12033 research outputs found
Sort by
Amtliche Bekanntmachungen, 55. Jahrgang, Nr. 89
No full textÄnderung und zugleich Neubekanntmachung der Ordnung für die Wahl zum Vorstand des Bonner Zentrums für Lehrerbildung (BZL) der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn vom 4. November 202
Gingivaresektion mit Diodenlasern der Wellenlänge 445 nm und 970 nm : Auswertung der Pilotphase einer klinischen Vergleichsstudie
Get PDFIm Rahmen einer Pilotstudie wurde ein 445 nm-Laser mit einem 970 nm-Laser als Testsystem für Gingivektomie-Maßnahmen verglichen. Insgesamt wurden 20 Zähne von acht Patienten behandelt. Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich über sechs Monate mit vier Kontrollterminen nach dem operativen Eingriff. Diese fanden eine Woche, zwei Wochen, drei Monate und sechs Monate nach der Behandlung statt. Die relevanten erhobenen Indizes waren der Sulcus Fluid Flow Rate Index, der Modified Gingival Index und der Modified Early Healing Index. Zusätzlich wurde der Attachment-status ermittelt und die Empfindlichkeit der Zähne überprüft. Der Patient wurde nach dem Behandlungskomfort befragt und der Behandler gab sein subjektives Empfinden zur Durchführung der Behandlung wieder. Außerdem wurden die Behandlungszeiten dokumentiert.
Die Auswertung des Sulcus Fluid Flow Rate Index, des Modified Gingival Index, Modified Early Healing Index, Attachmentstatus und der Patientenbefragung zeigt keinen signifikanten Unterschied in der Bewertung der beiden Systeme. Unerwünschte Ereignisse (AE) traten bei keinem der beiden getesteten Lasersysteme auf. Lediglich die verkürzte Behandlungszeit mit dem 445 nm-Laser von knapp über 100 Sekunden im Vergleich zu dem 970 nm-Laser mit Behandlungszeiten von 250 - 490 Sekunden ist hervorzuheben. Außerdem wurde von den Behandlern bei der subjektiven Bewertung der durchgeführten Gingivektomie, der Koagulationswirkung und der Effizienz der Lasersysteme der 445 nm-Laser als vorteilhafter eingestuft.
Aufgrund der geringen Fallzahl dieser Studie kann keine eindeutige vergleichende Bewertung der Lasersysteme anhand der erhobenen Daten getroffen werden. Es lassen sich lediglich Tendenzen erkennen. Wie auch in den bisher publizierten meist ex vivo Studien deuten die Ergebnisse dieser Studie darauf hin, dass der 445 nm-Laser dem 970 nm-Laser in nichts nachsteht und eine gute und gegebenenfalls zeiteffiziente-re Alternative für die Durchführung chirurgischer Verfahren darstellt. Um klare Aussagen zu den chirurgischen Eigenschaften des 445 nm-Lasers im Vergleich mit anderen Lasersystemen machen zu können, müssen weitere in vivo Studien mit größeren Patientenkohorten durchgeführt werden. Das erprobte Studiendesign kann bei weiteren Untersuchungen eine Hilfestellung sein
Assessment and Application of Quantum Mechanical Methods for the Calculation of Large and Condensed Systems
Get PDFQuantum mechanical (QM) calculations of large and condensed matter require the availability of fast and reliable methods. This thesis assesses several QM methodologies with challenging systems pushing the boundaries of these approaches. First, the semi-empirical quantum mechanical methods GFNn-xTB (n = 1, 2) are tested for the geometry optimization of large (metallo-)proteins up to 5000 atoms using an all-atom single structure quantum mechanical (ASQM) ansatz. Thus, two benchmark sets are compiled for comparison against experimental data. In general, both extended tight binding models prove to efficiently yield accurate structures of various (metallo-)proteins with and without prosthetic groups.
