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Drug-induced liver injury (DILI) has become a major problem for patients and for clinicians, academics and the pharmaceutical industry. To date, existing hepatotoxicity test systems are only poorly predictive and the underlying mechanisms are still unclear. One of the factors known to amplify hepatotoxicity is the tumor necrosis factor alpha (TNFα), especially due to its synergy with commonly used drugs such as diclofenac. However, the exact mechanism of how diclofenac in combination with TNFα induces liver injury remains elusive. Here, we combined time-resolved immunoblotting and live-cell imaging data of HepG2 cells and primary human hepatocytes (PHH) with dynamic pathway modeling using ordinary differential equations (ODEs) to describe the complex structure of TNFα-induced NFκB signal transduction and integrated the perturbations of the pathway caused by diclofenac. The resulting mathematical model was used to systematically identify parameters affected by diclofenac. These analyses showed that more than one regulatory module of TNFα-induced NFκB signal transduction is affected by diclofenac, suggesting that hepatotoxicity is the integrated consequence of multiple changes in hepatocytes and that multiple factors define toxicity thresholds. Applying our mathematical modeling approach to other DILI-causing compounds representing different putative DILI mechanism classes enabled us to quantify their impact on pathway activation, highlighting the potential of the dynamic pathway model as a quantitative tool for the analysis of DILI compounds.
Background: Prolonged immunosuppression or delayed T-cell recovery may favor Epstein-Barr virus (EBV) infection or reactivation after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), which can lead to post-transplant lymphoproliferative disease (PTLD) and high-grade malignant B-cell lymphoma. Cytokine-induced killer (CIK) cells with dual specific anti-tumor and virus-specific cellular immunity may be applied in this context.
Methods: CIK cells with EBV-specificity were generated from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), expanded in the presence of interferon-γ, anti-CD3, interleukin (IL)-2 and IL-15 and were pulsed twice with EBV consensus peptide pool. CIK cells with EBV-specificity and conventional CIK cells were phenotypically and functionally analyzed. Additionally, CIK cells with EBV-specificity were applied to a patient with EBV-related PTLD rapidly progressing to highly aggressive B-cell lymphoma on a compassionate use basis after approval and agreement by the regulatory authorities.
Results: Pre-clinical analysis showed that generation of CIK cells with EBV-specificity was feasible. In vitro cytotoxicity analyses showed increased lysis of EBV-positive target cells, enhanced proliferative capacity and increased secretion of cytolytic and proinflammatory cytokines in the presence of EBV peptide-displaying target cells. In addition, 1 week after infusion of CIK cells with EBV-specificity, the patient's highly aggressive B-cell lymphoma persistently disappeared. CIK cells with EBV-specificity remained detectable for up to 32 days after infusion and infusion did not result in acute toxicity.
Discussion: The transfer of both anti-cancer potential and T-cell memory against EBV infection provided by EBV peptide-induced CIK cells might be considered a therapy for EBV-related PTLD.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden sRNAs des halophilen Archaeons Haloferax volcanii hinsichtlich ihrer biologischen und ihrer regulatorischen Funktion charakterisiert.
Um einen Überblick über die biologischen Funktionen archaealer sRNAs zu erhalten, wurde eine umfassende phänotypische Charakterisierung von 27 sRNA-Deletionsmutanten im Vergleich zum Wildtyp ausgewertet. Im Zuge dieser phänotypischen Charakterisierungen wurden zehn verschiedene Wachstumsbedingungen, morphologische Unterschiede und Veränderungen in der Zellmotilität untersucht. Hierbei zeigten nahezu alle Deletionsmutanten unter mindestens einer der getesteten Bedingungen phänotypische Unterschiede. Durch den Verlust von sRNAs wurden sowohl sogenannte Gain-of-function als auch Loss-of-function Phänotypen beobachtet. Haloarchaeale sRNAs spielen eine wichtige Rolle beim Wachstum mit verschiedenen Salzkonzentrationen, mit verschiedenen Kohlenstoffquellen und beim Schwärmverhalten, sind jedoch weniger in die Adaptation an diverse Stressbedingungen involviert.
Zur näheren Charakterisierung der regulatorischen Funktion archaealer sRNAs wurden sRNA362, sRNAhtsf468 und sRNA479 mittels molekulargenetischer Methoden wie Northern Blot-Analyse und DNA-Mikroarray sowie bioinformatischer in silico-Analyse untersucht. Das Expressionslevel von sRNA362 konnte bestimmt und potentielle Zielgene für sRNAhtsf468 und sRNA479 identifiziert werden.
Eine vorangegangene Studie zeigte den Einfluss von sRNA30 unter Hitzestress und führte zur Identifikation differentiell produzierter Proteine in Abwesenheit der sRNA. In dieser Arbeit wurde mittels Northern Blot-Analysen die Expression der sRNA30 charakterisiert. Das Wachstum in An- und Abwesenheit von sRNA30 wurde bei 42°C und 51°C phänotypisch charakterisiert und der regulatorische Einfluss der sRNA auf die mRNA differentiell regulierter Proteine durch Northern Blot-Analyse überprüft. Eine Transkriptomanalyse mittels DNA-Mikroarray nach Hitzeschock-Induktion führte zur Identifikation differentiell regulierter Gene involviert in Transportprozesse, Metabolismus, Transkriptionsregulation und die Expression anderer sRNAs. Die differentielle Regulation des Proteoms nach Hitzeschockinduktion in An- und Abwesenheit von sRNA30 konnte bestätigt werden.
