysmen und -dissektionen neue Erkenntnisse in der Entstehung zu gewinnen. Hierzu erfolgte die histologische Untersuchung von humanem Gewebe der Aorta ascendens, welche im Rahmen eines Ascendensersatzes bei 104 Patienten mit thorakalen Aortenaneurysmen und -dissektionen entnommen wurde. Zusätzlich wurde das Gewebe von 7 gesunden Aorten als Kontrollgruppe untersucht. Anhand immunhistochemischer Färbungen von MMP-1, MMP-9 als Metalloproteinasen und TIMP-1 und TIMP-2 als deren Inhibitoren konnte anhand der Färbungsintensität ein Score von 0 bis 3 erhoben werden. Es erfolgte anschließend eine statistische Auswertung der Scores sowie aller Patientendaten und ein Vergleich zwischen den Gruppen „Aneurysma“, „Dissektion“ und „Aortengesunde“. Zudem erfolgte die radiologische Beurteilung präoperativer Computertomographie-Bilder der Aorta mit Messung des aortalen Durchmessers.
Während in der gesunden Kontrollgruppe kaum MMPs und TIMPs nachweisbar waren, zeigte sich in den pathologischen Aortenproben (Aneurysmen und Dissektionen) eine erhöhte Expression von MMP-1, MMP-9 und TIMP-1 und TIMP-2. Im Vergleich zwischen Aneurysmen und Dissektionen zeigte sich ein hochsignifikanter Unterschied mit vermehrter Expression von MMPs und TIMPs in der Gruppe der Dissektionen. Bei der differenzierten Betrachtung des Expressionsortes ließ sich eine stark variierende Expression in den einzelnen Wandschichten nachweisen. Es zeigte sich in den Dissektionen im Bereich der Media und Adventitia eine höhere Expression von MMP-1 und -9 und TIMP-1 und -2 im Vergleich zu den Aneurysmen. In der Auswertung der präoperativen Bildgebung der Aorta ließ sich kein Zusammenhang zwischen dem aortalen Durchmesser und dem Grad der MMP- und TIMP-Expression nachweisen.
Die vorliegenden Ergebnisse bestätigen zum einen, dass sowohl die Gelatinase MMP-9 als auch die Kollagenase MMP-1 durch inflammatorische Prozesse in den äußeren Wandschichten der Aorta an der Entstehung von thorakalen Aortenaneurysmen und -dissektionen beteiligt sind und in Dissektionen eine vermehrte Aktivität von MMPs gegenüber Aneurysmen besteht. Zum anderen konnten neue Erkenntnisse zur genaueren Lokalisation gewonnen werden, die die Theorie des Hypoxie-induzierten Umbaus der äußeren Wandschichten unterstützen. Es ist anzunehmen, dass eine vermehrte Ausschüttung von Wachstumsfaktoren multiple Umbauprozesse und eine Neovaskularisation induziert. Dadurch erfolgt eine Schwächung der Gefäßwand und somit wird die Entstehung von Aortendissektionen begünstigt.
Weiterführende Untersuchungen, insbesondere in vitro und in vivo-Versuche (wie z.B. die selektive Hemmung von MMPs) sind notwendig, um Pathomechanismen und zelluläre sowie extrazelluläre Signalwege zu verstehen. Hierdurch können neue Möglichkeiten in der Diagnostik und Therapie von thorakalen Aortenaneurysmen und -dissektionen entwickelt werden.Aortic aneurysms and dissections are common disorders of the aorta. With a high risk of
mortality and morbidity and a rising incidence they are a central theme of current
research. Multiple studies suggest the importance of extracellular matrix remodeling
processes in aortic disorders.
This study was aimed to analyse the expression of matrix metalloproteinases and their
inhibitors in thoracic aortic aneurysms and dissections as well as healthy aortic tissues
for a better understanding of pathomechanisms regarding their etiology. Tissues of the
ascending aorta of 104 patients with thoracic aortic aneurysms and dissections were
analysed. Additionally, the tissues of 7 healthy aortas were collected and analysed as
well. Immunohistochemical staining was performed on all tissue samples. MMP-1 and
MMP-9 were chosen as representative MMPs and TIMP-1 and TIMP-2 as their inhibitors.
A score was developed to quantify the extent of MMP and TIMP expression. Additionally,
patients‘ data was analysed including aortic diameters via preoperative imaging.
Healthy aortic tissue showed little to none expression of MMP and TIMP while an
increased expression of MMP and TIMP was observed in aneurysms and dissections.
Furthermore a significantly increased expression of MMP and TIMP was found in
dissections compared to aneurysms. Higher scores of MMP-1, -9 and TIMP-1 and -2
expression as a sign of extracelluar matrix degradation was localized in the Tunica media
and Tunica adventitia. There was no notable correlation between aortic diameters and
MMP expressions.
The results confirm an association of gelatinase MMP-9 and collagenase MMP-1
expressions in thoracic aortic aneurysms and dissections. Moreover, there is an
increased activity of MMP-1 and MMP-9 expressions in dissections compared to
aneurysms suggesting an increased perivascular inflammation of the aorta. Current
studies indicate hypoxia-induced inflammation and weakening of the aortic wall.
