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Structural studies of the budding yeast kinetochore using single molecule localization microscopy
No full textProper chromosome segregation is crucial for cell division. During metaphase, chromosomes are lined up in the metaphase plane and subsequently, in anaphase, the sister chromatids are pulled apart toward the opposite spindle poles. Errors during segregation lead to, for example, aneuploidy, where daughter cells receive an aberrant number of chromosomes. Each chromatid is captured by spindle microtubules and this interaction is mediated by a structure called the kinetochore. The general architecture of the kinetochore is preserved in eukaryotes. A simple model to study its properties is Saccharomyces cerevisiae, where a single copy of the kinetochore is attached to one microtubule, whereas in higher organisms kinetochores have multiple attachment sites. It is assumed that single kinetochores in other fungi and multicellular organisms are composed of multiple copies of units analogous to the budding yeast kinetochore. The kinetochore takes part in several processes during mitosis including maintaining proper attachment of a chromosome to the spindle and mediation of forces to move chromosomes. These functions are strongly dependent on the kinetochore's structure and its potential remodelling over the cell cycle. The molecular composition of the budding yeast kinetochore has already been precisely described. On the other hand, its structural organization in a context of cellular environment and other kinetochore components must be further explored. Most of the information regarding the intact kinetochore structure comes from electron microscopy-based (EM) studies and fluorescence microscopy. Due to the small size of the budding yeast kinetochore, its general architecture has been visualized with EM in situ only recently. However, the images in this study lack structural details and the identity of most of the kinetochore components has not been established. Conversely, conventional fluorescence microscopy has provided some information about the localization of several kinetochore components along the spindle axis. Yet, a few bottlenecks in this approach are present. By virtue of light diffraction, the resolution of common light microscopy is restricted to approximately 250 nm. Therefore, this approach is too limited to detect exact intrakinetochore distributions of kinetochore subunits. Moreover, single kinetochores are not observable in yeast, since the fluorescence signal coming from a cluster of labelled yeast kinetochores is seen as one spot. Additionally, fine structural details cannot be observed by using light microscopy. The main technical strategy to overcome the aforementioned issues is localization microscopy. This technique combines several advantages of fluorescence and electron microscopy - localization with high precision (down to tens of nanometers) and the possibility to provide some structural insights of an observed particle in its natural environment. Obtaining images beyond the diffraction limit relies on the activation of only a small fraction of fluorophores in the sample at the same time. Thus, a non-overlapping signal from each fluorophore can be localized with an unprecedented precision. Repeated cycles of activation, localization and deactivation allow for the reconstruction of a high-resolution image. The main aim of my study was to visualize the individual kinetochores in budding yeast using single-molecule localization microscopy. Subsequently, I used dual-color single-molecule localization microscopy to reconcile the conflicting data coming from the reconstitution- and fluorescence microscopy-based approaches about the localization of the majority of the kinetochore components in metaphase. Subsequently, I established the counting reference assay that allows to estimate the protein copy number of a protein of interest in budding yeast. Finally, I have used the method to calculate the absolute protein copy number of the major kinetochore subunits in metaphase and, partially, in anaphase. The single-color imaging recapitulated the Rabl-like distribution of the kinetochores in interphase. The metaphase kinetochores were randomly distributed within the clusters. In anaphase, I have observed a significant reduction of distances between the kinetochores. With dual-color imaging I have positioned Cnn1 and Mif2 proteins more than 20 nm from the C-terminus of Spc105. The COMA components, Ctf19 and Okp1 have been localized between the centromeric site (defined by Cnn1, and Mif2) and the outer kinetochore - around 14,5 nm away from Spc105. The previous microscopy-based study positioned the C-termini of MTW1 ~9 nm away from each other, which contradicts results obtained by crystallising the complex where each C-terminus was only few nanometers away from each other. My approach showed that the C-termini are only 3 nm away from each other. Moreover, I localized the C-termini of Spc105, MTW1 and Spc25 close to each other, which agrees with the reconstitution data. Furthermore, I showed that the C-terminus of Ndc80 is ~13,5 nm away from the C-terminus of Spc25, which indicates a slight tilt of NDC80 relative to the spindle axis. I have shown that the nuclear pore complex is a reliable counting reference to estimate the kinetochore protein copy numbers. My measurements indicate the gradual increase of the protein abundance within the kinetochore from the inner to the outer kinetochore site in metaphase. I calculated that there are 2 copies of Mif2 and Cnn1 but 5 of COMA. In the outer kinetochore there are 5 - 6 copies of Spc105, 6 - 8 of MTW1 and 10 - 12 of NDC80. This stands in contrast to the
reconstitution-based view on the kinetochore protein numbers. I have analysed only a couple of the proteins in anaphase. My analysis indicates that MTW1 and NDC80 increase their protein copy numbers, which would potentially contribute to the efficiency of the complex in chromosome transportation at the end of the cell division. In my work, I have provided data on the localizations of the major kinetochore components during metaphase. Using the counting reference, I showed that the yeast centromere binds the microtubule efficiently by using the increasing protein copy numbers of the kinetochore, from 2 copies of the centromere-related proteins to ~10 of microtubule-binders. Moreover, I discovered that the outer kinetochore increases its protein copy numbers in anaphase.Die korrekte Trennung der Chromosomen ist von entscheidender Bedeutung für die Zellteilung. Während der Metaphase ordnen sich die Chromosomen in der Äquatorialebene an, in der darauffolgenden Anaphase werden die Schwesterchromatiden in Richtung der
gegenüberliegenden Spindelpole auseinandergezogen. Fehler während der Trennung können beispielsweise zu Anaploidie führen, bei der die Tochterzellen eine unreguläre Anzahl an
Chromosomen erhalten. Jede Chromatide wird durch einen Spindelmikrotubulus festgehalten, vermittelt durch eine Kinetochor genannte Struktur. Die grundlegende Architektur der
Kinetochore ist in Eukaryoten konserviert. Ein einfaches Modell, deren Eigenschaften zu untersuchen ist Saccharomyces cerevisiae, in dem eine einfache Kopie des Kinetochors an einem Mikrotubulus hängt, während Kinetochore in höheren Organismen multiple
Bindungsstellen aufweisen. Es wird vermutet, dass einzelne Kinetochore in anderen Pilzen und Multizellulären Organismen aus mehreren Kopien von Einheiten der Kinetochore von S. cerevisiae bestehen. Das Kinetochor nimmt an mehreren Prozessen während der Mitose teil, einschließlich der Aufrechterhaltung der ordnungsgemäßen Befestigung des Chromosoms zur