Besides the ASQM workflow, two all-atom dynamic structure QM approaches are assessed for the calculation of one- and two-photon absorption (1PA, and 2PA) spectra of realistic systems. Additionally, the recently introduced dt-sTD-DFT-xTB method is evaluated, which has the potential to significantly reduce computational requirements. The ASQM workflow is tested on the two challenging proteins bR and iLOV. Analysis reveals the importance of including the chromophore's environment explicitly to properly describe chromophore-protein interactions, and transitions inside tryptophan units, impacting the spectra considerably. To furthermore resolve side-features (e.g., broadening), ADQM schemes are evaluated for the computation of 1- and 2PA spectra of iLOV's chromophore, the flavin mononucleotide (FMN) in aqueous solution, either relying on Boltzmann-averaged spectra with implicit solvation (ADQM-B), or using uncorrelated snapshots from a MD simulation (ADQM-MD) of explicitly solvated FMN. While the ADQM-B workflow provides little improvement over the ASQM scheme, ADQM-MD reveals striking agreement with experimental data for FMN in aqueous solution, underlining the importance of considering all atoms in an explicit dynamic manner. Next, the ADQM-B scheme is applied to reveal structural features of two bistable rotaxanes, complementing experimental efforts to explain their photochemical properties. Based on a multilevel scheme, Gibbs energies for several conformations are calculated, revealing that strong folding in the molecular structure is responsible for the unexpected photochemical behavior.
Finally, the recently proposed TI-MD-λDFT approach is assessed to explore relativistic effects on phase transition points of the coinage metals Cu, Ag, and Au. While the boiling points (BPs) show increasing relativistic effects with increasing nuclear charge, the melting points (MPs) defy this correlation, as the MP of Au in the spin-orbit relativistic (SOR) and the non-relativistic (NR) limits are very similar. An in-depth study considering thermodynamical quantities reveals a strong stabilization of the SOR Au liquid due to relativistic effects, rendering NR Au similar to SOR Ag, confirming a half-a-century old hypothesis by P. Pyykkö. <br/
Short physical performance battery : Pilot study of a human motion capture app (MobiSPPB)
Get PDFBackground: A standardized fall risk assessment can guide targeted interventions. The widely used short physical performance battery (SPPB) for mobility assessment covers balance, gait speed, and lower limb strength, but is time-consuming and requires trained raters. The newly developed video-based smartphone application called MobiSPPB provides a rater-independent SPPB assessment. This study evaluated the technical validity and reliability of the MobiSPPB app compared to the standard rater-based SPPB. In addition, the ability to detect disease-related movement patterns was investigated. Methods: Using a standardized experimental setting, 10 healthy participants performed the SPPB with and without movement impairments simulated by an instant aging suit. Two experienced raters rated the SPPB performance, and a smartphone recorded at the same time. The MobiSPPB app analyzed videos via vision-based human motion capture techniques. Spearman's correlations, the intraclass correlation coefficient (ICC), and receiver operating characteristic curves were calculated. Results: There was a strong correlation between the app and standard SPPB (Spearman's Correlation of 0.869, 95% confidence interval (CI) of 0.79–0.92, p p Conclusions: The technical validation of the MobiSPPB app was successful in a standardized experimental setting and requires further testing in clinical practice
Economic Integration and Development in Africa : A Multifaceted Examination of Trade, Infrastructure, and Resilience
Get PDFAfrica's path toward economic integration and development is a long-term endeavour fraught with challenges but brims with potential. This dissertation examines the role of trade facilitation measures and trade liberalization, specifically the African Continental Free Trade Agreement (AfCFTA), in driving economic growth, trade, and food security and its potential to promote resilient and inclusive development, particularly in combating climate change. The first analytical chapter presents a review of studies on the potential economic, trade, and welfare impacts of the AfCFTA. This study included peer-reviewed published articles and unpublished reports, comparing the results and methodologies. In addition to the methodological differences that span from gravity and partial equilibrium, as well as general equilibrium models for different countries, regions, and global levels, most studies applied their own contextualized liberalization schedules and mechanisms of implementation. Findings of the reviewed studies indicate that implementing AfCFTA significantly enhances the trade of the continent, gross domestic product (GDP), and welfare, but only if supplemented with reduction of nontariff barriers and trade facilitation implementation.