Neovascularization and disturbance to the nutrient and oxygen supply of the aorta can
result in aortic dissections and aneurysms.
Additional research (including in vitro and in vivo experiments) is necessary to
understand pathomechanisms and cellular and extracellular pathways to open the field
for developing diagnostic markers and new strategies in therapy of aortic aneurysm and
dissection
"They have given me a clear path to go to." Bildungsprozesse an einer privaten Schule in Gambia
No full textDie transnational ausgerichtete Dissertation zielt auf die empirische Rekonstruktion von transformatorischen Bildungsprozessen von SchülerInnen in Gambia. Die Autorin führte ihre Studie an einer privaten Schule in einem städtischen Ballungszentrum Gambias durch, welche von einer belgischen NGO gegründet wurde, mit einem emanzipatorischem pädagogischen Konzept arbeitet, keine Schulgebühren erhebt und zur Erreichung von Geschlechterparität überwiegend Mädchen aufnimmt. Angesichts einer Globalisierung von Biografie fragt die Autorin danach, wie Bildung im Kontext globaler Transformationen greifbar wird. Inwiefern werden im empirischen Material transformatorische Bildungsprozesse sichtbar? Emanzipieren sich die Befragten von traditionellen Rollenerwartungen, sind ihre Zukunftsvorstellungen ‚westlich‘ geprägt oder zeigen sich ganz andere Lebensentwürfe? Die qualitative Mikrostudie wertet mit der Methode der Sozialräumlichen Karte triangulierend Interviews und Zeichnungen dokumentarisch aus und kommt zu dem Ergebnis, dass Bildungsstrategien in diesem transnational gelesenen Bildungsraum entweder subjektiv-transformatorisch oder kollektiv-transformatorisch verlaufen. Auch werden die normativen und kontextbedingten Grundlagen des Selbst- und Weltverhältnisses sichtbar. Daraus ergeben sich Anschlussmöglichkeiten für die weitere wissenschaftliche Auseinandersetzung mit transformatorischen Bildungsprozessen im internationalen Kontext.The transnationally orientated dissertation aims at the empirical reconstruction of transformational educational processes of pupils in The Gambia. The author conducted her study at a private school in an urban centre of The Gambia, which was founded by a Belgian NGO, works with an emancipatory pedagogical concept, does not charge school fees and predominantly accepts girls in order to achieve gender parity. In view of the globalisation of biography, the author asks how education becomes tangible in the context of global transformations. To what extent do transformational educational processes become visible in the empirical material? Do the interviewees emancipate themselves from traditional role expectations, are their visions of the future ‘Westernised’ or do completely different life plans emerge? The qualitative micro-study uses the method of the socio-spatial map to analyse interviews and drawings in a triangulated documentary manner and comes to the conclusion that educational strategies in this transnationally read educational space are either subjective-transformational or collective-transformational. The normative and context-related foundations of the relationship to the self and the world also become visible. This opens up opportunities for further academic analysis of transformational educational processes in an international context
Einfluss von verschiedenen Lagerungsmedien auf Biolumineszenzmessungen – eine In-vitro-Studie
No full textZiel: Das Ziel dieser Studie war es, das Biolumineszenzverhalten an kariösen Zähnen
nach Lagerung in verschiedenen Medien in einem Zeitraum von vier Wochen zu
untersuchen. Weiterhin sollte die Korrelation zwischen den
Biolumineszenzmessungen durch CALCIVIS® Caries Activity Imaging System und
den visuellen Befunden des International Caries Detection and Assessment System
untersucht werden.
Material und Methode: Insgesamt wurden 72 extrahierte humane Seitenzähne der
zweiten Dentition gereinigt und nach den Kriterien der ICDAS Codes kategorisiert.
Jeweils acht Zähne desselben ICDAS Codes wurden in einem der drei
Lagerungsmedien A = destilliertes Wasser, B = Chloramin-T und C = Einfrieren bei -
20° C verwahrt. Die Messungen mit CALCIVIS (ja/nein Entscheidung) erfolgte zu
den Zeitpunkten Baseline sowie eine Woche nach Baseline und vier Wochen nach
Baseline. Die gesammelten Daten wurden in MS Excel importiert und anschließend
mit MedCalc 19.1.7 ausgewertet. Die Korrelation der Ergebnisse beider Systeme
wurden in Kreuztabellen aufgelistet und mittels den Rangkorrelationskoeffizienten
nach Spearman (rs) analysiert. Zur Quantifizierung der Biolumineszenzfelder im
Zeitverlauf wurden in einem definierten Bereich Pixelwerte berechnet.
Messunterschiede in den Pixelwerten zwischen den Lagerungsgruppen sowie
innerhalb dieser Gruppen wurden mittels des Kruskal-Wallis-Tests und des Friedman-
Tests ermittelt. Die Ergebnisse wurden im Box-Plot dargestellt.
