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Using molecular tools to differentiate closely related blackfly species of the genus Simulium
(2008)
Biodiversity data are the foundation for conservation and managemet and taxonomy provides the reference system, skills and tools used to identify organisms. Species level data such as species richness, composition and diversity are common metrics. However, species level identification of organisms tends to be neglected within ecological work, especially within monitoring programmes, but also in conservation biology (Giangrande, 2003). This is because collection of species level data is time consuming, with identification of species-specific characteristics traditionally involving lengthy examination of samples using microscopy. In addition it is costly and species level data is almost impossible to collect if the taxa involved are species rich and difficult to identify (Báldi 1999). Other reasons why species level identification is neglected include the fact that sample collection can damage organisms, so diagnostic morphological features are lost, or that individuals may be in a life history stage or of a sex that does not have diagnostic morphological characteristics. Furthermore, the numbers of available expert taxonomists needed for species identification are in decline and have been for several decades. Species identification using molecular taxonomy where DNA is used as a marker is championed as a tool for resolving a range of morphological problems, such as the association of all life history stages, correlating male and female specimens to the same species and identifying partial specimens. Traditional taxonomy is built around morphological variations between species, with systematic inferences based upon shared physical characters. In molecular taxonomy on the other hand, proteins and genes are used to determine evolutionary relationships. ’DNA barcoding’ aims to provide an efficient method for species-level identification and it is thought that it will provide a powerful tool for taxonomic and biodiversity research (Hajibabaei et al. 2007). Cited strengths of a molecular based approach to species identification include the potential universality and objective nature of DNA data as taxonomic information, the usefulness of molecular data in animal groups characterized by morphological cryptic characters and the use of DNA sequence information to determine otherwise ‘unidentifiable’ biological material (such as incomplete specimens or immature specimens). Its aim is to increase the speed, precision and efficiency of field studies involving diverse and difficult to identify taxa and it has the potential to be automated to provide a rapid and consistently accurate supplementary identification system to traditional taxonomy. This project was a proof-of-concept study that investigated the feasibility of using DNA barcodes to differentiate closely related blackfly species of the genus Simulium. The longer term objective would be to apply such molecular approaches to organisms used in water quality monitoring and to biodiversity studies to provide a quick, robust but practical and cost effective tool for species identification. Great Britain is currently home to 33 morphospecies of blackfly many of which are morphologically close to other species and have been the cause of much systematic revision. In addition to evaluating the use of DNA barcodes in species identification, a non-destructive DNA extraction method was developed to preserve voucher pecimens that will allow a complete morphological classification to be carried after DNA extraction. Using molecular tools to differentiate closely related blackfly species of the genus Simulium v Finding an effective DNA barcode for an individual species involves accurate taxonomic identification and the retention of voucher specimens for future morphological studies. A rapid non-destructive method for DNA extraction from small insects was developed where no clean-up step was required prior to amplification and it was possible to extract DNA of sufficient quality in minutes retaining diagnostic morphological characteristics. For any molecular tool used for species discrimination, an important consideration is defining the specific genetic loci (e.g. the position of genes on a chromosome) to be monitored. All blackfly species in this study were successfully amplified with the standard barcoding coxI gene primer pair LCO1490 5'-GGT CAA CAA ATC ATA AAG ATA TTG G-3' and HCO2198 5'-TAA ACT TCA GGG TGA CCA AAA AAT CA-3' (Folmer et al. 1994) and we did not need to optimise or redesign the primer sequence.
