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The genetic make-up of an individual contributes to the susceptibility and response to viral infection. Although environmental, clinical and social factors have a role in the chance of exposure to SARS-CoV-2 and the severity of COVID-191,2, host genetics may also be important. Identifying host-specific genetic factors may reveal biological mechanisms of therapeutic relevance and clarify causal relationships of modifiable environmental risk factors for SARS-CoV-2 infection and outcomes. We formed a global network of researchers to investigate the role of human genetics in SARS-CoV-2 infection and COVID-19 severity. Here we describe the results of three genome-wide association meta-analyses that consist of up to 49,562 patients with COVID-19 from 46 studies across 19 countries. We report 13 genome-wide significant loci that are associated with SARS-CoV-2 infection or severe manifestations of COVID-19. Several of these loci correspond to previously documented associations to lung or autoimmune and inflammatory diseases3,4,5,6,7. They also represent potentially actionable mechanisms in response to infection. Mendelian randomization analyses support a causal role for smoking and body-mass index for severe COVID-19 although not for type II diabetes. The identification of novel host genetic factors associated with COVID-19 was made possible by the community of human genetics researchers coming together to prioritize the sharing of data, results, resources and analytical frameworks. This working model of international collaboration underscores what is possible for future genetic discoveries in emerging pandemics, or indeed for any complex human disease.
Background & Aims: Simeprevir is an oral, once-daily inhibitor of hepatitis c virus (HCV) protease NS3/4A. We investigated the safety and efficacy of simeprevir with peg-interferon α-2a and ribavirin (PR) in a randomized, double-blind, placebo-controlled, phase 3 trial of patients with HCV genotype 1 infection who relapsed after previous interferon-based therapy.
Methods: Patients were assigned randomly (2:1) to groups given simeprevir (150 mg, once daily) and PR (n = 260) or placebo and PR (n = 133) for 12 weeks. Patients then were given PR alone for 12 or 36 weeks (simeprevir group, based on response-guided therapy criteria) or 36 weeks (placebo group).
Results: Simeprevir and PR was significantly superior to placebo and PR; rates of sustained virologic response 12 weeks after planned end of treatment (SVR12) were 79.2% vs 36.1%, respectively (43.8% difference; 95% confidence interval, 34.6–53.0; P < .001). Among patients given simeprevir, 92.7% met the response-guided therapy criteria and were eligible to complete PR at week 24; of these, 83.0% achieved SVR12. HCV RNA was undetectable at week 4 in 77.2% of patients given simeprevir and 3.1% given placebo. On-treatment failure and relapse rates were lower among patients given simeprevir and PR than those given placebo and PR (3.1% vs 27.1%, and 18.5% vs 48.4%, respectively). Patients given simeprevir did not have adverse events beyond those that occurred in patients given PR alone. Most adverse events were grades 1/2; the prevalence of anemia and rash was similar in both groups. Patients in both groups reported similar severity of fatigue and functional impairments during the study, but duration was reduced among patients given simeprevir.
Conclusions: In a phase 3 trial of patients who had relapsed after interferon-based therapy, the addition of simeprevir to PR was generally well tolerated, with an SVR12 rate of 79.2%. Most patients (92.7%) receiving simeprevir were able to shorten therapy to 24 weeks. ClinicalTrials.gov number: NCT01281839.
Background: HCV GT4 accounts for up to 20% of HCV infections worldwide. Simeprevir, given for 12 weeks as part of a 24- or 48-week combination regimen with PR is approved for the treatment of chronic HCV GT4 infection. Primary study objectives were assessment of efficacy and safety of simeprevir plus PR in treatment-naïve patients with HCV GT4 treated for 12 weeks. Primary efficacy outcome was sustained virologic response 12 weeks post-treatment (SVR12). Additional objectives included investigation of potential associations of rapid virologic response and baseline factors with SVR12.
Methods: This multicentre, open-label, single-arm study (NCT01846832) evaluated efficacy and safety of simeprevir plus PR in 67 patients with HCV GT4 infection. Patients were treatment-naïve, aged 18–70 years with METAVIR F0–F2 fibrosis. Patients with early virologic response (HCV RNA <25 IU/mL [detectable/undetectable in IL28B CC patients or undetectable in IL28B CT/TT patients] at Week 2 and undetectable at Weeks 4 and 8) were eligible to stop all treatment at the end of Week 12, otherwise PR therapy was continued to Week 24.