Ergebnisse: Die Befunde der visuellen Inspektion korrelierten mit den Messwerten
durch CALCIVIS (ja/nein Entscheidung) signifikant im hohen Bereich für n = 72
Zähne (rs = 0,86). Innerhalb der einzelnen Lagerungsgruppen konnten auch statistisch
signifikante Korrelationen validiert werden für A = destilliertes Wasser (rs = 0,83), B
= Chloramin-T (rs = 0,77) und C = Einfrieren bei -20° C (rs = 1,0). Die Auswertung
für den Kruskal-Wallis-Test zeigt zum Zeitpunkt von Baseline keine signifikanten
Unterschiede zwischen den Gruppen (p = 0,27). Die Messwerte der Kreuztabellen zur
Erfassung der Schmelzoberflächenaktivität nach ICDAS und CALCIVIS zum
Zeitpunkt der Baselinemessung bestätigen die Ergebnisse des Kruskal-Wallis-Tests noch einmal. Beide Verfahren zeigten eine hohe Übereinstimmung bei der Erfassung
aktiver Läsionen: für alle 72 Zähne = 90,9 %, Gruppe A = 92,9 %, Gruppe B = 81,2 %
und Gruppe C = 100 %. Ebenfalls ergaben die Messwerte zur Erfassung inaktiver
Läsionen hohe Übereinstimmungen: für alle 72 Zähne = 94,6 %, Gruppe A = 90 %,
Gruppe B = 100 % und Gruppe C = 100 %. Signifikante Unterschiede konnten nach
einer Woche nach Baseline (p < 0,0001) und nach vier Wochen nach Baseline (p <
0,032) gemessen werden. Nach einer Woche nach Baseline unterschieden sich alle
Messwerte aller Lagerungsgruppen voneinander. Die Messung nach vier Wochen nach
Baseline ergab Unterschiede zwischen Gruppe A und Gruppe C. Für die Auswertung
des Friedman-Tests zeigten sich keine signifikanten Unterschiede in den Pixelwerten
für Lagerungsgruppe A = destilliertes Wasser im Zeitverlauf an (p = 0,33). Für das
Lagerungsmedium B = Chloramin-T konnten signifikante Unterschiede der Pixelwerte
im Zeitverlauf validiert werden (p < 0,0001). Dabei unterschieden sich die Pixelwerte
in Gruppe B von Gruppe A und Gruppe C. Auch für die Lagerungsgruppe C =
Einfrieren bei -20° C konnten statistisch signifikante Unterschiede der Pixelwerte im
Zeitverlauf verzeichnet werden (p < 0,0001).
Diskussion und Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Studie zum Vergleich der
visuellen Aktivitätsmessung einer Karies nach ICDAS mit den
Biolumineszenzmessungen korrelierten signifikant und zeigten eine hohe
diagnostische Übereinstimmung zwischen beiden Systemen. Das biolumineszierende
Verfahren kann daher in der klinischen Kariesdiagnostik als ergänzendes Hilfsmittel
zu den derzeit gängigen Methoden, wie dem ICDAS verwendet werden. Hinsichtlich
der Lagerung von extrahierten Zähnen zur Untersuchung des
Biolumineszenzverhaltens eignete sich im Rahmen dieser Studie destilliertes Wasser
(Gruppe A) am besten. Für die Lagerung von extrahierten Zähnen in Chloramin-T oder
das Einfrieren auf -20° C kann keine Empfehlung ausgesprochen werden.Aim: The aim of this study was to investigate the bioluminescence behaviour on
carious lesions after a storage in different storage media over a period of four weeks.
Furthermore, the correlation between the bioluminescence measurements using the
CALCIVIS® Caries Activity Imaging System and the visual findings of the
International Caries Detection and Assessment System was examined.
Material and methods: In total 72 extracted human posterior teeth of the permanent
dentition were carefully cleaned and categorized according to the criteria of the ICDAS
codes. Eight teeth each of the same ICDAS code were stored in one of the three storage
media A = distilled water, B = chloramine-T and C = freezing at -20° C. The teeth were
measured by CALCIVIS (yes/no decision) at baseline, after one week and after four
weeks. The determined data was inserted into MS Excel and analyzed with MedCalc
19.1.7. The correlation between the findings from both systems were listed in cross
tables and evaluated by Spearman's rank correlation coefficient (rs). Pixel values were
calculated in a defined area to quantify the bioluminescence fields over time.
Measurement differences of pixel values between and within the bearing groups were
determined by the Kruskal-Wallis test and the Friedman test. The results were
presented in box plots.