Das Ziel dieser vorliegenden Studie war, innerhalb eines mit Individualschäften versorgten Hüfttotalendoprothesen-Kollektivs den Anteil korrekt implantierter ebenso wie fehlpositionierter Hüftschäfte festzustellen, Planungsabweichungen zu quantifizieren und mögliche Zusammenhänge von Schaftposition und Patientenmerkmalen zu untersuchen. EBRA (EinBildRöntgenAnalyse) ist ein Computerprogramm zur Messung der Migration von Endoprothesenkomponenten. Ursprünglich wurde es zur Migrationsmessung der Hüftpfanne eingesetzt. Um die Migration des Prothesenschaftes ausmessen zu können, benötigt man die spezielle FCA (femoral component analysis) Software. EBRA-FCA benötigt digitale Röntgenserien, deren einzelne Bilder von dem Programm auf ihre Vergleichbarkeit hin überprüft werden und nur vergleichbare Bilder der Serie werden zur Messung herangezogen. Zwischen einem festgelegten Referenzpunkt am Trochanter major und der Prothesenschulter wird die Migration gemessen. Die Genauigkeit der Methode wird in der Literatur mit +/- 1 mm angegeben. In dieser Studie machte man sich die hohe Präzision des EBRA-FCA-Systems in der Messung auch kleinster Distanzen im Röntgenbild zu nutze. Es wurden indirekt Distanzen in ein und demselben Röntgenbild ausgemessen. Dabei waren die Messabläufe identisch zur Migrationsmessung. Folglich wurde EBRA-FCA angewendet, um die Frage nach dem korrekten, der Planung entsprechenden Sitz des Hüftschaftes zu beantworten. Die CTX-Individualendoprothese (Orthopedic Services, Mainhausen, Deutschland) wird seit 1992 implantiert. Bei Patienten mit ausgeprägter Dysplasiecoxarthrose oder mit Besonderheiten am proximalen Femur, die eventuell nach Umstellungsosteotomien auftreten können, wird die Indikation zur Individualendoprothese gestellt. Das Kollektiv der hier vorliegenden Studie umfasst insgesamt 91 Patienten mit 107 Hüfttotalendoprothesen, wobei es sich bei allen Fällen um zementfreie CTX-Individualprothesen handelt. Sämtliche Prothesen wurden zwischen 1995 und 2003 an der orthopädischen Universitätsklinik in Frankfurt am Main durch unterschiedliche Operateure eingesetzt. Krankenblätter, Operationsberichte, prä- und postoperativ gefertigte Röntgenbilder mit einem einheitlichen Film Fokus-Abstand lagen in allen Fällen für die Untersuchung vor. Die Daten der präoperativen Planung wurden von der die individuelle CTX-Prothese herstellenden Firma in Unkenntnis der postoperativen Implantationsdaten geliefert. Die postoperative Auswertung der Röntgenbilder mit EBRA erfolgte hierbei für jeden Patienten mehrfach und durch mindestens zwei Untersucher. Die statistische Auswertung der Abweichungen der Implantationstiefen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Einflussgrößen (Antetorsionswinkel, Operationszugang, zurückliegende Femurosteotomie) erfolgte mit den Wilcoxon Mann Whitney-, Kruskal Wallace- oder Spearman-Tests. 59 Hüftschäfte waren relativ zur präoperativen Planung zu hoch, 16 auf den Millimeter genau und 32 zu tief implantiert. Tatsächlich waren 71% der in die Femora implantierten Hüftschäfte korrekt, d.h. mit der präoperativen Planung auf den Millimeter identisch oder um bis zu maximal 5 mm von dieser abweichend implantiert. 29% der implantierten Hüftschäfte waren fehlpositioniert, d.h außerhalb der Toleranzgrenze von +/- 5 mm zur präoperativen Computerplanung. Ein prädiktiver Wert für die zu erwartende Position des CTX-Hüftschaftes wurde in keiner der untersuchten Zielgrößen wie Body Mass Index, Voroperation am koxalen Femur, Zugangsweg oder unphysiologischem Antetorsionswinkel gefunden. Unter Berücksichtigung des endoprothetisch schwierig zu versorgenden Kollektivs wird es als Erfolg angesehen, dass die Abweichung maximal 1,1 cm und der Mittelwert der Abweichung 0,1 cm betrug. Eine zementfreie Versorgung von Femora mit abnormer Markraumanatomie gemäß präoperativen Planungsvorgaben scheint mit der CTX-Individualprothese möglich. EBRA-FCA war in der modifizierten Anwendung geeignet, die Position des Implantates im Femur zu vermessen.