Spindel und der Vermittlung von Kräften zur Bewegung der Chromosomen. Diese Funktionen sind streng abhängig von der Struktur des Kinetochors und seiner Remodellierung durch den Zellzyklus hindurch.Die Molekulare Zusammensetzung des S. cerevisiae Kinetochors wurde bereits präzise beschrieben. Andererseits muss die strukturelle Organisation im zellulären Kontext und andere Kinetochorbestandteile weiter untersucht werden. Die meisten Informationen bezüglich der intakten Kinetochorstruktur kommen aus elektronenmikroskopischen (EM) Untersuchungen
und der Fluoreszenzmikroskopie. Aufgrund der geringen Größe des Kinetochors von S. cerevisiae konnte dessen allgemeine Architektur erst kürzlich mittels EM in situ visualisiertwerden. Allerdings fehlt es der Studie an strukturellen Details und die Identität der meisten
Kinetochorkomponente wurde nicht festgestellt. Auf der anderen Seite hat die konventionelle Fluoreszenzmikroskopie einige Informationen über die Lokalisierung einiger Kinetochorkomponenten entlang der Spindelachse bereitgestellt. Dennoch gibt es noch ein paar
Engpässe in diesem Ansatz. Aufgrund der Lichtbeugung ist die Auflösung der herkömmlichen Lichtmikroskopie auf 250nm beschränkt. Deshalb ist dieser Ansatz für die Detektion der
exakten Verteilung der Kinetochorkomponente innerhalb desselben zu beschränkt. Weiterhin sind einzelne Kinetochore in Hefe nicht sichtbar, da das Fluoreszenzsignal des Clusters gelabelter Hefekinetochore als ein einzelner Fleck wahrgenommen wird. Zusätzlich können
feinstrukturelle Details mittels Lichtmikroskopie nicht beobachtet warden. Die hauptsächliche technische Strategie, die genannten Schwierigkeiten zu überkommen ist die Lokalisationsmikroskopie. Diese Technik verbindet mehrere Vorteile von Fluoreszenz- und
Elektronenmikroskopie - Lokalisierung mit hoher Präzision (bis auf ca. zehn Nanometer) und die Möglichkeit, strukturelle Einsichten zu einem einzelnen beobachteten Molekülen in seiner natürlichen Umgebung zu gewinnen. Die Gewinnung von Bildern über die Brechungsgrenze
hinaus beruht auf der gleichzeitigen Aktivierung nur eines kleinen Bruchteils der Fluorophoren in der Probe. Somit kann ein nicht überlappendes Signal jedes Fluorophors mit beispielloser
Präzision lokalisiert werden. Wiederholende Zyklen von Aktivierung, Lokalisierung und Inaktivierung erlauben die Rekonstruktion eines hochaufgelösten Bildes. Das Hauptziel der vorliegenden Studie war es, einen Teil der S. cerevisiae Kinetochorproteine zu lokalisieruen und
deren Kopienzahl mittels Lokalisationsmikroskopie zu bestimmen. Anschließend habe ich Zweifarben-Einzelmoleküllokalisationsmikroskopie verwendet, um die sich widersprechenden Daten zur Lokalisation der Mehrheit der Kinetochorkomponenten in der Metaphase aus
Rekonstitutions- und Fluoreszenzmikroskopie-basierten Ansätzen miteinander in Einklang zu bringen. Ich habe den Zählreferenz-Assay etabliert, der es möglich macht, die Proteinkopienzahl eines Proteins von Interesse in S. cerevisiae abzuschätzen. Schließlich habe
ich diese Methode verwendet, um die absolute Proteinkopienzahl der wichtigsten Kinetochoruntereinheiten in Metaphase und teilweise in Anaphase zu berechnen. Die Einfarben-Bildgebung rekapitulierte die Rabl-like Verteilung der Kinetochore in der Interphase.
Die Metaphasenkinetochore waren zufällig innerhalb des Clusters verteilt. In der Anaphase habe ich eine signifikante Reduktion der Abstände zwischen Kinetochoren beobachtet. Mittels
Zweifarben-Bildgebung habe ich Cnn1 und Mif1 über 20nm vom C-Terminus von Spc105 lokalisiert. Die COMA-Komponenten Ctf19 und Okp1 konnten zwischen der centromerischen Position (definiert durch Cnn1 und Mif1) und dem äußeren Kinetochor lokalisiert werden, ca.
14,5 nm von Spc105 entfernt. Die vorherige mikroskopiebasierte Studie hat die C-Termini von MTW1 ca. 9 nm voneinander entfernt positioniert, was den Ergebnissen widerspricht, die durch
Kristallisation des Komplexes gewonnen wurden, wobei die C-Termini nur wenige Nanometer voneinander entfernt waren. Mein Ansatz hat hat gezeigt, dass die C-Termini nur 3 nm voneinander entfernt sind. Weiterhin habe ich die C-Termini von Spc105, MTW1 und Spc25
nah aneinander lokalisiert, was mit den Rekonstitutionsdaten übereinstimmt. Weiterhin habe ich gezeigt, dass der C-Terminus von Ndc80 ca 13,5 nm vom C-Terminus von Spc25 entfernt ist, was auf eine leichte Neigung von NDC80 relativ zur Spindelachse hinweist. Ich habe gezeigt, dass der Kernporenkomplex eine verlässliche Zählreferenz zur Schätzung der Kopienzahl der Kinetochorproteine ist. Meine Messungen deuten auf eine graduelle Zunahme der Proteinmenge
innerhalb der Kinetochors von Innen nach Außen hin. Ich habe berechnet, dass es 2 Kopien von Mif2 und Cnn1, aber 5 von COMA gibt. Im äußeren Kinetochor gibt es 5-6 Kopien von Spc105, 6-8 von MTW1 und 10-12 von NDC80. Dies steht im Kontrast zur
rekonstitutionsbasierten Sicht auf die Kinetochorproteinanzahl. Ich habe nur ein paar der Anaphasenproteine analysiert. Meine Untersuchungen deuten darauf hin, dass MTW1 und NDC80 ihre Kopienzahl erhöhen, was möglicherweise zur Effizienz des Komplexes beim Choromosomentransport am Ende des Zellzyklus beiträgt. In meiner Arbeit habe ich Daten zur Lokalisation der wichtigsten Kinetochorkomponenten während der Metaphase gewonnen. Mithilfe der Zählreferenz konnte ich zeigen, dass das Hefecentromer effizient an den Mikrotubulus bindet, indem es die zunehmende Proteinkopienzahl des Kinetochors nutzt - von 2 Kopien der Centromerzugehörigen Proteine bis zu ca. 10 Kopien der mikrotubulusbindenden Proteine. Ferner habe ich eine Zunahme der Proteinanzahl des äußeren Kinetochors in der Anaphase gefunden
VEGF-Serum-Spiegel nach Chemoembolisation mit Irinotecan-beladenen Drug-Eluting Beads als prognostischer oder prädiktiver Marker bei Patienten mit Lebermetastasen kolorektaler Karzinome
No full textDas kolorektale Karzinom gehört zu den häufigsten Tumorerkrankungen der westlichen Welt und damit auch zu den häufigsten krebsbedingten Todesursachen. In der metastasierten Situation stehen verschiedene Therapieoptionen zur Verfügung. Irgendwann sind jedoch systemische medikamentöse Therapien ausgeschöpft. Viele dieser Patienten leiden ausschließlich oder dominant an einer Lebermetastasierung. In dieser Situation haben wir in unserer Studie eine Chemoembolisation der Leber mit Irinotecan-beladenen Drug-Eluting Beads durchgeführt. Die mediane Überlebenszeit der 43 behandelten Patienten lag bei 31 Wochen und zeigte damit ähnliche gute Ergebnisse wie andere Salvagetherapien.
Als Hauptfragestellung unserer prospektiven Untersuchung haben wir vor und 1 Woche nach der Therapie Serum-VEGF-Spiegel bestimmt, um zu erfahren, ob diese prädiktiv für das Ansprechen bzw. prognostisch für die Überlebenszeit der durchgeführten Salvagetherapie sind. Das Therapieansprechen wurde 4 und 12 Wochen nach der ersten Chemoembolisation überprüft. Hierbei zeigte eine Krankheitsstabilisierung nach 12 Wochen in der RECIST-Auswertung einen günstigen Krankheitsverlauf an. VEGF-Werte oder –verläufe korrelierten aber nicht mit dem Therapieansprechen und waren daher nicht prädiktiv. Hohe VEGF-Basalwerte zeigten ein schlechteres Gesamtüberleben und damit eine schlechtere Prognose an und sie korrelierten mit einer kurz zurückliegenden Therapie mit dem VEGF-Inhibitor Bevacizumab. Hingegen wiesen Patienten ohne oder mit länger zurückliegender Anti-VEGF-Therapie niedrige VEGF-Basalwerte auf. Die Überlebenszeit war in der Gruppe deutlich besser, die nicht mit Bevacizumab vorbehandelt waren. Die Prognose nach einer Chemoembolisation in der Letztlinientherapie war also signifikant schlechter für Patienten, die eine Bevacizumabtherapie vorab erhalten hatten.