Results: The visual findings of the ICDAS correlated significantly in a high range with
the measured values from CALCIVIS (yes/no decision) for the used 72 teeth (rs =
0.86). Also within the individual storage groups significant correlations could be
validated for A = distilled water (rs = 0.83), B = chloramine-T (rs = 0.77) and C =
freezing at -20° C (rs = 1.0). The evaluation of the Kruskal-Wallis test shows no
significant differences between the groups at the time of baseline (p = 0.27). The
measured values of the cross tables for recording the enamel surface activity according
to ICDAS and CALCIVIS at the time of baseline confirm the results of the Kruskal-
Wallis test once again. Both methods show a high level of correlation for detecting
carious lesions: for all 72 teeth = 90.9 %, group A = 92.9 %, group B = 81.2 % and
group C = 100 %. The measured values for the detection of inactive lesions also
showed a high correlation: for all 72 teeth = 94.6 %, group A = 90 %, group B = 100 %
and group C = 100 %. Significant differences could be measured after one week (p <
0.0001) and four weeks (p < 0.032). After one week all measured values of the three storage groups differed from each other. The measurements after four weeks revealed
differences between group A and C. For the evaluation of the Friedman test there were
no significant differences in the pixel values for storage group A = distilled water over
the time (p = 0.33). For the storage group B = chloramine-T significant differences in
pixel values over time could be validated (p < 0.0001). The pixel values in group B
differed from A and C. Additionally significant differences in the pixel values over
time could be evaluated for the storage group C = freezing at -20° C (p < 0.0001).
Discussion and conclusion: The results of this study between the visual findings
according to the ICDAS and the bioluminescence measurements correlated
significantly and showed a high diagnostic accordance between the two systems. The
bioluminescence method can therefore be used in caries detection as an aid to current
clinical methods such as ICDAS. With regard to the storage of extracted teeth for
examining the bioluminescence behavior distilled water (group A) was best suited in
this study. The storage of extracted teeth in chloramine-T or freezing them at -20° C is
not recommended
Die Schulfarm Insel Scharfenberg (Berlin) nach 1945
No full textDie Schulfarm Insel Scharfenberg wurde 1922 gegründet und entwickelte sich innerhalb weniger Jahre zu einer der beachtenswertesten öffentlichen Reformschulen der Weimarer Republik. Initiator und Leiter der Schulfarm war der Pädagoge Wilhelm Blume (1884-1970). 1932 übernahm Blume neben der Leitung der Schulfarm auch die der Humboldtschule Tegel, einer der größten höheren Schulen Berlins. Ziel dieses 'Doppeldirektorats' war es, zu erproben, inwieweit reformpädagogische Erfahrungen der Schulfarm auf eine höhere 'Normalschule' übertragbar gemacht werden könnten. 1934 wurde diesem Übertragungsversuch, der recht verheißungsvoll angelaufen war, ein Ende gemacht: Wilhelm Blume, dem auf Scharfenberg schon 1933 ein nationalsozialistischer Heimleiter zur Seite gestellt worden war, verließ zusammen mit einigen Kollegen und einer größeren Zahl von Schülern die Schulfarm - blieb aber das ganze Dritte Reich hindurch Leiter der Humboldtschule. Die Schulfarm entwickelte sich von 1934 bis 1945 zu einer nationalsozialistischen Erziehungsstätte
Fort- und Weiterbildungsbedarfe im Kontext der Betreuung von Menschen mit ‹geistiger Behinderung›
No full textOrganisationen der Behindertenhilfe bieten in der Regel bereits zahlreiche Fort- und Weiterbildungen für ihre Mitarbeiter*innen an. Doch welche Themen stehen dabei im Fokus? Wo gibt es unzureichende Angebote, und mit welchen Herausforderungen sind die Organisationen konfrontiert? Die Studie «Fort- und Weiterbildungsbedarfe für Mitarbeiter*innen der Behindertenhilfe im Kontext der Betreuung von Menschen mit ‹geistiger Behinderung›», die in den Jahren 2023 und 2024 an der Philipps-Universität Marburg durchgeführt wurde, beleuchtet genau diese Fragen. Basierend auf einer bundesweiten Online-Befragung und ergänzenden Telefoninterviews liefert sie fundierte Erkenntnisse zu den Fort- und Weiterbildungsbedarfen in der Betreuung von Menschen mit ‹geistiger Behinderung›. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Einbindung sowohl der Mitarbeiter*innen als auch der betreuten Menschen in die Entwicklung und Durchführung dieser Maßnahmen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung bieten wertvolle Impulse für die Praxis und die wissenschaftliche Forschung. Sie dienen als Grundlage für passgenaue Weiterbildungsangebote und zeigen zukünftige Forschungsfelder auf. Ein unverzichtbarer Beitrag für Fachkräfte, Organisationen und Entscheidungsträger in der Behindertenhilfe.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Mit Kindern über Naturwissenschaften sprechen. Eine Interventionsstudie zu Bedeutung und Wirkung der epistemischen Haltung von Erzieher*innen in Bezug auf Gespräche mit Kindern über Naturwissenschaften
No full textDie Dissertation „Mit Kindern über Naturwissenschaften sprechen. Eine Interventionsstudie zu Bedeutung und Wirkung der epistemischen Haltung von Erzieherinnen in Bezug auf Gespräche mit Kindern über Naturwissenschaften“ untersucht, wie die Überzeugungen und Einstellungen (epistemische Haltungen) von frühpädagogischen Fachkräften die Qualität und Wirksamkeit von Gesprächen mit Kindern über naturwissenschaftliche Themen beeinflussen. Ausgangspunkt ist die Beobachtung, dass Kinder bereits im Vorschulalter eine ausgeprägte Neugier für naturwissenschaftliche Phänomene zeigen und dass die Förderung dieser Interessen wesentlich für ihre kognitive Entwicklung und spätere Bildungserfolge ist. Die Arbeit bettet die Thematik in den bildungspolitischen und entwicklungspsychologischen Kontext ein und analysiert die gestiegenen Anforderungen an Kindertageseinrichtungen sowie die Bedeutung der Professionalisierung von Erzieher*innen.