Desweiteren wurde in dieser Arbeit sRNA132 und deren phosphatabhängige Regulation der Ziel-mRNA HVO_A0477-80 näher charakterisiert. Eine Induktionskinetik nach Phosphatentzug bestätigte die Bedeutung von sRNA132 für die verstärkte Expression des Operons HVO_A0477-80 unter Phosphatmangel-Bedingungen und verwies auf die Existenz weiterer Regulationsmechanismen. Während vor und nach Phosphatentzug kein Unterschied bezüglich der Zellmorphologie von Wildtyp und Deletionsmutante zu erkennen war, führte das Wachstum mit einem starken Phosphatüberschuss von 5 mM zu einer Zellverlängerung der Deletionsmutante. Die Kompetition der nativen 3‘-UTR des Operons HVO_A0477-80 mit einer Vektor-kodierten artifiziellen 3‘-UTR legt eine Regulation über die Bindung von sRNA132 an die 3‘-UTR nahe. Der Transkriptomvergleich nach Phosphatentzug in An- und Abwesenheit von sRNA132 führte zur Identifikation des Phosphoregulons der sRNA. Zu diesem Phosphoregulon gehören unter anderem zwei Glycerinphosphat-Dehydrogenasen, Transkriptionsregulatoren, eine Polyphosphatkinase und eine Glycerolphosphodiesterase. Zudem waren die Transkriptlevel der beiden ABC-Transporter HVO_A0477-80 und HVO_2375-8 für anorganisches Phosphat und des Transporters HVO_B0292-5 für Glycerinaldehyd-3-Phosphat in Abwesenheit der sRNA verringert. Die beiden ABC-Transportsysteme für anorganisches Phosphat wurden im Rahmen dieser Arbeit deletiert und weiter charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass das ABC-Transportsystem HVO_2375-8 bei geringen Phosphatkonzentrationen leicht induziert wird und das Transkriptlevel in Anwesenheit von sRNA132 erhöht ist. Wachstumsversuche der jeweiligen Deletionsmutante in direkter Konkurrenz mit dem Wildtyp zeigten, dass keiner der beiden ABC-Transporter den anderen vollständig ersetzen kann und der Wildtyp mit beiden intakten ABC-Transportern unter phosphatlimitierenden Bedingungen einen Wachstumsvorteil besitzt. In silico-Analysen der Promotorbereiche von sRNA und ABC-Transporter legen zudem die Existenz von P-Boxen nahe.
SAFE Newsletter : 2018, Q2
(2018)
Cross-border exchange and comparison of forensic DNA data in the context of the Prüm decision
(2018)
This study, commissioned by the European Parliament’s Policy Department for Citizens’ Rights and Constitutional Affairs at the request of the LIBE Committee, provides an overview of the Prüm regime. It first considers the background of the Prüm Convention and Prüm Decision. The subsequent two chapters summarize the Prüm regime in relation mainly to DNA data looking at value and shortcomings; and ethical, legal and social implications of forensic DNA typing and databasing in relation to the Prüm regime. Finally, based on the analysis, it provides the policy recommendations.
Crystal growth and characterization of cerium- and ytterbium-based quantum critical materials
(2018)
In der Festkörperphysik werden heutzutage Themen wie Supraleitung, Magnetismus und Quantenkritikalität sowohl von experimenteller als auch von theoretischer Seite stark untersucht. Quantenkritikalität und Quantenphasenübergänge können in Systemen erforscht werden, für welche ein Kontroll Parameter existiert, durch den z.B. eine magnetische Ordnung soweit unterdrückt wird, bis der Phasenübergang bei Null Kelvin, bei einem quantenkritischen Punkt (QCP), stattfindet. Vorzugsweise wird quantenkritisches Verhalten an Einkristallen untersucht, da diese in sehr reiner Qualität gezüchtet werden können und da deren gemessenen physikalischen Eigenschaften ausschließlich intrinsisch sind und nicht durch Verunreinigungseffekte überlagert werden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Züchtung von Einkristallen und der Charakterisierung von Materialien, die quantenkritische Phänomene aufweisen. Als Ausgangsstoffe dienten dabei Elemente höchstmöglicher Reinheit. Es wurden die Serie YbNi4(P1-xAsx)2 mit einem ferromagnetischen QCP bei x=0,1, die Verbindung YbRh2Si2 mit einem feldinduzierten QCP bei Bcrit = 60mT und die Serie Ce(Ru1-xFex)PO mit einem QCP bei x = 0,86 untersucht. Für alle Verbindungen wurde das Züchtungsverfahren entwickelt, dann wurden Einkristalle gezüchtet und charakterisiert. Die Züchtung wurde zum einen mittels der Bridgman-Methode, zum anderen mit der Czochralski Methode durchgeführt. Neben struktureller und chemischer Charakterisierung der Einkristalle mittels Röntgen-Pulverdiffraktometrie, Laue-Methode und Energie-dispersiver Röntgen-Spektroskopie, wurden auch deren spezifische Wärme, elektrischer Widerstand und Magnetisierung im Temperaturbereich 1,8 – 300 K untersucht. Im weiteren Verlauf wurden die Kristalle in verschiedenen Kooperationen untersucht und bis in den Tieftemperatur- Bereich (20 mK), bei YbRh2Si2 bis in den Submillikelvin-Bereich, charakterisiert. Ausserdem wurden im Rahmen dieser Dissertation Einkristalle weiterer antiferromagnetischer Verbindungen SmRh2Si2, GdRh2Si2, GdIr2Si2, HoRh2Si2 und HoIr2Si2 gezüchtet. Bei diesen Verbindungen stand die Untersuchung elektronischer Oberflächenzustände mittels winkelaufgelöster Photoemissionsspektroskopie im Vordergrund.