The second chapter explores the effects of trade facilitation measures on inter- and intraAfrican trade and presents a calculation of the ad valorem tariff equivalent (AVE) costs. This study reevaluated the impacts of trade facilitation in Africa by utilizing data from the World Bank on the time required for trade, specifically the number of days to export and import. In the structural gravity model, the ad valorem tariff equivalent costs were calculated, which are crucial to assess the general equilibrium effects of trade facilitation. A 1-day delay in trade has a tariff equivalent to 0.9%. Findings indicate that the time required for trade has a more significant influence on intra-African trade than inter-African trade, with a more substantial effect observed in imports than exports. Moreover, counterfactual simulations indicate that halving the number of days to trade of each country could increase African imports and exports by 30.2% and 12.7% on average, respectively.
The third chapter presents an analysis of the impact of climate change on the Ethiopian economy using a recursive dynamic computable general equilibrium (CGE) model. By utilizing data from Waldhoff et al. (2020) projection of temperature and rainfall shocks of crops, the study analyzes these shocks under two emission scenarios: representative concentration pathways (RCP) 4.5 and 8.5, with estimates and projections made at the national and product levels. Findings indicate that climate change will significantly harm the GDP, trade, and food security of the country, with effects rippling beyond the agricultural sector into the broader economy. Meanwhile, the urban and rural poor are projected to suffer the most drastic reductions in income and consumption owing to these shocks. Moreover, the spillover effects from agriculture to other industries reduced domestic demand and production, and some increases in manufacturing and service exports occurred. These dynamics ultimately adversely affect the food security of the country. The fourth chapter presents an analysis of the implications of the participation of Ethiopia in the AfCFTA amid climate change. The challenges posed by climate change to the agricultural sector will notably decline staple crop output and agricultural GDP in the future; the AfCFTA could enhance production, trade, and employment by enhancing the competitiveness of the country.
The gradual elimination of import tariffs and reduction of transaction costs owing to the AfCFTA could significantly boost trade of Ethiopia, especially in mining, processed foods, textiles, and finance services. Although these trade liberalization efforts encourage growth in imports and exports, they may not fully counterbalance the severe impacts of climate change. Moreover, the government may face moderate losses in tariff revenues, estimated at 11.5% of total tariff revenue, potentially straining its budget. Therefore, the Ethiopian government should leverage the economic advantages of the AfCFTA to dampen the adverse effects of climate change, such as production, trade and food security and strengthen its regional economic power.Der Weg Afrikas hin zu wirtschaftlicher Integration und Entwicklung ist ein langfristiges Unterfangen, das mit Herausforderungen verbunden ist, aber auch viel Potenzial birgt. Der Handel spielt eine entscheidende Rolle bei der Förderung des Wirtschaftswachstums und der Armutsbekämpfung und wird der Welt auch weiterhin den Weg hin zu einer nachhaltigen, widerstandsfähigen und integrativen Entwicklung weisen. In dieser Dissertation wurde die Rolle von Maßnahmen zur Handelserleichterung und Handelsliberalisierung, insbesondere des Abkommens über die Panamerikanische Freihandelszone (AfCFTA), bei der Förderung des Wirtschaftswachstums, des Handels und der Nahrungsmittelsicherheit sowie deren Potenzial zur Förderung einer widerstandsfähigen und integrativen Entwicklung, insbesondere bei der Bekämpfung des Klimawandels, untersucht. Das erste analytische Kapitel enthält einen Überblick über Studien zu den potenziellen Auswirkungen des AfCFTA auf Wirtschaft, Handel und Wohlstand. Um die allgemeine Methodik und die Daten zu überprüfen und die wirtschaftliche Struktur des Kontinents zu kontextualisieren, wurden in dieser Analyse die Studien zu den potenziellen Auswirkungen des AfCFTA kritisch untersucht.
Diese Studie umfasst von Experten begutachtete veröffentlichte Artikel und unveröffentlichte Berichte und vergleicht die Ergebnisse und Methoden. Zusätzlich zu den methodischen Unterschieden, die von Gravitations- und partiellen Gleichgewichtsmodellen bis hin zu allgemeinen Gleichgewichtsmodellen für verschiedene Länder, Regionen und globale Ebenen reichen, wendeten die meisten Studien ihre eigenen kontextualisierten Liberalisierungszeitpläne und Umsetzungsmechanismen an. Die Ergebnisse der untersuchten Studien deuten darauf hin, dass die Umsetzung des AfCFTA den Handel des Kontinents, das Bruttoinlandsprodukt (BIP) und den Wohlstand erheblich steigert, allerdings nur, wenn es durch außertarifliche Barrieren und Handelserleichterungen ergänzt wird.