Im Zentrum der Studie steht eine Interventionsmaßnahme: Erzieher*innen nehmen an speziell entwickelten Kommunikationstrainings teil, die darauf abzielen, ihre epistemischen Haltungen und ihre Gesprächsführungskompetenz im naturwissenschaftlichen Kontext zu stärken. Mittels einer Prä- und Postinterventionserhebung werden Veränderungen in den Überzeugungen und im professionellen Handeln der Teilnehmenden erfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass gezielte Fortbildungen dazu beitragen können, epistemische Haltungen zu reflektieren und weiterzuentwickeln, was wiederum die Qualität der Interaktionen mit Kindern und die Förderung naturwissenschaftlicher Bildungsprozesse verbessern kann
Decoding the TP53 mutome: CRISPR perspectives on functional diversity and therapeutic interventions
No full textThe key transcription factor p53 plays a crucial role in executing diverse tumor suppressive functions in human cells, as evidenced by the high prevalence of mutations in its encoding gene, TP53, across various cancer entities. Remarkably, TP53 mutations predominantly manifest as missense mutations, exhibiting an unparalleled diversity with over 2,000 distinct mutations identified in cancer patients. Notably, about 70% of these mutations remain poorly characterized, highlighting the need for comprehensive understanding to incorporate p53 status into clinical evaluation.
This dissertation focuses on the detailed characterization of more than 94% of reported cancer-associated mutations within the TP53 gene. Employing CRISPR-mediated mutagenesis at the endogenous TP53 locus in cancer cells, we conducted investigations in a highly physiological context. Our research elucidates the functional implications of numerous mutations, previously of uncertain significance, unveiling factors such as moderate thermodynamic destabilization, loss of specific functions, and splicing defects. This knowledge was further implemented into an interactive database, encompassing all
existing analyses on TP53 mutations. This resource facilitates data recapitulation, diverse visualizations, and predictive insights into the tumorigenic potential and therapy response of variants. Exploring clinical targeting of p53, we utilized Designed Ankyrin Repeat Proteins to restore p53 transcriptional activity, exemplified in Human Papilloma Virus-infected cancer cell lines. To incorporate the importance of the tumor microenvironment, we established a highly physiological genetically engineered mouse model for small-cell lung cancer. Therefore, we leveraged adenoviruses for CRISPR-mediated knockout of Trp53 and other cancer-associated genes, resulting in a rapid, flexible, and efficient method for generating cancer mouse models. Moreover, incorporating in vivo labeling with Gaussia princeps luciferase enabled longitudinal and animal-friendly monitoring of tumor development.
In conclusion, this dissertation presents a comprehensive annotation of the TP53 mutome, offering valuable insights into its diverse landscape and clinical implications,
including genetic risk assessment and therapeutic strategies. Additionally, it introduces an advanced method for generating genetically induced cancer mouse models, paving the way for further investigations into the influence of the TP53 mutome on the tumor microenvironment.Der zentrale Transkriptionsfaktor p53 spielt eine entscheidende Rolle bei der Ausübung
verschiedener tumorsuppressiver Funktionen in menschlichen Zellen, was durch die
hohe Prävalenz von Mutationen in seinem kodierenden Gen, TP53, bei verschiedenen
Krebsarten belegt wird. Bemerkenswerterweise manifestieren sich Veränderungen in
TP53 überwiegend als missense Mutationen und weisen mit über 2.000 verschiedenen,
in Krebspatienten beschriebenen Mutationen, eine unvergleichliche Vielfalt auf. Etwa
70 % dieser Mutationen sind nach wie vor unzureichend charakterisiert, was die
Notwendigkeit eines umfassenden Verständnisses für das TP53 Mutom unterstreicht,
um den p53-Status in die klinische Bewertung einbeziehen zu können.
Diese Dissertation fokussiert sich auf die Charakterisierung von mehr als 94 % der
bekannten krebsassoziierten Mutationen innerhalb des TP53 Gens. Mit Hilfe der
CRISPR-vermittelten Mutagenese des endogenen TP53-Lokus in Krebszellen wurden
Untersuchungen in einem physiologischen Kontext durchgeführt. Dadurch konnten die
funktionellen Auswirkungen zahlreicher Mutationen annotiert werden, deren Bedeutung
zuvor unklar war. Weiterhin konnte der Mechanismus des Funktionsverlustes durch
Faktoren wie eine moderate thermodynamische Destabilisierung, den Verlust
spezifischer Funktionen und Spleißdefekte aufgeklärt werden. Dieses Wissen wurde in
eine interaktive Datenbank implementiert, die alle bisher existierenden Analysen zu
TP53-Mutationen umfasst und so die Rekapitulation von Daten, vielfältige
Visualisierungen und die Vorhersage über die Tumorigenität und das
Therapieansprechen erleichtert. Bei der Erforschung von Therapieoptionen bei p53-
Veränderungen haben wir Designed Ankyrin Repeat Proteine am Beispiel von mit dem
Humanen Papillomavirus infizierten Krebszelllinien eingesetzt, um die
Transkriptionsaktivität von p53 wiederherzustellen.