Da es laut Literatur unter einer antiangiogenen Therapie mit Bevacizumab zu einem Anstieg anderer proangiogener Faktoren, wie FGF, PlGF und PDGF kommt, die zu einer Bevacizumabresistenz führen können, stellen wir die Hypothese auf, dass diese Faktoren für ein schlechteres Therapieansprechen zumindest mitverantwortlich sind. Dementsprechend erscheint es vielversprechend, mit einem Multi-Tyrosinkinaseinhibitor, welcher gegen verschiedene proangiogene Faktoren wirkt, als Kombinationspartner zu einer Chemoembolisation die Ergebnisse der alleinigen Chemoembolisation bei Patienten zu verbessern, die mit Bevacizumab vorbehandelt sind
Analytische und algebraische Herangehensweise an den Gastransport mit unsicheren Ausspeisungen
No full textSeit der Deregulierung der Gasindustrie sind neue, den Transport von Gas betreffende, Herausforderungen und Aufgaben entstanden. Dies rief ein neues Forschungsgebiet ins Leben, das die Modelle und Problemformulierungen, die die Bedürfnisse der Gasindustrie erfüllt, behandelt. Die Aufgabe des Gastransportes, die schon vor der Deregulierung schwierig war, wurde nun noch komplexer, da der Zufall jetzt eine wichtigere Rolle spielt. In diesem Zusammenhang ist die Berechnung der Wahrscheinlichkeit zulässiger Exitlast-Vektoren in passiven stationären Gasnetzwerken, die in dieser Arbeit behandelt wird, eine sehr wichtige Aufgabe.
Passive stationäre Gasnetzwerke können als algebraische Systeme modelliert werden, die die Kirchhoffschen Gesetze beachten. Eine Charakterisierung der Zulässigkeit von Lastvektoren, die die Anzahl der Variablen reduziert, wird benutzt um die Wahrscheinlichkeit zulässiger Exitlast-Vektoren mittels sphärisch-radialer Zerlegung zu berechnen. Um Systeme multivariater polynomieller Gleichungen zu lösen werden Gröbner-Basis Methoden genutzt. Mit dieser Methode können Netzwerke mit bis zu drei Fundamentalkreisen, die nicht kantendisjunkt sind, analysiert werden. Zwei Methoden um die Anzahl der zu lösenden polynomiellen Systeme zu reduzieren werden präsentiert. Zuerst werden einige Regeln für mögliche Flussrichtungen entlang der Rohre gegeben und eine obere Schranke für die Anzahl möglicher Flussrichtungen wird abgeleitet. Danach wird eine Methode zum Auffinden redundanter Druckschranken gegeben.
Parametrische Optimierungsprobleme, die in der modellprädiktiven Steuerung entstehen, sind von Großem Interesse. Daher ist es eine wichtige Aufgabe eine explizite Repräsentation der Menge der zulässigen Lastvektoren zu identifizieren. Im mathematischen Kontext bedeutet dies, dass Systeme parametrischer quadratischer multivariater Polynome gelöst werden müssen. Dieses Problem kann durch die Ausweitung von Gröbner-Basen auf globale Gröbner-Systeme, die parametrische Gröbner-Basen liefern, bewältigt werden.Since the deregulation of the natural gas industry new challenges and tasks concerning the transportation of gas arose. This brought into life a whole new research field dealing with models and problem formulations satisfying the new needs of the natural gas industry. Being a difficult task even before the deregulation, the task of gas transportation became even more complex because uncertainty plays a more important role now. In this context, the computation of the probability of feasibility of exit load vectors in passive steady-state gas networks, which is addressed in this thesis, is a task of high importance.
Passive steady-state gas networks can be modeled via an algebraic system taking into account Kirchhoff's first and second law. A characterization for feasibility of load vectors that reduces the number of variables is utilized to compute the probability of exit load vectors to be feasible with spheric-radial decomposition. For solving systems of multivariate polynomial equations Gröbner basis techniques are used. With this method networks with up to three fundamental cycles that are not edge-disjoint can be analyzed. Two methods to reduce the number of polynomial systems to be solved are presented. First, some rules for possible flow directions along the pipes are given and an upper bound for the number of possible flow directions is deduced. Second, a method for finding redundant pressure bounds is given.
Parametric optimization problems arising in model predictive control are of high interest. Hence, it is an important task to identify an explicit representation of the set of feasible load vectors. In a mathematical context this means that systems of parametric quadratic multivariate polynomials have to be solved. This problem is tackled by extending Gröbner bases to comprehensive Gröbner systems, which yield parametric Gröbner bases
Relevanz des Onkogens DJ-1, the tight junction Proteins Claudin-1 und des Schilddrüsenhormontransporters MCT8 für die follikuläre Schilddrüsenkarzinogenese
No full textKapitel 1:
Die Schilddrüse ist eine endokrine Drüse und Schilddrüsenhormone spielen eine sehr wichtige Rolle im Stoffwechsel und beim Wachstum. Schilddrüsenhormone sind für viele Prozesse im menschlichen Körper wichtig und werden von nahezu allen Geweben und Organen benötigt. Die wichtigsten Schilddrüsenhormone sind das Trijodthyronin (T3) und das Thyroxin (T4). Fehlfunktionen der Schilddrüse kommen sehr häufig vor und können durch eine Überfunktion (Hyperthyreose) oder Unterfunktion (Hypothyreose) charakterisiert sein. Bösartige Schilddrüsentumore können in Tumore mit einer C-Zell-Differenzierung (MTC) oder in Tumore mit einer Follikel-Zell-Differenzierung (FTC, PTC, PDTC und ATC) unterteilt werden. Somatische Mutationen in SD-Karzinomen finden sich vorallem im PI3K- oder MAPK Signalweg. Allerdings ist immer noch unklar, welche Mechanismen die Tumorbiologie beeinflussen. Außerdem sind wir immer noch nicht in der Lage ein gutartiges follikuläres Adenom von einem bösartigen follikulären Karzinom zytologisch zu unterscheiden.
Wir haben hier das putative Onkogen DJ-1 und das Tight Junction Protein Claudin-1 untersucht, da beide eine Rolle in der Tumorbiologie bei anderen Malignomen spielen. Wir haben ihre Expression mit Hilfe der Immunhistochemie in verschiedenen Schilddrüsentumoren untersucht und in vitro Experimente durchgeführt, um mehr über ihre Funktion in der Tumorbiologie zu erfahren. Zudem haben wir uns mit verschiedenen Schilddrüsenhormontransportern befasst und deren Expression in Schilddrüsentumoren und hyperfunktionellem Gewebe (Morbus Basedow) untersucht.