Im zweiten Kapitel werden die Auswirkungen von Handelserleichterungsmaßnahmen auf den zwischen- und innerafrikanischen Handel untersucht und eine Berechnung der Wertzolläquivalentkosten (AVE) vorgelegt. In dieser Studie wurden die Auswirkungen von Handelserleichterungen in Afrika neu bewertet, indem Daten der Weltbank über den Zeitaufwand für den Handel verwendet wurden, insbesondere die Anzahl der Tage für die Ausfuhr und Einfuhr. Im Rahmen des strukturellen Gravitationsmodells, das den Vorteil hat, die Auswirkungen bilateraler Handelsströme auf bilaterale Handelspolitiken zu schätzen, wurden die Wertzolläquivalentkosten berechnet, die für die Bewertung der allgemeinen Gleichgewichtseffekte von Handelserleichterungen entscheidend sind. Eine Verzögerung des Handels um 1 Tag hat ein Zolläquivalent von 0,9 %. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die für den Handel benötigte Zeit einen größeren Einfluss auf den innerafrikanischen Handel als auf den zwischenafrikanischen Handel hat, wobei die Auswirkungen bei den Einfuhren stärker sind als bei den Ausfuhren. Darüber hinaus zeigen partielle kontrafaktische Simulationen, dass eine Halbierung der Anzahl der Tage für den Handel die afrikanischen Einfuhren und Ausfuhren um 30,2 % bzw. 12,7 % steigern könnte.
Das dritte Kapitel enthält eine Analyse der Auswirkungen des Klimawandels auf die Wirtschaft Äthiopiens unter Verwendung eines rekursiven dynamischen berechenbaren allgemeinen Gleichgewichtsmodells (CGE). Unter Verwendung von Daten aus der Projektion von Waldhoff et al. (2020) zu Temperatur- und Niederschlagsschocks bei Nutzpflanzen analysiert die Studie diese Schocks unter zwei Emissionsszenarien: Repräsentative Konzentrationspfade (RCP) 4.5 und 8.5, wobei Schätzungen und Projektionen auf nationaler und Produktebene vorgenommen werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Klimawandel das BIP, den Handel und die Ernährungssicherheit des Landes erheblich beeinträchtigen wird, wobei die Auswirkungen über den Agrarsektor hinaus auf die gesamte Wirtschaft übergreifen. Es wird prognostiziert, dass die arme Bevölkerung in den Städten und auf dem Lande aufgrund dieser Schocks die drastischsten Einkommens- und Verbrauchseinbußen erleiden werden. Darüber hinaus führten die Spillover-Effekte von der Agrarwirtschaft auf andere Wirtschaftszweige zu einem Rückgang der Inlandsnachfrage und der Produktion, und es kam zu einem gewissen Anstieg der Ausfuhren von Industrie und Dienstleistungen. Diese Dynamik wirkt sich letztlich negativ auf die Ernährungssicherheit des Landes aus.