Um die Bedeutung der Tumormikroumgebung zu berücksichtigen, haben wir ein
physiologisches, genetisch verändertes Mausmodell für kleinzelligen Lungenkrebs
generiert. Dazu haben wir Adenoviren zum CRISPR-vermittelten Knockout von Trp53
und anderen krebsassoziierten Genen genutzt, und damit eine schnelle, flexible und
effiziente Methode zur Erzeugung von Krebsmausmodellen entwickelt. Weiterhin
ermöglichte die in vivo Markierung mit Gaussia princeps Luciferase eine longitudinale
und tierfreundliche Überwachung der Tumorentwicklung.
Zusammenfassend wird in dieser Dissertation eine umfassende Annotation des TP53-
Mutoms gezeigt, welche wertvolle Einblicke in die Vielfältigkeit und mögliche klinische
Anwendung bietet. Darüber hinaus wird eine fortschrittliche Methode zur Erzeugung
genetisch veränderter Krebsmausmodelle vorgestellt, die den Weg für weitere
Untersuchungen zum Einfluss des TP53-Mutoms auf die Tumormikroumgebung ebnet
Coordination of Autolysins during cell division in Caulobacter crescentus
No full textThe regulation of peptidoglycan (PG) remodeling has been studied intensively in rod-shaped and coccoid model bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, but the question of how shape arises in bacteria with more complex morphologies remains incompletely understood. Among the morphologically complex species is Caulobacter crescentus, a crescent-shaped stalked α-proteobacterium, which is characterized by a biphasic life cycle and an asymmetric cell division.
Cell wall remodeling critically depends on the action of peptidoglycan-degrading enzymes, whose enzymatic activity must be tightly regulated in time and space to prevent cell lysis. In several organisms, including the model E. coli, it has been found that proteins with catalytically inactive LytM domains act as regulators of PG lytic enzymes. C. crescentus possesses two such LytM factors with degenerate LytM domains, DipM and LdpF. These two factors have been individually studied and the data suggest that they act in different stages of cell division and are responsible of the recruitment of different PG lytic enzymes. However, these findings only give a partial explanation of the function of these proteins.
The results obtained in this work indicate that while LdpF appears to connect FtsEX with AmiC, DipM interacts in vivo with multiple autolysins (SdpA, SdpB, AmiC and CrbA) and FtsN. We confirmed in vitro the interactions between DipM and SdpA, SdpB, AmiC and FtsN and our data supports the notion that the interaction surface with all these factors is shared. Moreover, we show that the previously reported mid-cell localization dependency of SdpA and SdpB on DipM is most probably indirect and not mediated by their direct interaction. Additionally, DipM was able to stimulate the enzymatic activity of SdpA, SdpB and AmiC in vitro. Finally, our data also suggest a novel mechanism to regulate the activity of AmiC based on its dimerization.Die Regulation der Peptidoglykan (PG) -Remodellierung wurde in stäbchen- und kugelförmigen Modellbakterien wie Escherichia coli und Bacillus subtilis intensiv untersucht, aber die Frage, wie die Form bei Bakterien mit komplexeren Morphologien entsteht, ist noch unvollständig geklärt. Zu den morphologisch komplexen Arten gehört Caulobacter crescentus, ein sichelförmig gestieltes α-Proteobakterium, das durch einen zweiphasigen Lebenszyklus und eine asymmetrische Zellteilung gekennzeichnet ist.
Der Umbau der Zellwände hängt entscheidend von Peptidoglykan abbauenden Enzymen ab, deren enzymatische Aktivität zeitlich und räumlich streng reguliert werden muss, um eine Zelllyse zu verhindern. In mehreren Organismen, einschließlich des Modellbakterium E. coli, wurde nachgewiesen, dass Proteine mit katalytisch inaktiven LytM-Domänen als Regulatoren von lytischen PG-Enzymen wirken. C. crescentus besitzt zwei solcher LytM-Faktoren mit degenerierten LytM-Domänen, DipM und LdpF. Diese beiden Faktoren wurden individuell untersucht und die Daten legen nahe, dass sie in unterschiedlichen Stadien der Zellteilung wirken und für die Rekrutierung verschiedener lytischer PG-Enzyme verantwortlich sind. Die Ergebnisse erklären jedoch nur teilweise die Funktion dieser Proteine.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass LdpF anscheinend FtsEX mit AmiC verbindet, während DipM in vivo mit mehreren Autolysinen (SdpA, SdpB, AmiC und CrbA) und FtsN interagiert. Die Wechselwirkungen zwischen DipM und SdpA, SdpB, AmiC und FtsN wurde in vitro bestätigt. Die Daten stützen zudem die Annahme, dass die Oberfläche mit der diese Proteine mit DipM wechselwirken geteilt wird. Darüber hinaus zeigen wir, dass die zuvor berichtete DipM Abhängigkeit der Lokalisierung von SdpA und SdpB in der Zellmitte von höchstwahrscheinlich indirekt ist und nicht durch deren direkten Wechselwirkung vermittelt wird. Zusätzlich konnte DipM die enzymatische Aktivität von SdpA, SdpB und AmiC in vitro stimulieren. Abschließend deuten unsere Daten auf einen neuen Mechanismus hin, der die Aktivität von AmiC aufgrund von Dimerisierung reguliert.