Kapitel 2:
Das follikuläre Schilddrüsenkarzinom (FTC) ist das zweithäufigste SD-Malignom. Es ist jedoch unklar, ob sich ein FTC sequenziell oder direkt aus einem follikulärem Adenom (FA) entwickelt und sowohl RAS-Mutationen als auch PAX8/PPARγ Rearrangements wurde in gutartigen sowie bösartigen follikulären Schilddrüsentumoren beschrieben. Eine erhöhte Expression des Proteins DJ-1 in FTC konnten wir bereits in früheren Untersuchungen zeigen. In dieser Arbeit haben wir untersucht, ob DJ-1 onkogenes Potenzial besitzt und ob DJ-1 eine Rolle in der Enstehung eines FTC spielt. Die Gen- und Proteinexpressionsanalysen wurden mit Hilfe von qRT-PCR und Immunhistochemie von insgesamt 116 Schilddrüsenproben, darunter 27 normale Schilddrüsen (NT), 44 FA und 45 FTC Proben, untersucht. Die Folgen einer DJ-1 Überexpression wurden in menschlichen follikulären Schilddrüsenkarzinomzellen (FTC-133) mit und ohne DJ-1 Herrunterregulation und in Ratten Schilddrüsenzellen (PCCL3) und humanen Schilddrüsenkarzinomzellen (FTC-133) mit DJ-1 Überexpression oder kombinierte Expression von DJ-1 mit den Onkogenen RASV12 und PAX8/PPARγ untersucht. Die Aktivierung von Schilddrüsensignalwegen wurde mit Hilfe des Immunblots untersucht.
Wir konnten eine deutlich erhöhte Gen- und Proteinexpression von DJ-1 in den FTC Proben, im Vergleich zu FA und NT, finden. Die Herruntergregulation von DJ-1 in FTC-133 Zellen führt zu einer Verminderung des Migrations- und Invasionspotenzials. Eine Überexpression von DJ-1 in PCCL3 Zellen dagegen, führte zu einer erhöhten Proliferations- und Migrationsrate. DJ-1-RASV12 co-exprimierenden PCCL3 Zellen zeigten eine höhere Tumorigenität im Vergleich zu DJ-1 überexprimierenden Zellen, während eine solche Wirkung für DJ-1-PAX8/PPARγ co-exprimierende Zellen nicht bestätigt werden konnte. Unsere Daten deuten demnach darauf hin, dass DJ-1 als zusätzlicher Faktor in der Karzinogenese eines FTC wirkt und außerdem zur Tumoraggressivität beiträgt.
Kapitel 3:
Claudin-1 gehört zur Familie der transmembranen Tight Junction Proteine, welche die parazelluläre Spalte von Epithelzellen abdichten. Bei bösartigen Erkrankungen ist Claudin-1 oft anders reguliert und in subzellulären Kompartimenten angeordnet, insbesondere im Zellkern wo es das zelluläre Verhalten beeinflussen kann. Wir haben Claudin-1 im Bezug auf die biologischen Eigenschaften eines follikulären Schilddrüsenkarzinom (FTC) untersucht.
Immunhistochemische Färbungen von Claudin-1 zeigten den Verlust der Membranexpression und eine gesteigerte Kernexpression in FTC Metastasen. Die Funktion von Claudin-1 wurde in zwei verschiedenen follikulären Schilddrüsenkarzinom Zelllinien untersucht: FTC-133 Zellen welche von einer regionalen Lymphknoten Metastase stammen und FTC-238 Zellen welche aus einer Lungenmetastase isoliert wurden. In beiden Zelllinien wurde Claudin-1 im Zellkern gefunden, wobei eine signifikant erhöhte claudin-1 Expression in FTC-238 Zellen im Vergleich zu FTC-133 Zellen gezeigt werden konnte. Interessanterweise, konnten wir in vitro zeigen, dass Claudin-1 verstärkt im Bereich der Wunde nach dem sogenannten Scratch Assay exprimiert wurde. Außerdem wurde eine Zunahme des pathogenen Charakters von FTC-133 Zellen, transfiziert mit RASV12, in Bezug auf eine gesteigerte Claudin-1 Expression sowie ehöhte Zellmigration, Invasion und Proliferation beobachtet. Auch eine Überexpression von Claudin-1 im Kern von FTC-133 Zellen führte zu einer erhöhten Zellmigration und Invasion. Im Gegensatz dazu zeigte die Transfektion mit Claudin-1 siRNA in FTC-238 Zellen eine verringerten Zellmigration und Invasion und wurde von einer reduzierten phosphoPKC Expression begleitet. Darüberhinaus führte eine Aktivierung der PKC zu einer erhöhten Claudin-1 Expression, während eine Inhibition der PKC zu einer verringerten Expression von Claudin-1 in FTC-133 Zellen führte.
Diese Daten deuten darauf hin, dass Claudin-1 einen Einfluss auf die follikuläre Schilddrüsenkarzinomaggressivität hat, welche potenziell von der PKC Aktivität beeinflusst werden könnte.
Kapitel 4:
Der In- und Efflux von Schilddrüsenhormonen in verschiedene Gewebe wird durch Schilddrüsenhormontransporter erleichtert. Diese werden auch in der Schilddrüse exprimiert und spielen eine Rolle bei der Freisetzung von Schilddrüsenhormonen. Der physiologisch am besten untersuchte und selektivste Transporter ist der Monocarboxylattransporter 8 (MCT8), während die L-Typ Aminosäure Transporter LAT2, LAT3 und LAT4 auch andere Stoffe, wie Aminosäuren, transportieren. Wir haben uns gefragt, ob sich die Expression von Schilddrüsenhormontransportern mit der Schilddrüsendifferenzierung und Veränderung der Schilddrüsenfunktion ändert.
Die Proteinexpression und Lokalisation von Schilddrüsenhormontransportern wurde mit Hilfe von Immunhistochemie in Proben von normalem Schilddrüsengewebe (NT, n = 19), follikulärem Adenom (FA, n = 44), follikulärem Schilddrüsenkarzinom (FTC, n = 45), papillärem Schilddrüsenkarzinom (PTC, n = 40), anaplastischem Schilddrüsenkarzinom (ATC, n = 40) und Schilddrüsen mit Morbus Basedow (GD, n = 50) untersucht. Färbeintensitäten wurden durch die Berechnung des „H-Score“ bewertet. Des Weiteren wurde die Regulation sowie Expression und Lokalisation von MCT8 in einer follikulären Rattenschilddrüsenzelllinie (PCCL3) unter basalen und Stimulationsbedigungen untersucht (TSH).
Der Transporter MCT8 wurde im Schilddrüsengewebe in der Plasmamembran gefunden, während die LAT Transporter im Zytoplasma lokalisiert waren. In bösartigen Schilddrüsentumoren wurde MCT8 geringer exprimiert im Vergleich zu normalem Schilddrüsengewebe. Im Gegensatz dazu war die Expression von MCT8 und LAT4 im Basedow Gewebe signifikant erhöht. Außerdem wurde eine stärkere Expression von MCT8 in PCCL3 Zellen nach TSH Stimulation nachgewiesen.
Die verringerte Expression von MCT8 bei Schilddrüsenkrebs qualifiziert MCT8 als Marker für eine Schilddrüsendifferenzierung. Das variable Expressionsmuster von LAT Transportern in den verschiedenen Schilddrüsentumoren scheint eher mit dem Transport von Aminosäuren als mit dem Efflux von Schilddrüsenhormonen verknüpft zu sein. Die durchgehend stark erhöhte Expression von Schilddrüsenhormontransportern in den Basedow Proben kann funktionell mit der erhöhten Freisetzung von Schilddrüsenhormone während einer Hyperthyreose verknüpft werden. Diese Annahme konnte durch in-vitro Stimulationsexperimente untersützt werden. Außerdem zeigten diese Versuche eine Verknüpfung von MCT8 Expression und dem cAMP abhängigen Signalweg.Chapter 1:
The thyroid is an endocrine gland and thyroid hormones play a huge role in metabolism and growth. Thyroid hormones are essential for a lot of processes in the human body and required for normal function of nearly all tissues. The most important thyroid hormones are triiodothyronine (T3) and thyroxine (T4). Thyroid dysfunction is very common and can be characterized by an overactive (hyperthyroidism) or an underactive (hypothyroidism) thyroid. Thyroid carcinomas can be divided into those with a C-cell differentiation (MTC) and those with a follicle cell differentiation (FTC, PTC, PDTC and ATC). Somatic mutations implicated either in the PI3K- or MAPK pathway occur with a high frequency in thyroid carcinomas but it is still unclear which mechanism influences tumour biology. Moreover, we are unable to distinguish between a benign follicular adenoma and a malignant thyroid carcinoma using cytology.