Fragen nach der Struktur von Sprachkompetenz sind aktuell in der pädagogisch-psychologischen Diagnostik von besonderer Bedeutung. Da sprachliche Kompetenzen als wesentlicher Bestandteil von Bildung angesehen werden, finden sie in empirischen Studien zu Schülerleistungen immer stärkere Beachtung. Neben der Feststellung von Ausprägungen der sprachlichen Kompetenzen wird die Differenzierbarkeit von Teilbereichen der Sprachkompetenz betrachtet, wenn spezifische sprachliche Phänomene getrennt beobachtet und beschrieben werden sollen. Die vorliegende Arbeit nähert sich der Frage nach der Struktur von Sprachkompetenz aus einer psychologisch-diagnostischen Perspektive. Auf der Grundlage von Daten einer deutschen Large-Scale-Studie und unter Bezug auf Theorien und Modellen der Psycholinguistik, der Entwicklungspsychologie und der psychologischen Diagnostik geht sie der Frage nach, welche Teilbereiche der Sprachkompetenz sich empirisch differenzieren lassen – wie sich also die Struktur von Sprachkompetenz aus Sicht der Diagnostik darstellen lässt. Darüber hinaus wird analysiert, ob sich spezifische Zusammenhänge zwischen einzelnen sprachlichen Teilbereichen empirisch auffinden lassen, die vor dem Hintergrund bekannter Theorien und Modelle der Struktur von Sprachkompetenz darzustellen und zu erklären sind. Schließlich wird untersucht, ob sich bestimmte Personengruppen hinsichtlich der strukturellen Zusammenhänge in ihrer Sprachkompetenz unterscheiden und inwiefern kognitive Grundfähigkeiten als Teil der Struktur von Sprachkompetenz zu betrachten sind. Bisher liegen nur wenige verallgemeinerbare, empirische Befunde zur Struktur der sprachlichen Kompetenzen deutscher Schülerinnen und Schüler vor. Dies ist vor allem darin begründet, dass die Durchführung vergleichender Studien über viele Jahrzehnte im deutschen Bildungssystem unüblich war und sich die Erfassung von Sprachkompetenz oft auf den Bereich der Defizitdiagnostik beschränkte. Dort, wo repräsentative Daten verfügbar sind, decken sie in der Regel nur einige wenige sprachliche Teilbereiche ab. Die vorliegende Arbeit beruht auf den Daten der umfassenden und differenzierten Erhebung von Sprachkompetenzen im Rahmen der Studie Deutsch Englisch Schülerleistungen International (DESI). DESI untersuchte im Schuljahr 2003/2004 die sprachlichen Leistungen von Schülerinnen und Schülern der neunten Jahrgangsstufe in Deutschland. Sie wurde von der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (KMK) im Jahre 2000 in Auftrag gegeben. Entsprechend der aktuellen Forschungslage zur Dimensionalität von erst- und fremdsprachlichen Kompetenzen wurden in den DESI-Tests jeweils mehrere produktive und rezeptive Kompetenzbereiche unterschieden: Sowohl im Deutschen als auch im Englischen wurden die Kompetenzen im Lesen und Schreiben erfasst, im Englischen zusätzlich im Hören und Sprechen. In beiden Sprachen wurden zudem sprachpragmatische und grammatikalische Aspekte der Sprachbewusstheit getestet, im Deutschen wurde darüber hinaus ein schriftlicher Test zur Argumentation eingesetzt. Lexikalische und orthographische Aspekte von Sprachkompetenz wurden im Deutschen in gesonderten Tests abgebildet und im Englischen als Komponenten von Lückentexten erfasst. Zusätzlich zu den insgesamt zwölf Testverfahren ergänzten Fragebögen zu Lehr-Lern-Bedingungen, Hintergrundfaktoren und motivationalen Aspekten sowohl für Schülerinnen und Schüler als auch für Lehrpersonen, Fachkollegien, Schulleitung und Eltern die Erhebung. An der Haupterhebung von DESI nahmen 10 632 Schülerinnen und Schüler aus 219 Schulen teil, darunter 40 Schulen mit bilingualem Sachfachunterricht. Diese Daten bieten eine ideale Grundlage für die Analyse der Struktur von Sprachkompetenz bei Schülerinnen und Schülern. Die Fragestellungen der vorliegen Arbeit beschäftigen sich damit, die Struktur von Sprachkompetenz innerhalb der beiden Sprachen zu beschreiben und in ein gemeinsames Modell zu integrieren. Methodisch berücksichtigt wird dabei die hierarchische Schachtelung der Daten. Dadurch wird ein theoriegeleitetes Modell der Struktur der Sprachkompetenz empirisch abgebildet. Darauf aufbauend wird analysiert, wie dieses Modell speziell auf die Mehrebenenstruktur der Daten anzupassen ist, ob also die Struktur von Sprachkompetenz auf Individualebene und auf Klassenebene für beide Sprachen getrennt und gemeinsam unter Beibehaltung des Modells für die Gesamtstichprobe dargestellt werden kann. In einem weiteren Schritt wird analysiert, ob das gefundene Modell der Struktur von Sprachkompetenz sich in spezifischen Untergruppen unterscheidet, hierzu gehören Mädchen und Jungen sowie Schülerinnen und Schüler mit unterschiedlichem Sprachhintergrund. Abschließend wird untersucht, welche Bedeutung den kognitiven Grundfähigkeiten im Gesamtmodell der Struktur von Sprachkompetenz zukommt.