Das vierte Kapitel enthält eine Analyse der Auswirkungen der Beteiligung Äthiopiens am AfCFTA inmitten des Klimawandels. Die Herausforderungen, die der Klimawandel für den Agrarsektor mit sich bringt, werden in Zukunft zu einem deutlichen Rückgang der Produktion von Grundnutzpflanzen und des agrarischen BIP führen; daher könnte das AfCFTA die Produktion, den Handel und die Beschäftigung durch die Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit des Landes steigern. Diese Analyse unterstreicht die Anfälligkeit der sektoralen Exporte, insbesondere in der Agrarwirtschaft und bei Textilien, für Klimaschocks. Die schrittweise Abschaffung der Einfuhrzölle und die Senkung der Transaktionskosten aufgrund des AfCFTA könnten den Handel in Äthiopien erheblich ankurbeln, insbesondere in den Bereichen Bergbau, verarbeitete Lebensmittel, Textilien und Finanzdienstleistungen. Obwohl diese Bemühungen um eine Liberalisierung des Handels das Wachstum der Einfuhr und Ausfuhr fördern, können sie die schwerwiegenden Auswirkungen des Klimawandels möglicherweise nicht vollständig ausgleichen. Darüber hinaus muss die Regierung mit moderaten Einbußen bei den Zolleinnahmen rechnen, die auf 11,5 % der Gesamteinnahmen geschätzt werden, was ihr Budget belasten könnte. Daher sollte die äthiopische Regierung die wirtschaftlichen Vorteile des AfCFTA nutzen, um die negativen Auswirkungen des Klimawandels zu dämpfen und ihre regionale Wirtschaftskraft zu stärken
Cooperative coding of continuous variables in networks with sparsity constraint
Get PDFA hallmark of biological and artificial neural networks is that neurons tile the range of continuous sensory inputs and intrinsic variables with overlapping responses. It is characteristic for the underlying recurrent connectivity in the cortex that neurons with similar tuning predominantly excite each other. The reason for such an architecture is not clear. Using an analytically tractable model as well as spiking neural networks, we show that it can naturally arise from a cooperative coding scheme. In this scheme neurons with similar responses specifically support each other by sharing their computations to obtain the desired population code. This sharing allows each neuron to effectively respond to a broad variety of inputs, while only receiving few feedforward and recurrent connections. Few strong, specific recurrent connections then replace many feedforward and less specific recurrent connections, such that the resulting connectivity optimizes the number of required synapses. This suggests that the number of required synapses may be a crucial constraining factor in biological neural networks. Synaptic savings increase with the dimensionality of the encoded variables. We find a trade-off between saving synapses and response speed. The response speed improves by orders of magnitude when utilizing the window of opportunity between excitatory and delayed inhibitory currents that arises if, as found in experiments, spike frequency adaptation is present or strong recurrent excitation is balanced by strong, shortly-lagged inhibition
Balancing Biodiversity and Economic Viability: Farmers' Motivations and Challenges in Nature-Protected Areas
Get PDFBiodiversity loss is one of the most urgent environmental challenges, particularly in nature-protected areas (NPAs), where agriculture and conservation come together. Farmers play a central role in land management and can significantly influence ecological outcomes through their practices. Despite the agricultural sector being widely recognised as having an impact on biodiversity, participation in conservation efforts is inconsistent and the levels of commitment are often insufficient. This study looks at the economic, social, and psychological drivers that influence farmers' engagement in biodiversity conservation within NPAs, using Maslow's Hierachy of Needs as an analytical framework.
The research is based on a unique triangulation of complementary qualitative and quantitative findings derived from the "Diversity of Insects in Nature-Protected Areas (DINA)"-project and its subsequent associated studies, which examine farmers' land use trilemma, hesitations and aspirations. The DINA-project was funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) as part of the Action Programme for Insect Conservation. Together, these empirical data sources collected provide a multi-faceted understanding of the factors influencing farmers' willingness to implement biodiversity-friendly practices. Applying Maslow's model to the agricultural sector provides a structured approach to understanding how economic security, regulatory stability, social belonging, recognition, and self-actualization collectively determine farmers' decision-making processes.
By integrating psychological theory with solid empirical evidence from the DINA-project and its related studies, this research offers a comprehensive framework for understanding the complex motivational factors and constrains that farmers deal with in biodiversity conservation. The findings demonstrate that effective interventions have to address the full spectrum of farmers' needs, from economic security to self-actualization, and also that they have to be integrated into a supportive social and regulatory environment. Combining Maslow's motivational theory with empirical insights produced by the research streams provides a comprehensive basis for designing targeted, flexible, and socially embedded conservation incentives that align with the realities of farming life. In conclusion, the study recognises that a meaningful and sustainable engagement with biodiversity conservation in NPAs depends on a holistic understanding of farmers' needs and motivations. Only by addressing these needs in a structured and integrated manner can policymakers strengthen the long-lasting commitment necessary to biodiversity-friendly practices
Untersuchung zellulärer Effekte von zellwandsynthesehemmenden Antibiotika
Get PDFDie Antibiotikakrise erschwert seit Jahren den effektiven Einsatz antimikrobieller Wirkstoffe. Inzwischen werden Breitbandantibiotika eingesetzt, die ursprünglich als Reserve gegen multiresistente Erreger vorgesehen waren. Um dieser Entwicklung zu begegnen, ist ein tiefgreifendes Verständnis sowohl der Wirkmechanismen der Antibiotika als auch der grundlegenden Funktionsweise und Proliferation von Bakterien von entscheidender Bedeutung.