Results: Of 67 patients treated, 34 (51%) qualified for 12-week treatment including all but one patient with IL28B CC genotype (14/15). All patients in the 12-week group had undetectable HCV RNA at end of treatment, and 97% (33/34) achieved SVR12. No new safety signals with simeprevir plus PR were identified. The proportion of patients experiencing Grade 3–4 adverse events was lower in the 12-week group than in the 24-week group.
Conclusions: Our findings on simeprevir plus PR therapy shortened to 12 weeks in patients with HCV GT4 infection with favourable baseline characteristics and displaying early on-treatment virologic response are encouraging. No new safety signals were associated with simeprevir plus PR in this study.
Background: Shortening duration of peginterferon-based HCV treatment reduces associated burden for patients. Primary objectives of this study were to assess the efficacy against the minimally acceptable response rate 12 weeks post-treatment (SVR12) and safety of simeprevir plus PR in treatment-naïve HCV GT1 patients treated for 12 weeks. Additional objectives included the investigation of potential associations of rapid viral response and baseline factors with SVR12.
Methods: In this Phase III, open-label study in treatment-naïve HCV GT1 patients with F0–F2 fibrosis, patients with HCV-RNA <25 IU/mL (detectable/undetectable) at Week 2, and undetectable HCV-RNA at Weeks 4 and 8, stopped all treatment at Week 12. All other patients continued PR for a further 12 weeks. Baseline factors significantly associated with SVR12 were identified through logistic regression.
Results: Of 163 patients who participated in the study, 123 (75%) qualified for 12-week treatment; of these, 81 (66%) achieved SVR12. Baseline factors positively associated with SVR12 rates in patients receiving the 12-week regimen were: IL28B CC genotype: (94% SVR12); HCV RNA ≤800,000 IU/mL (82%); F0–F1 fibrosis (74%). Among all 163 patients, 94% experienced ≥1 adverse event (AE), 4% a serious AE, and 2.5% discontinued due to an AE. Reduced impairment in patient-reported outcomes was observed in the 12-week vs >12-week regimen.
Conclusions: Overall SVR12 rate (66%) was below the target of 80%, indicating that shortening of treatment with simeprevir plus PR to 12 weeks based on very early response is not effective. However, baseline factors associated with higher SVR12 rates were identified. Therefore, while Week 2 response alone is insufficient to predict efficacy, GT1 patients with favourable baseline factors may benefit from a shortened simeprevir plus PR regimen.
Trial Registration: ClinicalTrials.gov NCT01846832
Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Charakterisierung zweier Systeme, bei denen schnelle photoinduzierte Ladungstransferreaktionen auftreten. Mittels Anregungs-Abtast-Spektroskopie im sichtbaren Spektralbereich wurde zum einen die bisher noch nicht charakterisierte Primärreaktion des erst vor wenigen Jahren entdeckten bakteriellen Retinalproteins Proteorhodopsin untersucht. Dieses Protein, das einen signifikanten Beitrag zur Energiebilanz der euphotischen Zone leisten kann, zeigt einen vektoriellen, pH-abhängigen und lichtgetriebenen Protonentransfer über die Zellmembran. Mittels zeitaufgelöster Femtosekundenspektroskopie wurde die Primärdynamik in saurer sowie in alkalischer Umgebung untersucht. Nach Photoanregung von Proteorhodopsin zeigt sich eine konzertierte Schwingung des all-trans-Retinals, die in einer biphasischen Reaktion zu einer Isomerisierung zum 13-cis-Zustand führt. Neben den genauen Zerfallszeiten wird auch das Besetzungsverhältnis des schnellen zum langsamen Zerfallskanal durch den Protonierungszustand des primären Protonenakzeptors gesteuert. In alkalischer Umgebung reagieren mehr Moleküle über den schnellen Reaktionskanal als in saurer Umgebung. Zusätzlich vergrößert sich die Quantenausbeute der Isomerisierungsreaktion vom all-trans- zum 13-cis-Retinal um den Faktor zwei beim Erhöhen des pH-Wertes von 6 auf 9. Durch die Reaktion des Chromophors auf die unterschiedlichen Ladungszustände des primären Protonenakzeptors zeigt sich, dass die Proteinumgebung elementar für die Funktion, speziell auch für die primäre Photodynamik, ist. Eine mögliche Erklärung berücksichtigt die räumliche Nähe der entsprechenden Aminosäure zur C13=C14 Bindung. Durch Deprotonierung an dieser Stelle kommt es zu einer Schwächung der genannten Bindung. Die energetische Barriere für die Isomerisierung