Hintergrund und Fragestellung Medizinische Fehlerberichtssysteme dienen als Instrument zum Erfassen von Daten aus dem Bereich der Patientensicherheit und sollen das Lernen aus den berichteten Fehlern ermöglichen. Erfahrungen hierzu liegen hauptsächlich aus dem Umfeld der Kliniken vor, für den ambulanten bzw. hausärztlichen Bereich gibt es noch wenige Kenntnisse. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung und Erprobung eines praxistauglichen, deutschsprachigen Fehlerberichts- und Lernsystems für hausärztlich tätige Mediziner/innen. Weiterhin soll die Verwendung und Nutzerakzeptanz nach einem Jahr Betrieb untersucht werden. Methoden Zur Festlegung der Eigenschaften des zu erstellenden Systems wurden drei existierende Berichtssysteme analysiert, eine Befragung der Teilnehmer einer Pilotstudie (PCISME) durchgeführt sowie juristische Aspekte untersucht. Das System wurde mit Hilfe etablierter Softwareentwicklungsmethoden erstellt. Nach einem Jahr Laufzeit wurden Daten zur Verwendung des Systems ermittelt und die veröffentlichten Berichte und abgegebenen Benutzerkommentare insbesondere bezüglich Aussagen zum Feedbacksystem und zur Nutzerfreundlichkeit untersucht. Ergebnisse Im Oktober 2004 wurde mit „Jeder Fehler zählt“ das erste Fehlerberichts- und Lernsystem für Hausärzte in Deutschland freigegeben. Es ist ein komplett offenes, freiwilliges, anonymes und externes System. Die Eingabe der Fehlerberichte erfolgt über ein im Internet frei zugängliches Formular. Ausgesuchte Fehlerberichte werden von wissenschaftlichen Mitarbeitern kommentiert und veröffentlicht. Benutzer können zu den Berichten und in einem Diskussionsforum ebenfalls Kommentare eingeben. Weiterhin werden Berichte und Analysen in Fachzeitschriften publiziert. Im ersten Jahr gingen 149 Berichte ein, laut Aussagen von 23 Benutzern ist das Berichten einfach durchzuführen. Es wurden 11 „Fehler des Monats“ veröffentlicht, zu denen insgesamt 123 Kommentare abgegeben wurden. Zu 43 veröffentlichten „Fehler der Woche“ wurden 146 Kommentare abgegeben. Im Diskussionsforum wurden 46 Einträge vorgenommen. Die Beiträge der Benutzer sind zum weit überwiegenden Teil konstruktiv und sachbezogen und enthalten häufig konkrete Tipps und Hinweise zur Vermeidung von Fehlern. In deutschen und österreichischen Fachzeitschriften wurden insgesamt 11 Berichte publiziert. Diskussion Das System führt Eigenschaften der untersuchten Systeme mit eigenen Ansätzen zusammen. Da wegen der Anonymität der Berichtenden keine Möglichkeit zum Nachfragen besteht, ist für eine gute Verwertbarkeit der Berichte eine möglichst hochwertige textuelle Beschreibung der Ereignisse notwendig. Diese war in der überwiegenden Zahl der Berichte gegeben. Aus Sicht der aktiven Nutzer stellt das System grundsätzlich einen wertvollen Beitrag zur Qualitäts- und Fehlerkultur dar. Schlussfolgerung Die regelmäßige Nutzung der Internetseiten, die dort abgegebenen Kommentare und die Veröffentlichungen der Berichte in den Zeitschriften zeigen, dass auch einzelne Berichte das Lernen aus Fehlern ermöglichen können. „Jeder Fehler zählt“ kann als hypothesengenerierendes System mit vielfältigen Ansätzen zur weiteren Forschung aufgefasst werden. Bereits im ersten Jahr des Betriebs konnten wertvolle Erfahrungen gesammelt werden, die in die kontinuierliche Weiterentwicklung des Systems einfließen. Diese fokussiert auf Verbesserungen der Feedbackmethoden sowie auf eine höhere Nutzung des Systems.