Here we investigated the putative oncogene DJ-1 and the tight junction protein claudin-1 for their role in tumour biology. We analyzed their expression immunohistochemically in different thyroid tumours and performed in vitro experiments to learn more about their function in FTC tumour biology. Moreover, we addressed thyroid hormone transporter expression in thyroid tumours as well in hyperfunctioning tissues.
Chapter 2:
Follicular thyroid carcinoma (FTC) is the second most common thyroid malignancy. It is yet unclear, whether FTC evolves sequentially or distinctly from follicular adenoma (FA) and both RAS mutations and PAX8/PPARγ rearrangements have been reported in benign and malignant follicular thyroid tumours. Previously, we reported an increased expression of the protein DJ-1 in FTC. Here, we investigated whether DJ-1 has oncogenic potential due to the PI3K pathway and might thus play a role in FTC tumourigenesis. Gene and protein expression of DJ-1 were determined by qRT-PCR and immunohistochemistry in 116 thyroid specimen including 27 normal thyroid (NT) tissue, 44 FA and 45 FTC. Functional consequences of DJ-1 overexpression were investigated in human follicular thyroid carcinoma cells (FTC-133) with and without DJ-1 knockdown and rat follicular thyroid cells (PCCL3) as well as FTC-133 cells with DJ-1 overexpression or combined expression of DJ-1 with thyroid oncogenes RASV12 and PAX8/PPARγ. Activation of thyroid signaling pathways was investigated by immunoblot. In human FTC tissues, DJ-1 mRNA and protein levels were increased compared to NT and FA. Knockdown of DJ-1 in FTC-133 cells let to reduced migration and invasion capacity. DJ-1 overexpression in PCCL3 cells resulted in higher proliferation and increased migration rate. DJ-1-RASV12 co-expressing PCCL3 cells showed higher tumourigenicity as compared to DJ-1 PCCL3 cells, while no such effect was seen for DJ-1-PAX8/PPARγ PCCL3 cells. Higher protein expression of pAkt was found in DJ-1 overexpressing PCCL3 cells while expression levels of pAkt and pP70S6K were diminished. DJ-1 overexpression in FTC-133 cells resulted in a higher proliferation rate as compared to the EV and other overexpressing cells. Also migration of DJ-1 overexpressing cells was enhanced as compared to the EV transfected cells.
Our data suggest that DJ-1 is an additive factor in follicular carcinogenesis contributing to tumour aggressiveness.
Chapter 3:
Claudin-1 belongs to the family of transmembrane tight junction proteins tightening the paracellular cleft of epithelial cells. In human malignancies, claudin-1 is often dysregulated and located in subcellular compartments, particularly in the nucleus where it may influence cellular behaviour. Here, we studied claudin-1 in relation to the biological characteristics of follicular thyroid carcinoma (FTC). Claudin-1 immuno-staining showed loss of membrane expression and increased nuclear claudin-1 localization in FTC metastases. claudin-1 function was further investigated in two different follicular thyroid carcinoma cell lines: FTC-133 isolated from a regional lymph node metastasis and FTC-238 derived from a lung metastasis. In both cell lines claudin-1 expression was demonstrated in the cell nuclei with a significantly higher protein expression in FTC-238 compared to FTC-133 cells. Interestingly, in vitro scratch assay revealed enriched nuclear claudin-1 expression near the scratch. Furthermore, the increase of the pathogenic character of FTC-133 cells by RASV12 transfection was associated with elevated claudin-1 expression and enhanced cell migration, invasion and proliferation. Likewise over-expression of nuclear claudin-1 in FTC-133 cells resulted in increased cell migration and invasion. Conversely, claudin-1 downregulation in FTC-238 cells by siRNA resulted in decreased cell migration and invasion and was accompanied by reduced phosphoPKC expression. Moreover, activation and inhibition of PKC resulted in claudin-1 up- and downregulation in FTC cells respectively. These data suggest an impact of claudin-1 on follicular thyroid carcinoma aggressiveness, which could potentially be influenced by PKC activity.
Chapter 4:
Influx and efflux of thyroid hormones (TH) into tissues is facilitated by TH transporters, which are also expressed in the thyroid and may play a role in thyroid hormone release. The physiologically most studied and TH-selective TH transporter is the monocarboxylate transporter 8 (MCT8), whereas the L-type amino acid transporters LAT2 and LAT4 also transport other substances. We asked whether expression of TH transporters is changed with thyroid dedifferentiation and alteration of thyroid function. Protein expression and localization of TH transporters was determined by immunohistochemistry in normal thyroid tissues (NT, n=19), follicular adenoma (FA, n=44), follicular thyroid carcinoma (FTC, n=45), papillary thyroid carcinoma (PTC, n=40), anaplastic thyroid carcinoma (ATC, n=40) and Graves’ disease tissues (GD, n=50). Staining intensities were evaluated by calculating the ‘hybrid’ (H) score. Furthermore, regulation of Mct8 expression and localization was investigated in the rat follicular thyroid cell line PCCL3 under basal and stimulation conditions (TSH). In thyroid tissues MCT8 was localized in the plasma membrane, while LAT transporters showed cytoplasmatic localization. MCT8 expression was downregulated in benign and malignant thyroid cancers as compared to normal thyroid tissue. In contrast, significant upregulation of MCT8, LAT2 and LAT4 was found in hyperfunctioning Graves’ tissues. Furthermore, a stronger expression of Mct8 was demonstrated in PCCL3 cells after TSH stimulation. Downregulation of MCT8 in thyroid cancers qualifies MCT8 as a marker of thyroid differentiation. The more variable expression of LATs in distinct thyroid malignancies may be linked with other transporter properties e.g. amino acid transport rather than TH efflux. The consistent strong upregulation of the TH transporters in Graves’ disease may functionally be linked to the increased TH-release in hyperthyroidism, an assumption supported by the in vitro results indicating upregulation of Mct8 through a cAMP dependent signalling pathway
Non-Intrusive Load Monitoring (NILM): combining multiple distinct electrical features and unsupervised machine learning techniques
No full textCommon electricity meters measure only the overall energy consumption. To assist in energy savings and to enrich smart home applications with energy data, a detailed breakdown is necessary. Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) analyzes the overall electrical signal and separates it into its components, by identifying specific electrical signatures.
So far most studies focused on low frequency NILM since standard measurement hardware can be used. In addition some specialized research has been carried out in the high frequency field. The goal of this work is to examine various electrical features and combine them in a holistic manner. Therefore we analyzed low, mid and high frequency features like active and reactive power, harmonics and line-conducted electromagnetic interference signals for their applicability in NILM. In a next step we developed an unsupervised learning algorithm which uses the most promising features to disaggregate the overall load profile. One property of our machine learning algorithm is the detection of also completely unknown devices. Another is the ability of real-time analysis of the meter data.