Zusammenfassend legen unsere Daten nahe, dass sich das regulatorische Netzwerk von DipM erheblich von dem bereits untersuchten unterscheidet und geben neuen Einblick in, wie die Regulation von Autolysinen in Bakterien erreicht werden kann
Levetiracetam nach dem ersten epileptischen Anfall - Prospektive Untersuchung des Einflusses auf Stimmung und Aufmerksamkeit
No full textEtwa jeder Zehnte erleidet im Laufe seines Lebens mindestens einen epileptischen Anfall, das Lebenszeitrisiko eine Epilepsie zu entwickeln liegt bei 2-7%. Somit sind Epilepsien und epileptische Anfälle wichtige neurologische Konditionen, welche eine Vielzahl an Menschen betreffen. Aufgrund der Möglichkeit der schnellen Eindosierung mit vergleichbarer Wirksamkeit, insgesamt guter Verträglichkeit und geringem Interaktionspotential ist Levetiracetam eines der am häufigsten zur Therapie von Epilepsien und epileptischen Anfällen eingesetzte anfallssuppressive Medikamente. Dieses ist in verschiedenen Studien mit einem gehäuften Auftreten von psychiatrischen unerwünschten Arzneimittelwirkungen wie depressiven Verstimmungen und mit einer Verbesserung der kognitiven Leistungen unter bestimmten Umständen assoziiert. Depressionen und Störungen der Aufmerksamkeit sind darüber hinaus wichtige Komorbiditäten von Epilepsien. Ziel der Arbeit ist es zu überprüfen, ob die Monotherapie mit Levetiracetam bereits in den ersten sechs bis 12 Monaten nach Beginn der Therapie und nach dem ersten epileptischen Anfall einen Einfluss auf die Stimmung und die Teilfunktionen fokussierte Aufmerksamkeit, geteilte Aufmerksamkeit und Flexibilität nimmt. Dazu wurden die Daten der Patienten unter Levetiracetam-Monotherapie ausgewertet und mit den Daten der Patienten unter Monotherapie mit anderen anfallssuppressiven Medikamenten und der Patienten ohne Einnahme dieser verglichen.
Als Datengrundlage dienten die erhobenen Daten der prospektiven Studie mit dem Titel „Monozentrische Studie zur Untersuchung des Effektes der neuen Diagnosekriterien für Epilepsie der International League Against Epilepsy von 2014 auf die Diagnosestellung nach dem ersten Anfall, auf Patientenzufriedenheit, Kognition und gesundheitsökonomische Faktoren“. Eingeschlossen wurden alle Patienten nach dem ersten epileptischen Anfall, die zwischen 24.03.2018 und 27.10.2020 in der Klinik für Neurologie und Neurochirurgie des UKGM-Marburg behandelt wurden. Die Stimmung bzw. das Vorliegen von Depressivität wurden anhand des Becks-Depressions-Inventar-Revision (BDI-II) erhoben und die Aufmerksamkeitsfunktionen durch die Testbatterie zur Aufmerksamkeitsprüfung (TAP) erfasst. Insgesamt wurden 163 Patienten nach dem ersten Anfall rekrutiert. Ausgewertet wurden die Daten von 32 Patienten für Das Becks-Depressions-Inventar-Revision und von 27 bzw. 24 Patienten für die Testbatterie zur Aufmerksamkeitsprüfung. Untersucht wurden jeweils die Ergebnisse der drei definierten Gruppen auf Veränderungen innerhalb von sechs bzw. 12 Monaten. Weiterhin wurden die Gruppen miteinander verglichen.
Gemessen an den Ergebnissen des BDI-II wurden keine signifikanten Veränderungen nach sechs oder 12 Monaten in den Gruppen und auch keine Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt. Somit konnte in der vorliegenden Studie kein signifikanter Einfluss der Therapie mit Levetiracetam auf die Stimmung gezeigt werden. Dennoch traten sowohl in der Gruppe der Patienten unter Levetiracetam-Monotherapie als auch der Patienten mit anderer anfallssuppressiver Medikation im Verlauf weiterhin auffällige Ergebnisse im BDI-II auf, während dies bei den Patienten ohne anfallssuppressive Therapie nicht der Fall war.