The dissertation, ”Coping with emergent hearing loss”, is written in English and is based on the diversity of problems connected to hearing loss and the adaptation of hearing aids. The research was carried out in Denmark and involves adults with an emergent hearing loss, who have decided to become hearing aid users. The data is analyzed through methods of cultural anthropology with focus on the following topics: How do the new users cope with the status passage towards being hearing aid users, how do they integrate the hearing aids into their lives, and what are the involved learning processes. What are the consequences of the provision by the state of free hearing aids, their free adaptation as well as free batteries, and does the state take part in the construction of the social group of new hearing aid users? The method is based on qualitative field work. Two public hospitals were helpful in identifying 24 new users, who acquired a free hearing aid through the hearing health care system. Through ENTs and private dispensers 17 further respondents joined the study – these acquired their hearing aids with a considerable state subsidy but mostly they themselves contributed financially as well. The 41 respondents between the ages of 42 to 92 years of age came from a wide range of professions and were followed throughout 2003 und 2004. After an in-depth qualitative interview, the contact to the respondents was maintained in order to follow the process of integration into their lives. When possible, the respondents were accompanied to their appointments in the private or public clinics. Moreover, interviews with experts from the public hearing health care system, politicians and user organisations were carried out, and the general public debate on the hard of hearing and hearing loss was followed and recorded. The second chapter gives an overview of the position of audiology in Denmark, of epidemiological information on hearing loss in the Danish society and statistics to the use of hearing aids. Moreover, basic information is given about the functioning of the human ear, the auditive perception and diagnosis and classification of hearing loss as well as a short introduction to the hearing aid technology. The structure of the further thesis divides the material into three pillars that make the discussion of the interaction processes possible. (1) The user’s interaction with the lifeworld concerns the meaning of hearing in relation to social participation. For some of the users, a good sense of hearing was essential to communicate freely and uphold their position in relation to others, whereas other respondents paid less attention to the information they acquired through their sense of hearing. A number of the respondents were selective and only used their hearing aids in specific situations, whereas another group discontinued the use of their hearing aids for various reasons. Status passages that hold specific challenges like a new work place or a new marriage motivate the continued everyday use. On the whole, the thesis illustrates that hearing loss is a socially dividing factor that complicates the interaction with others. In comparison to other bodily impairments or diseases, the hearing loss is rarely used as occasion to unite with fellow sufferers, join patient organisations or form self help groups. (2) The users’ interaction with the institutions The medical anthropologist Arthur Kleinman conceptualises health care as a moral process in which essential issues are at stake for the users. Different factors interact in the process: the training of the experts, allocation of funds, the quality of the technology, the dispensing procedures and the motivation and individual characteristics of the new users. The integration of the hearing aid into the lifeworld can be compared to a learning process, for which reason the learning theory of the anthropologist Gregory Bateson is outlined. Susanne Bisgaard’s own theory lists the meaning creating elements that serve as motivation for the users to counteract contingency (occurrences that influence the adaptation negatively). In the interaction between individual and society, the individual can apply strategies in order to eliminate stumbling blocks. (3) The users’ interaction with the technology A number of theorists from Anthropology as well as Science and Technology Studies are discussed in order to question their validity with regard to human action autonomy vs. technological determination and test the theoretical models with regard to their usability for the thesis. Hearing aids have a supporting function in everyday life and have the capability of moderating the user’s perception of sound. The alienating experience of hearing one’s own voice amplified, of wearing a foreign body in the ear and the different strategies that emerge from the more or less successful handling of the technology is reported by way of case stories and quotes from the interviews.