Für die Beobachtung zellulärer Effekte wurden zwei Typen zeitaufgelöster, fluoreszenzmikroskopischer Experimente entwickelt, um Effekte von zellwandsynthesehemmenden Antibiotika auf Staphylococcus aureus zu beobachten. Diese Experimente gestatten Einblicke in kurzfristig auftretende Effekte der Antibiotika und eine längerfristige Beobachtung der Bakterien. Beide Experimenttypen ermöglichen die Beobachtung des Verhaltens einzelner Bakterien sowie die Visualisierung und Auswertung ihrer Veränderungen. Eine wesentliche Besonderheit der Experimente war die Immobilisierung der Bakterien über Antikörper, die von Zellwandproteinen gebunden werden.
Im ersten Experimenttyp wurden S. aureus-Zellen über einen Zeitraum von unter zwei Stunden beobachtet, wobei Antibiotika während der laufenden Aufnahme appliziert wurden. Die Beobachtung der fluoreszenzmarkierten Proteine FtsZ und PBP2 in S. aureus ermöglichte die Feststellung, dass die Glykopeptid-Antibiotika Vancomycin und Telavancin den Schließprozess des Septums von S. aureus mit höchster Effizienz inhibieren. Zudem konnte der Nachweis erbracht werden, dass die Zellwandsynthese bei S. aureus zu jedem Zeitpunkt essenziell für den Schließprozess ist. Darüber hinaus konnte unter dem Einfluss des Beta-Laktams Oxacillin festgestellt werden, dass die richtige Lokalisierung von PBP2 in S. aureus bei der Schließung des Septums von entscheidender Bedeutung ist. Schließlich konnte gezeigt werden, dass Oxacillin das PBP2 nicht aktiv delokalisiert, sondern den Rekrutierungsprozess des Proteins zum Septum hin hemmt.
Die längerfristige Beobachtung von S. aureus im zweiten Experimenttypus ermöglichte die Untersuchung persistenter Bakterien nach Behandlung mit dem Beta-Laktam Oxacillin. Die Realisierung des Experiments erfolgte durch einen kontinuierlichen Austausch des Probenvolumens mit frischem Medium. Persistente Bakterien zeigen eine Toleranz gegenüber tödlichen Konzentrationen einiger Antibiotika. Sie bilden eine Subpopulation der behandelten Population, die allerdings keine genetische Variante darstellt. Die längerfristige Beobachtung ermöglichte eine Einordnung des Verhaltens einzelner persistenter Bakterien und die Untersuchung von Unterschieden zur gesamten Population. Eine Vermessung der Z-Ringe ergab, dass die Bakterien sich in einer ähnlichen Teilungsphase befinden. Es konnte zudem festgestellt werden, dass sich nahezu alle persistenten Bakterien erst nach der Zugabe des Antibiotikums geteilt haben. Die vorliegende Beobachtung stützt die Hypothese, dass persistente Bakterien sich bei der Zugabe des Antibiotikums in einer bestimmten Teilungsphase befinden müssen. Es erscheint nötig, dass die Bakterien in der Lage sein müssen eine bestimmte Phase nach der Teilung zu erreichen, nachdem sie mit Oxacillin in Kontakt kommen
Etablierung einer In-vitro-Plattform für das Therapiescreening: Patient-Derived Organoids von Melanom-Hirnmetastasen
Get PDFHirnmetastasen treten häufig in späten Stadien des malignen Melanoms auf, wobei die multimodale Therapie weiterhin eine besondere Herausforderung darstellt. Patient-derived Organoids (PDOs) bieten ein wertvolles präklinisches Modell, das wesentliche Eigenschaften des Ursprungstumors, einschließlich Heterogenität und Mutationsstatus, realistisch abbildet. Ziel dieser Studie war es, PDOs aus Melanom-Hirnmetastasen (MBM-PDOs) zu etablieren und ihre Eignung als Modell für in vitro Wirkstofftests mit zielgerichteter Therapie zu prüfen. Hierfür wurden chirurgisch resezierte Gewebeproben von acht Patient:innen mit Melanom-Hirnmetastasen verwendet. Nach enzymatischer Dissoziation erfolgte die Aussaat in Low-Attachment-Platten, um PDOs zu generieren. Anschließend wurden die MBM-PDOs genetisch, histologisch und immunhistologisch charakterisiert und mit den Ursprungstumoren verglichen. Zudem wurden die Kulturen mit Dabrafenib (BRAF-Inhibitor) und Trametinib (MEK-Inhibitor) behandelt und hinsichtlich