Our results showed that higher frequency features can assist significantly in the task of load disaggregation. Harmonics for example can be especially beneficial by separating devices with a similar active power intake. Line-conducted disturbances - a subclass of electromagnetic interference signals - on the other hand can be useful to trace variable loads or to split devices of the same model. Still some more work has to be carried out in the field of overlapping distortions. Our algorithm evaluation showed some promising results for a privately recorded and publically available dataset. In addition industrial measurements were examined resulting in a high event detection performance.
With this work we show the potential of combining low, mid and high frequency features. For future NILM algorithms the benefits of a high sampling rate should be considered and ideally be integrated into the smart meter rollout.Handelsübliche Stromzähler messen heutzutage nur den Gesamtstromverbrauch. Um Energieeinsparpotentiale aufzuzeigen oder Smart Home Anwendungen mit Energiedaten zu bereichern, ist eine detaillierte Aufschlüsselung vonnöten. Hierfür analysiert die Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) Technologie das Gesamtsignal, separiert dieses und ordnet die Bestandteile einzelnen Verbrauchern mit Hilfe von gerätespezifischen elektrischen Fingerabdrücken zu.
Bisher konzentrierten sich die meisten NILM-Untersuchungen auf niederfrequente Verfahren, da Standard-Messhardware verwendet werden kann. Vereinzelt wurden jedoch auch hochfrequente Merkmale in Betracht gezogen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, unterschiedlichste elektrische Merkmale zu untersuchen und diese ganzheitlich in einen Algorithmus zu integrieren. Hierfür analysierten wir unterschiedlichste nieder-, mittel- und hochfrequente Merkmale, wie Wirk- und Blindleistung, Harmonische der Netzfrequenz oder leitungsgebundene Störaussendungen auf deren Anwendbarkeit im NILM-Bereich. Darauf aufbauend entwickelten wir, mit Hilfe von maschinellen Lernverfahren, einen unüberwachten Algorithmus, welcher die vielversprechendsten elektrischen Merkmale verwendet, um den Gesamtstromverbrauch aufzuschlüsseln. Eine wichtige Eigenschaft unseres Algorithmus ist es, komplett unbekannte Geräte detektieren zu können. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, das Stromsignal in Echtzeit auswerten zu können.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass hochfrequente Merkmale signifikant bei der Lastdisaggregation unterstützen können. Harmonische beispielsweise können besonders hilfreich sein, um Geräte mit einer ähnlichen Wirkleistungsaufnahme unterscheiden zu können. Leistungsgebundene Störaussendungen haben das Potential, variable Lasten oder sogar Geräte des gleichen Modells separieren zu können. Unsere Algorithmus-Evaluierung zeigt vielversprechende Ergebnisse für zwei Privathaushalt-Datensätze. Zusätzlich erzielte unser Verfahren gute Resultate bei Industriemessungen in der Erkennung und Zuordnung von Ereignissen.
Diese Arbeit zeigt die Vorteile einer Kombination von nieder-, mittel- und hochfrequenten Merkmalen auf. Diese sollten in zukünftigen NILM-Algorithmen zum Einsatz kommen und idealerweise bei dem Smart Meter Rollout in Betracht gezogen werden
Erweiterte Strukturmodelle für die Multi-Technologie-Merit-Order in Strommärkten
No full textMarkante Strukturbrüche in der Energiebranche begleitet von technologischen Entwicklungssprüngen haben zu einem deutlich erhöhten Tempo bei der Umgestaltung von Energiemärkten geführt. Insbesondere die Deutsche Energiewende liefert eine sehr gute Illustration dafür, wie ein nationaler Stromerzeugungspark sein Erscheinungsbild auf einer ungewöhnlich kurzen Zeitskala komplett verändern kann. Innerhalb nur weniger Jahre hat sich die Landschaft der Energieerzeugung in Deutschland dramatisch gewandelt. Diese Entwicklung wird flankiert vom Kernenergieausstieg sowie einer nachhaltigen Verschiebung von der zentralen und thermischen Stromerzeugung hin zur dezentralen und verteilten Erzeugung aus erneuerbaren Energieträgern.
In solch einem sprunghaften Marktumfeld stellt sich im Zusammenhang mit der Planungssicherheit für Investoren die Frage nach zuverlässigen Werkzeugen zur Bewertung von spezifischen Investitionsprojekten unter Berücksichtigung möglicher Marktszenarien. Die Entscheidung für diese Art von Projekten (seien es Onshore- und Offshore-Windfarm-Projekte, größere Photovoltaik-Farmen, Pools von verteilten Mikroerzeugungseinheiten, Stromspeicherportfolios etc.) hängt maßgeblich von den zu erwartenden Deckungsbeiträgen für die nächsten zehn bis zwanzig Jahre ab. Hier stellt sich die Frage, welche Art von Modellansätzen einen deutlichen Beitrag in der Modellentwicklung für Strompreise leisten können.
Die sehr umfangreiche Modellklasse der sogenannten Strukturmodelle, auch als Hybridmodelle bezeichnet, stellt ein mächtiges mathematisches Handwerkszeug zur Beschreibung der Besonderheiten von Strommärkten dar.
Das zentrale Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von erweiterten Strukturmodellen für Strommärkte, für die eine analytische Formulierung mit geschlossenen Lösungen möglich ist und mit dem Zweck der Szenarioanalyse und der Anlagenbewertung. Wir schlagen in dieser Arbeit neue erweiterte Strukturmodelle vor und leiten geschlossene Ausdrücke für Strompreis-Erwartungswerte und Prämien von Strompreis-Optionen her. Die entwickelten Modelle weisen folgende Charakteristika auf:
(1) Einbeziehung einer beliebigen Zahl N von Technologieklassen (insbesondere N>2) innerhalb der Merit-Order.
(2) Produktionskapazitäten und marginale Grenzkosten werden als Zufallsvariablen behandelt.
(3) Einführung einer Engpassfunktion (Scarcity Function) zur Berücksichtigung von Abweichungen des Strompreises vom marginalen Grenzkostenniveau.
(4) Einbettung zweier Modellformulierungen für jede einzelne Modellvariante: Die arithmetische Formulierung und die geometrische Formulierung für die stochastischen Prozesse der marginalen Grenzkosten.
(5) Implementierung von zwei Merit-Order-Varianten: Eine Modellarchitektur beschreibt die Merit-Order als Stufenfunktion. Die andere Architektur modelliert die Merit-Order als stückweise lineare oder als stückweise exponentielle Funktion (auch als Bid-Stack-Model bezeichnet).
(6) Entwicklung einer expliziten Formel für den Strompreis als Funktion von stochastischen Treibern wie etwa Residualnachfrage, Produktionskapazitäten sowie marginalen Grenzkosten.
(7) Erweiterung der Strukturmodelle in Richtung nicht-normalverteilter und nicht-lognormalverteilter marginaler Grenzkosten.
(8) Erweiterung hinsichtlich nicht-normalverteilter Residualnachfrage.
Alle obenstehenden Charakteristika sind in einem geschlossenen analytischen Modell abgebildet, d. h. wir geben geschlossene Lösungen für Strompreisderivate an. Nach unserem Kenntnisstand sind die hier entwickelten Strukturmodelle die ersten analytischen Hybridmodelle mit geschlossenen Lösungen unter Einbeziehung aller oben genannten Charakteristika.Significant structural shifts in the energy sector accompanied by distinct technology innovations have led to an accelerated pace of transformation in electricity markets. The German energy transition is an excellent illustration of how far an electricity generation stack may change its face within a short timescale never seen before. In just a few years, Germany's energy landscape has mutated dramatically, flanked by a nuclear energy phase-out and a clear shift from centralised and thermal generation units towards renewable energy and distributed production capacities.