We study the effect of randomness in the adversarial queueing model. All proofs of instability for deterministic queueing strategies exploit a finespun strategy of insertions by an adversary. If the local queueing decisions in the network are subject to randomness, it is far from obvious, that an adversary can still trick the network into instability. We show that uniform queueing is unstable even against an oblivious adversary. Consequently, randomizing the queueing decisions made to operate a network is not in itself a suitable fix for poor network performances due to packet pileups.
This work presents the study on the suitability of single-crystal CVD diamond for particle-detection systems in present and future hadron physics experiments. Different characterization methods of the electrical and the structural properties were applied to gain a deeper understanding of the crystal quality and the charge transport properties of this novel semiconductor material. First measurements regarding the radiation tolerance of diamond were performed with sensors heavily irradiated with protons and neutrons. Finally, detector prototypes were fabricated and successfully tested in various experiments as time detectors for minimum ionizing particles as well as for spectroscopy of heavy ions at the energy ranges available at the SIS and the UNILAC facilities of GSI. ...
Präkallikrein spielt als Kontaktphasenprotein eine wichtige Rolle in der endogenen Aktivierung der Blutgerinnung. Ein hereditärer Präkallikreinmangel ist sehr selten und wird meist wegen der Unauffälligkeit bezüglich einer Blutungsneigung nur zufällig aufgrund einer verlängerten aktivierten partiellen Thromboplastinzeit (aPTT) festgestellt. In der vorliegenden Arbeit wurde die genetische Variabilität des Präkallikrein-Gens bei PK-Mangel-Patienten sowie in der Normalbevölkerung untersucht. Für die Untersuchungen wurde zunächst die DNA einer phänotypisch unauffälligen Kontrollgruppe bestehend aus 200 gesunden Blutspendern auf Genvariationen im PKGen analysiert. Nach der Isolierung und der Amplifikation der DNA wurde mit sämtlichen Proben zunächst ein Mutations-Screening mittels dHPLC durchgeführt. Auffällige Abschnitte und solche, bei denen häufige und/oder mehrere Polymorphismen bereits bekannt waren, wurden sequenziert. Auf diese Weise wurden neun Polymorphismen in den kodierenden bzw. die Exone flankierenden Genabschnitten nachgewiesen. Davon wurden drei (c.-438G>A; c.490-5T>C; c.689T>A) erstmals beschrieben. Nach der Untersuchung der Normalbevölkerung wurde eine Genanalyse bei sieben Patienten mit einem stark ausgeprägten PK-Mangel durchgeführt. Insgesamt wurden dabei sechs verschiedene Mutationen nachgewiesen, davon zwei Missense-Mutationen, eine Nonsense-Mutation, zwei kleine Deletionen und eine kleine Insertion. Zwei dieser Mutationen wurden bereits in der Literatur beschrieben, die vier weiteren wurden im Rahmen dieser Arbeit erstmals aufgezeigt. Da insgesamt bisher in der Literatur lediglich fünf unterschiedliche Mutationen des Präkallikrein-Gens beschrieben wurden, erhöht sich die Anzahl der bekannten Präkallikreingendefekte durch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit auf das nahezu Doppelte. Eine der Mutationen (c.689T>A, p.Ile230Asn) wurde auch bei einem Blutspender nachgewiesen. Da es sich um eine hochkonservierte Aminosäure handelt und durch die Mutation eine neue N-Glykosilierungsstelle in dem Protein generiert wird, ist eine Beeinträchtigung der Proteinfunktion sehr wahrscheinlich. Allerdings kann erst nach weiteren funktionellen Untersuchungen ausgeschlossen werden, dass es sich um einen seltenen, für die Proteinfunktion wenig bedeutenden Polymorphismus handelt. Somit sind zusammengefasst zwei Aspekte in dieser Arbeit behandelt worden. Zum einen wurde der Frage nach dem Ausmaß der natürlich vorkommenden genetischen Variabilität des Präkallikrein-Gens nachgegangen, zum anderen wurde der Versuch unternommen, Sequenzvarianten zu finden, die verantwortlich sind für die phänotypische Variabilität bei PK-Mangel. Beide Fragestellungen sind von grundsätzlichem Interesse für die biomedizinische Forschung. Möglicherweise wird es damit dann möglich sein, Krankheitsentstehungen und ihre Verläufe besser zu verstehen und damit eine noch effektivere und nebenwirkungsärmere Therapie einzusetzen.