ihrer Zellviabilität untersucht. In sieben von acht Fällen konnten erfolgreich MBM-PDOs kultiviert werden, die den histologischen und immunhistologischen Phänotyp sowie den Mutationsstatus der Ursprungstumoren beibehielten. Fünf von sieben Fällen wiesen eine BRAF-V600E-Mutation auf und zeigten in vitro eine Ansprechbarkeit auf BRAF- und MEK-Inhibitoren. Zwei von sieben Fällen waren BRAF-Wildtyp, wobei ein Fall eine NRAS-Mutation und der andere eine KIT-Mutation aufwies; beide erwiesen sich als resistent gegenüber der Therapie mit BRAF- und MEK-Inhibitoren. Insgesamt konnten wir PDOs aus Resektatgewebe von Melanom-Hirnmetastasen erfolgreich etablieren, die konsistente histologische und mutationale Profile mit den Ursprungstumoren zeigten. Unsere Daten belegen die Machbarkeit des Einsatzes von MBM-PDOs für in vitro Tests zielgerichteter Therapien unter Verwendung zugelassener BRAF- und MEK-Inhibitoren.Background and aims: Brain metastases are prevalent in the late stages of malignant melanoma. Multimodal therapy remains challenging. Patient-derived organoids (PDOs) represent a valuable pre-clinical model, faithfully recapitulating key aspects of the original tumor, including the heterogeneity and the mutational status. This study aimed to establish PDOs from melanoma brain metastases (MBM-PDOs) and to test the feasibility of using them as a model for in vitro targeted-therapy drug testing. Methods: Surgical resection samples from eight patients with melanoma brain metastases were used to establish MBM-PDOs. The samples were enzymatically dissociated followed by seeding into low-attachment plates to generate floating organoids. The MBM-PDOs were characterized genetically, histologically, and immunohistologically and compared with the parental tissue. The MBM-PDO cultures were exposed to dabrafenib (BRAF inhibitor) and trametinib (MEK inhibitor) followed by a cell viability assessment. Results: Seven out of eight cases were successfully cultivated, maintaining the histological, immunohistological phenotype, and the mutational status of the parental tumors. Five out of seven cases harbored BRAF V600E mutations and were responsive to BRAF and MEK inhibitors in vitro. Two out of seven cases were BRAF wild type: one case harboring an NRAS mutation and the other harboring a KIT mutation, and both were resistant to BRAF and MEK inhibitor therapy. Conclusions: We successfully established PDOs from melanoma brain metastases surgical specimens, which exhibited a consistent histological and mutational profile with the parental tissue. Using FDA-approved BRAF and MEK inhibitors, our data demonstrate the feasibility of employing MBM-PDOs for targeted-therapy in vitro testing
Sustainability of European cattle farming: Status Quo and ways forward analysed with a farm-level optimisation model
Get PDFEurope is among the largest cattle producers worldwide, contributing to food security and the economy. However, the recent public debate has questioned existing production systems due to their adverse environmental effects, such as their contribution to climate change. This thesis assesses the sustainability of European cattle farms and identifies technological and political levers to improve them towards more sustainable means of production. For this purpose, the bio-economic optimisation model FarmDyn is applied.
First, the model is used for a life cycle sustainability assessment of typical European bull beef production systems. Here, it is revealed that using dairy breed calves leads to favourable environmental indicator values and less work time spent on production due to the partial allocation of impacts towards dairy production. For example, systems using dairy breeds for fattening reduce global warming potential (GWP) by up to 60% compared to beef breeds. In contrast, beef-breed systems have higher profitability due to higher beef prices despite higher production costs.