wird herabgesetzt und diese Reaktion kann schneller und effizienter ablaufen als bei Gegenwart einer protonierten Aminosäure. Da die Ladung des Akzeptors die Reaktion „steuert“, kann von einer elektrostatischen Kontrolle der Reaktionsdynamik gesprochen werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die photoinduzierte Dynamik von Merocyaninen sowohl frei in Lösung als auch an kolloidale Halbleiter gekoppelt untersucht. Für die freien Farbstoffe lassen sich zwei Deaktivierungskanäle unterscheiden. Nach der Photoanregung kann das Merocyanin an der zentralen konjugierten Polymethinkette isomerisieren. Die Entstehung des daraus resultierenden verdrehten Moleküls konnte innerhalb weniger zehn Pikosekunden beobachtet werden. Die andere Möglichkeit die aufgenommene Energie wieder abzugeben besteht in der Bildung eines angeregten Triplettzustandes. Die Besetzung dieses Zustandes lässt sich innerhalb weniger Pikosekunden beobachten und geht somit signifikant schneller vonstatten als die Isomerisierung. Durch Kopplung der Merocyanine an TiO2-Halbleiterkolloide werden andere Deaktivierungskanäle wichtig. Mit einer Zeitkonstante von wenigen zehn Femtosekunden kommt es zu einem schnellen Ladungstransfer aus dem Farbstoff in den Halbleiter. Parallel zu dieser ultraschnellen Elektroneninjektion bildet sich, wie für das ungekoppelte System auch, der verdrehte Zustand. Die Bindung an den Halbleiter führt jedoch zu einer Beschleunigung der Torsionsbewegung, sodass sich die Geometrieänderung innerhalb weniger Pikosekunden beobachten lässt. Auch aus diesem Zustand kommt es zur Elektroneninjektion aus dem Farbstoff in das Leitungsband des Halbleiters. Die Triplettbildung ist dagegen für das gekoppelte System nicht beobachtbar, was zu einer erhöhten Stabilität führt. Neben der Bildung der ladungsgetrennten Zustände konnte mittels der Femtosekundenspektroskopie auch die partielle Rückreaktion zu neutralen Systemen beobachtet werden. Die Reduktion des Merocyaninkations erfolgt innerhalb weniger 100 ps, ist aber nach einer Nanosekunde noch immer nicht vollständig abgeschlossen, sodass ein signifikanter Teil der Moleküle bzw. Kolloide geladen bleibt. Sämtliche Beobachtungen des Farbstoff-Halbleiter-Systems lassen sich in einem Reaktionsmodell zusammenfassen. Mit diesem lässt sich die Dynamik nach Photoanregung erklären, sowie die energetische Lage der beteiligten Zustände im Verhältnis zueinander betrachten. Ein bereits existierendes Reaktionsmodell des freien Farbstoffes konnte mittels der in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse auf den Bereich unterhalb von einer Nanosekunde erweitert werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse dieser Arbeit zum einen dazu dienen, natürliche Ladungstransferreaktionen zu verstehen. Durch die Aufklärung der Primärdynamik von Proteorhodopsin konnte ein weiterer Baustein zum Verständnis dieses erst kürzlich entdeckten und für die Energiebilanz der Meere wichtigen Proteins hinzugefügt werden. Zum anderen tragen die Resultate dieser Arbeit auch zum Verständnis eines künstlichen Photosynthesesystems (Grätzelzelle) bei und können zur Effizienzsteigerung sowie zur Optimierung genutzt werden.
The ubiquitin (Ub) code denotes the complex Ub architectures, including Ub chains of different length, linkage-type and linkage combinations, which enable ubiquitination to control a wide range of protein fates. Although many linkage-specific interactors have been described, how interactors are able to decode more complex architectures is not fully understood. We conducted a Ub interactor screen, in humans and yeast, using Ub chains of varying length, as well as, homotypic and heterotypic branched chains of the two most abundant linkage types – K48- and K63-linked Ub. We identified some of the first K48/K63 branch-specific Ub interactors, including histone ADP-ribosyltransferase PARP10/ARTD10, E3 ligase UBR4 and huntingtin-interacting protein HIP1. Furthermore, we revealed the importance of chain length by identifying interactors with a preference for Ub3 over Ub2 chains, including Ub-directed endoprotease DDI2, autophagy receptor CCDC50 and p97-adaptor FAF1. Crucially, we compared datasets collected using two common DUB inhibitors – Chloroacetamide and N-ethylmaleimide. This revealed inhibitor-dependent interactors, highlighting the importance of inhibitor consideration during pulldown studies. This dataset is a key resource for understanding how the Ub code is read.