In such a volatile market setting, with the need for planning security, the investor asks for a set of sound tools to assess specific investment projects against the background of a universe of significant market scenarios. The decision as for such kind of projects (be it onshore or offshore wind farms, larger solar parks, pools of distributed micro generation facilities, electricity storage clouds, etc. ), sensitively depends on the project's contribution margins that can be expected for the next ten to twenty years. The question arising in this context is which model approach for the electricity price process may yield significant inputs for the required model development.
The rich class of structural models - also referred to as hybrid models - are powerful candidates for finance mathematical formulations to describe the idiosyncrasies of electricity markets appropriately.
The main objective of this thesis is the development of structural models for the electricity market, that provide an analytically tractable framework for scenario analysis and asset valuation. For this purpose, we developed new and extended structural models and derived closed form expressions for expectation values as well as for the value of plain vanilla options written on the electricity spot price. The characteristics of these new structural models are:
(1) Inclusion of an arbitrary number N of technology classes (especially N>2) in the merit order.
(2) Consideration of production plant capacities and marginal generation costs as random variables.
(3) Introduction of a scarcity function to include electricity price deviations from the marginal generation cost level.
(4) Embedment of two formulations into each model variant: The arithmetic and the geometric formulation for the marginal cost processes.
(5) Implementation of two merit order architectures: One architecture models the merit order as a step function. Another architecture models the merit order as a piecewise linear or a piecewise exponential function (referred to as bid stack model).
(6) Development of an explicit formula for the electricity price as function of stochastic drivers like residual demand, production capacities and marginal generation costs.
(7) Extension of the structural model to marginal cost processes with non-normal and non-lognormal distributions.
(8) Extension to residual demand processes with non-normal distributions.
All of the above model characteristics are included in an analytical model, i.e. we present closed form solutions for electricity derivatives. To the best of our knowledge, the structural models developed in this thesis are the first analytical hybrid models with closed form solutions including all the above characteristics
Lifetime prognosis for dynamically stressed elastomer parts based on thermo-mechanical material stress
No full textDiese Arbeit beschäftigt sich mit der Lebensdauerprognose von dynamisch belasteten Elastomerbauteilen. Elastomerkupplungen werden Dauerschwingversuchen mit drehmomentgeregelter Versuchsführung und einer zusätzlichen Regelung der Dämpfungsleistung unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ausgesetzt. Die Versuchsergebnisse werden zur Erweiterung des nichtlinearen Schadensakkumulationsmodells nach Spitz um den Temperatureinfluss herangezogen. Das nichtlineare Schadensakkumulationsmodell wird in eine neuartige Methode zur Lebensdauerprognose integriert, welche in Abhängigkeit der lokalen Materialbeanspruchung, berechnet durch die Finite-Elemente-Methode, einen Schädigungsgrad berechnet und lokale Materialeigenschaften ändert. Dazu wird zunächst vorgestellt, wie sich Materialeigenschaften anhand von Bauteilprüfungen ableiten und in Abhängigkeit der Schädigung beschreiben lassen. Im Anschluss wird die Methode zur Lebensdauerprognose an den Versuchsergebnissen dynamischer Prüfungen von Elastomerkupplungen kalibriert und Lebensdauern für Elastomerkupplungen größerer Baureihe prognostiziert.This thesis deals with the lifetime prognosis of dynamically loaded elastomer parts. Elastomer couplings are exposed to torque and damping power controlled endurance tests with varied temperature. Test results are used to extend the nonlinear damage accumulation model coming from Spitz with regards to temperature influence. The nonlinear damage accumulation model is integrated in a new method to predict part lifetimes depending on local material stress calculated by the finite element method. The local material stress is used to derive the material damage which is used to modify the local material properties. Considering that it is introduced how material properties can be described as a function of damage derived from dynamical part tests. The lifetime prognosis method is calibrated by dynamical part tests results of elastomer couplings. Then the lifetimes of two larger couplings are prognosed with the calibrated method
Minimal residual disease - Prognostic Relevance of Treatment Response to Induction in Childhood Acute Myeloid Leukemia
No full textDer Nachweis der minimalen Resterkrankung (MRD) im Verlauf der ersten Behandlungszyklen gilt als wesentlicher prognostischer Faktor bei der akuten myeloischen Leukämie (AML) und als ein entscheidender Parameter für eine optimierte risikoadaptierte Therapiestratifizierung. Diese Arbeit beschäftigt sich vorrangig mit der Immunphänotypisierung, da trotz einer hohen Sensitivität (10-5-10-6) der PCR-Analyse AML-spezifische Marker bisher bei einem großen Teil der Patienten nicht vorhanden sind oder nicht durchgeführt werden können. Demgegenüber kann man mit Hilfe der multiparametrischen Immunphänotypisierung bei bis zu 90% der Patienten einen leukämieassoziierten Immunphänotyp detektieren. Für den Zeitraum vom 01.07.1998 bis 31.08.2009 konnten für 791 Patienten der AML BFM Studien 1998 und 2004 die Daten hinsichtlich des Therapieansprechens an Tag 28 ausgewertet werden. Die Morphologie und die Immunphänotypisierung an Tag 28 zeigten eine sehr gute Korrelation (Spearman Korrelationskoeffizient 0.71, p 2% leukämische Blasten in der Immunphänotypisierung festgelegt. Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen den Patienten mit > 2% Blasten und Patienten mit ≤ 2% Blasten an Tag 28 bzgl. der geschätzten Wahrscheinlichkeit für ein ereignisfreies Überleben (pEFS), der geschätzten Wahrscheinlichkeit für das Gesamtüberleben (pOS) und der kumulativen Inzidenz für das Erleiden eines Rezidivs (CI Rez.). Bei 18% der Patienten (n = 35) ließen sich an Tag 28 in der Immunphänotypisierung regenerative Blasten nachweisen. Eine Therapieanpassung erfolgte im Rahmen der AML-BFM Studie 2004 seit dem Jahr 2006. Aufgrund unzureichenden Therapieansprechens an Tag 15 und/oder an Tag 28 sowie dem Vorliegen einer prognostisch ungünstigen genetischen Aberration wurden in dem Zeitraum 2006 - 2010 30 Patienten von der Standardrisikogruppe (n = 138) in die Hochrisikogruppe stratifiziert. Von diesen Patienten erhielten 4 eine Stammzelltransplantation in erster Remission. Eine Therapieänderung erhielten 19 Patienten (8%) der Hochrisikogruppe (n = 266). 38 dieser Patienten erhielten eine Stammzelltransplantation. Durch die Therapieanpassung ab 2006 hat sich nicht nur eine Angleichung des pEFS, pOS und CI Rez. über 5 Jahre der Patienten mit oder ohne Nachweis einer MRD vollzogen, sondern es ist auch eine Annäherung der Standard- und Hochrisikogruppe in Hinblick auf das pEFS und pOS erfolgt. Die angepasste Therapiestratifizierung hat die prognostische Signifikanz der Blastenpersistenz aufgehoben und zur Verbesserung des Überlebens beigetragen.Treatment response is generally considered as prognostic factor; however, studies of minimal residual disease (MRD) did not confirm independent significance. Since 2006 the AML-BFM study group stratified poor responders after 1st and 2nd induction to intensified therapy, either by an additional element or eligibility for allogeneic matched donor stem cell transplantation (SCT). A good correlation was found between morphology and immunophenotyping (coefficientPearson 0.71). The immunophenotyping added information, especially to distinguish between regenerating blasts and leukemic blasts. We demonstrate that stratification according to morphology augmented by 4 color-immunophenotyping improved outcome significantly. This was mainly achieved by a much better event-free survival in high-risk AML. Using treatment response for stratification, EFS and OS could be improved in childhood AM
Investigations of the stress and deformation behaviour of large backup and work rolls under operation-near loads
Get PDFStütz- und Arbeitswalzen in Grobblech- und Warmbandwalzwerken unterliegen im Walzprozess starken äußeren Belastungen, welche in einem komplexen Spannungs- und Deformationszustand resultieren. Wirkende Kräfte haben eine elastische Deformation der Walzen
zur Folge, die die Qualität und Maßhaltigkeit des Walzgutes maßgeblich bestimmen.