In a second application, the before-established framework is used to test fast rotational grazing (FRG) and crossbreeding (CB) regarding their ability to improve the sustainability of beef production. FRG increased farm profit and production workload through additional fencing efforts. CB with dairy cows and beef bulls was found to decrease GWP, while CB with early-maturing beef breeds showed only limited improvement. Redesigning farms using CB with dairy cows, FRG, and a stocking rate adjusted to the land's carrying capacity could substantially decrease the feed-food competition.
The third application estimates marginal greenhouse gas abatement cost curves for Norwegian dairy and dairy-beef farms. The findings indicate that up to 5% abatement compared to current emission levels of the farms is achievable at costs below 200€ per t CO2eq. The most effective measure is optimising animal feed rations towards higher energy density, potentially saving 8% to 20% of emissions from enteric fermentation. Other cost-efficient measures include transitioning from fossil fuels to biofuels and adopting advanced manure application technology. However, higher abatement efforts are realised through herd size reductions, starting with bulls for beef production, as they are less profitable.
Given cattle production's prevalent burden on the environment, its contribution to the economy, and its social influence, political action is needed to carefully balance environmental impacts, policy goals, and farmers' interests.Europa gehört zu den bedeutendsten Rinderproduzenten weltweit und trägt damit zur Ernährungssicherheit und Ökonomie bei. Aufgrund ihrer negativen Umweltwirkung werden jedoch bestehende Produktionssysteme in Frage gestellt. Diese Arbeit bewertet die Nachhaltigkeit europäischer rinderhaltender Betriebe und identifiziert technologische und politische Wege, diese nachhaltiger zu gestalten. Hierzu wird das bioökonomische Optimierungsmodell FarmDyn angewendet.
Zunächst wird das Modell für eine Lebenszyklus-Nachhaltigkeitsbewertung typischer europäischer Rindfleischproduktionssysteme verwendet. Hier zeigt sich, dass der Einsatz von Kälbern aus Milchrassen aufgrund der Allokation von Auswirkungen zur Milchproduktion zu besseren Umweltindikatorwerten und einem geringeren Arbeitsaufwand führt. Beispielsweise ist der Ausstoß von Treibhausgasen (THG) im Vergleich zu reinen Fleischrassen um bis zu 60% geringer. Allerdings sind Systeme mit reinen Fleischrassen aufgrund höherer Rindfleischpreise profitabler.
In einer zweiten Anwendung werden Kurz-Umtriebs-Weide (KUW) und Kreuzungszucht von Rindern (KZR) auf ihren Beitrag zu nachhaltiger Rindfleischproduktion untersucht. Die KUW steigert die Profitabilität und die Arbeitszeitbelastung. KZR mit Milch- und Fleischrassen kann den THG-Ausstoß senken, während KZR mit frühreifen Fleischrassen nur begrenzte Effekte zeigt. Eine Umgestaltung von Betrieben mit KZR mit Milchrassen, KUW und einer angepassten Besatzdichte könnte die Konkurrenz zwischen Lebensmittel- und Futterproduktion erheblich verringern.
Die dritte Anwendung schätzt betriebliche Grenzvermeidungskosten von THG für norwegische Milchviehbetriebe. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Reduzierung um bis zu 5% des momentanen THG-Ausstoßes der Betriebe zu Kosten von 200€ pro t CO2eq möglich ist. Die wirksamste Maßnahme ist die Optimierung der Fütterung hin zu einer höheren Energiedichte, wodurch 8% bis 20% der Emissionen aus der enterischen Fermentation eingespart werden können. Weitere kosteneffiziente Maßnahmen umfassen die Verwendung von Biodiesel und effizientere Gülleausbringtechnologie. Größere Einsparungen werden durch eine Reduzierung der Herdengröße erzielt, angefangen bei Bullen für die Rindfleischproduktion, aufgrund ihrer geringeren Rentabilität.
Angesichts der anhaltenden Umweltauswirkung der Rinderhaltung, ihres ökonomischen Beitrags und ihres sozialen Einflusses sind politische Maßnahmen erforderlich, um Umweltauswirkungen, politische Ziele und Interessen der Landwirte sorgfältig abzuwägen