In der TAP wurde ein möglicher positiver Einfluss von Levetiracetam auf die Teilfunktion der geteilten Aufmerksamkeit, nicht aber auf die Flexibilität festgestellt. Die Patienten unter Levetiracetam-Monotherapie zeigten signifikant bessere Ergebnisse für die ausgelassenen Zielreize der Aufgabe „Geteilte Aufmerksamkeit“ nach 12 Monaten. Die Anzahl der ausgelassenen Zielreize gilt als ausschlaggebend zur Beurteilung des Subtests. Allerdings zeigten die anderen Gruppen in der weniger aussagekräftigen Testvariable mediane Reaktionszeit signifikant bessere Werte nach 12 Monaten, während diese Verbesserung bei den Patienten mit Levetiracetam-Monotherapie ausblieb. Die Ergebnisse des Subtests „Flexibilität“ veränderten sich in keiner der Gruppen signifikant. Insgesamt konnte also ein möglicher positiver Einfluss der Levetiracetam-Therapie auf einen Teilaspekt der geteilten Aufmerksamkeit gezeigt werden. Jedoch bleibt unklar, ob die gefundenen Veränderungen ausschließlich durch die Therapie mit Levetiracetam bedingt sind, da die Werte der ersten Testung nach der Rekrutierung für fast alle Testvariablen im Trend niedriger waren als die der zweiten Testung nach 12 Monaten.
Sowohl für die Untersuchung der Stimmung als auch der Aufmerksamkeit muss beachtet werden, dass eine geringe Zahl an Datensätzen für die jeweiligen Gruppen vorlag. Weiterhin wurde bei fast allen Patienten mit anfallssuppressiver Medikation nach dem ersten epileptischen Anfall eine Epilepsie diagnostiziert, während bei den Patienten ohne Therapie lediglich ein einmaliger epileptischer Anfall stattgefunden hatte. In vorherigen Studien wurde bereits ein möglicher negativer Einfluss einer Epilepsie im Vergleich zu einem ersten Anfall ohne Diagnose einer Epilepsie postuliert. Somit sollten die durchgeführten Untersuchungen an einer größeren Stichprobe wiederholt werden und auch erneut der mögliche Einfluss einer vorliegenden Epilepsie und weiterer Variablen wie Alter, Lebensqualität und Anfallsfrequenz untersucht werden.Approximately one in ten people will experience at least one epileptic seizure, while the lifetime risk of developing epilepsy is around 2-7%. Thus, epilepsy and epileptic seizures are relevant neurological conditions that affect a large number of people. Due to superior tolerability and comparable efficacy, levetiracetam is one of the most commonly used seizure-suppressive drugs in the treatment of epilepsy and epileptic seizures. Levetiracetam has been associated with higher incidence of psychiatric adverse drug reactions such as depressive mood disorders in various studies. Moreover, improvement in cognitive performance has been reported. Besides, depression and attention disorders are considered important comorbidities of epilepsy. This study aims to investigate the influence of monotherapy with levetiracetam on mood and the sub-functions of selected attention six to 12 months after initiation of therapy following the first epileptic seizure. For this purpose, data of patients under monotherapy with levetiracetam were analysed and compared with data of patients under monotherapy with other seizure-suppressive drugs and patients without drug-treatment.
The data used for this study are based on the collected data of the prospective study entitled “Monocentre study to examine the effect of the new 2014 International League Against Epilepsy diagnostic criteria for epilepsy on post-first seizure diagnosis, patient satisfaction, cognition, and health economic factors”. Every patient with a first epileptic seizure who was treated at the Department of Neurology and Neurosurgery at the UKGM-Marburg between March 2018, and October 2020, was included to the study. A total of 163 patients were recruited after the first seizure. Beck’s Depression Inventory Revision (BDI-II) was administered for 32 patients at baseline, after six and twelve months. The Testbattery for Attentional Performance (TAP) test battery was administered for 27 respectively 24 patients at baseline and after twelve months. Intragroup changes over time were analysed and intergroup differences at baseline after six and twelve months were investigated.
Based on the BDI-II, no significant changes were found in the groups after six or 12 months. Moreover, no differences were found between the groups. Thus, there was no significant effect of levetiracetam treatment on mood in the present study. Nevertheless, abnormal results continued to occur in the group of patients under levetiracetam monotherapy as well as in the group of patients with other seizure-suppressive medication, whereas this was not observed in patients without seizure-suppressive therapy.
In the TAP, a possible positive influence of levetiracetam on divided attention, but not on attention flexibility, was found. Patients on levetiracetam monotherapy showed significantly better results for the omitted target stimuli of the divided attention task after 12 months. The number of omitted target stimuli is considered decisive for the assessment of this subtest. However, the other groups showed significantly better values in the less meaningful test variable median reaction time after 12 months, while this improvement did not occur in the patients with levetiracetam monotherapy. Results of the subtest "flexibility" did not change significantly in any of the groups. Overall, a positive influence of levetiracetam therapy on divided attention could be shown. However, it remains unclear whether the changes found are exclusively due to treatment with levetiracetam, as the values of the first test at baseline were lower for almost all test variables than those of the second test after 12 months.
Overall, a small number of patients complete the BDI-II questionnaire and the attention test battery. Furthermore, almost all patients with seizure suppressant medication were diagnosed with epilepsy after the first epileptic seizure, while the patients without therapy had only had a single epileptic seizure. Therefore, the assessments carried out in this study should be repeated on a larger sample and other variables such as the presence of epilepsy, age, quality of life and seizure frequency should also be investigated in the context of their influence on mood and attention