Die Dimensionierung der Walzen zum Einsatz in einem Walzgerüst wird in der Regel durch Erfahrungswerte oder Festigkeitsberechnungen bestimmt, stützen sich jedoch nicht auf
Messwerte von Untersuchungen realer Größenordnungen. Experimentelle Ergebnisse sind in der Literatur höchstens von Walzen im Labormaßstab zu finden. Eine Übertragung auf reale Abmessungen wird häufig vollzogen, ist jedoch aufgrund der Komplexität der Walzen
mit allen Randbedingungen (Inhomogenitäten, Struktur) nicht sinnvoll.
Um auch Erkenntnisse über das Spannungs- und Deformationsverhalten von Arbeits- und Stützwalzen mit realitätsgetreuen Abmessungen zu erhalten, wurde als Ziel dieser Arbeit ein Großprüfstand konzipiert und gebaut, um eine Kombination aus einer Arbeits- und Stützwalze unter betriebsnahen Lasten zu untersuchen. So konnte neben dem Spannungszustand
auch das Durchbiegeverhalten der Walzen gemessen werden. Zur Beeinflussung der Biegelinie wurde zusätzlich der Einfluss einer Walzengegenbiegung und einer Walzenschränkung untersucht.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war das Aufstellen von Rechenmodellen, welche durch die experimentellen Untersuchungen validiert werden sollten. Neben einem Balkenmodell auf Basis der finiten Elemente wurde der gesamte Prüfstand mit der FE-Software COMSOL
Multiphysics simuliert.
Diese Arbeit verschafft zusätzlich einen Überblick über den Stand der Technik hinsichtlich der zur Warmband- und Grobblecherzeugung eingesetzten Walzenwerkstoffe, den Herstellungsverfahren
von Verbundgusswalzen, welche in diesen Werken überwiegend eingesetzt werden und den Möglichkeiten zur Beeinflussung der Planheit eines Bandes oder Bleches durch gezielte Modifikation der Walzen oder des Walzprozesses.Such rolls as for instance backup and work rolls used in plate and hot-strip rolling mills are exposed to severe external loads which can be derived from stress and deformation conditions
of complex nature. Furthermore, active forces result in roll deformations which have a decisive and substantial impact on quality and dimensional stability of the rolled stock. Dimensioning
of the rolls that are going to be used in a roll stand will usually be determined by empirical values or strength calculations; however, neither empirical values nor strength calculations are based on measured values of actual magnitudes as examined. Experimental
results can at best be found in literature on rolls in lab-scale. Although transmission to real dimensions is rather customary, it is not reasonable to do so because of the complexity of the rolls, including all marginal conditions (as for instance non-homogeneity and structure).
It was the aim of this study to draft and build a large-scale test bench in order to also gain knowledge of the stress and deformation behaviour of backup and work rolls with realistic
dimensions on the one hand, and to be able to examine the combination of backup and work roll with operation-near loads on the other. This way, both the stress condition as well as the
roll bending behaviour could be measured. For influencing the bending line, investigations have additionally been made on the influence of a roll counter bending system and a roll crossing system.
Another goal of this study was to establish calculation models which were to be validated by means of experimental investigations. In addition to a beam model based on finite elements, the entire test bench was simulated by means of the COMSOL Multiphysics FEsoftware.
This study provides an additional survey on the state-of-the-art technology in regard to the roll materials used for production of plates and hot strips, the production processes of compound-
cast rolls which will predominantly be employed in these mills as well as the possibilities of influencing the strip or plate flatness owing to a tailor-made modification of the
rolls or the rolling process
Evaluation neuer molekularer Marker als prädiktive und prognostische Faktoren bei Patientinnen mit metastasiertem Mammakarzinom
Get PDFIn der Therapie des metastasierten Mammakarzinoms spielen prognostische und prädiktive Biomarker eine zunehmende Rolle. Ziel der Arbeit war es daher, Patientinnen mit einem metastasierten Mammakarzinom besser zu klassifizieren, um ihnen zukünfig eine präzise, personalisierte Tumortherapie anbieten zu können. Neben den bereits etablierten Biomarkern wie Hormon- und HER2/neu-Rezeptorstatus lag ein besonderer Fokus auf der Analyse des Phosphatidolinositol-3-Kinase/AKT (PI3K/AKT)- Signalweges. Hierfür wurden Tumorproben von 131 Patientinnen immunhistochemisch und molekularpathologisch analysiert und die Ergebnisse mit dem klinischen Verlauf korreliert. Insgesamt scheinen Alterationen im PI3K/AKT- Signalweg (PIK3CA-Mutation und -Amplifikation sowie Verlust von PTEN) eine entscheidende Rolle in der Pathogenese des Mammakarzinoms zu spielen, da in 35% der Patientinnen Veränderungen nachgewiesen werden konnten. Interessanterweise zeigte sich ein Verlust von PTEN insbesondere in triple negativen Tumoren. Dies könnte zukünftig eine mögliche Zielstruktur bei dieser prognostisch ungünstigen Patientenpopulation darstellen. In der Gesamtopulation der retrospektiven Studie hatten Alterationen im PI3K/AKT-Signalweg keinen prognostischen Einfluss auf das Gesamtüberleben. In den Subgruppen der Patientinnen mit HR- und/oder HER2/neu positiven Tumoren hingegen zeigte sich eine prognostische Wertigkeit. Patientinnen mit HR-positiven Tumoren hatten ein verkürztes Gesamtüberleben bei gleichzeitigem Vorliegen einer PIK3CA-Mutation oder -Amplifikation. Patientinnen mit HR- und/oder HER2/neu-positiven Tumoren ohne Nachweis einer PIK3CA-Amplifikation hatten eine nahezu doppelt so langes Gesamtüberleben. Interessanterweise war der Nachweis einer PIK3CA-Mutation in dieser Patientensubgruppe prognostisch günstig. Dies zeigte sich auch bei Patientinnen mit HER2/neu Überexpression unabhängig des HR-Status. Scheinbar wirken sich bei positivem HR-Status Alterationen im PI3K/AKT-Signalweg negativ auf das Überleben aus, während bei nicht triple negativen Tumoren (unter Einbeziehung HER2/neu-positiver Tumoren) PIK3CA-Mutationen prognostisch günstig zu sein scheinen. Zusammenfassend konnte die prognostische Wertigkeit von Alterationen im PI3K/AKT-Signalweg nicht eindeutig gezeigt werden. Bei Patientinnen mit HR-positiven Tumoren scheinen Alterationen im PI3K/AKT-Signalweg einen negativen Einfluss auf das Gesamtüberleben zu haben. Hier benötigt es weitere prospektive Studien in einem größeren Patientenkollektiv. Auch wenn die experimentellen Biomarker keinen statistisch signifikanten Einfluss auf das Progressionsfreie Überleben (PFS) unter Chemo- bzw. Hormontherapien zeigte, ist deren prädiktive Bedeutung insbesondere im Hinblick auf neue, zielgerichtete Therapeutika in weiteren Studien zu überprüfen