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Up to 50% of patients initially treated for prostate cancer in a curative intent experience biochemical recurrence, possibly requiring adjuvant treatment. However, salvage treatment decisions, such as lymph node dissection or radiation therapy, are typically based on prostate specific antigen (PSA) recurrence. Importantly, common imaging modalities (e.g., computed tomography [CT], magnetic resonance imaging, and bone scan) are limited and the detection of recurrent disease is particularly challenging if PSA is low. Prostate specific membrane antigen (PSMA) positron-emission tomography/computed tomography (PET/CT) is a novel and promising imaging modality which aims to overcome the incapability of early identification of distant and regional metastases. Within this review, we summarize the current evidence related to PSMA-PET/CT in prostate cancer men diagnosed with biochemical recurrence after local treatment with curative intent. We discuss detection rates of PSMA-PET/CT stratified by PSA-levels and its impact on clinical decision making. Furthermore, we compare different imagefusion techniques such as PSMA-PET vs. F-/C-Choline-PET scans vs. PSMA-single photon emission computed tomography/CT. Finally, we touch upon the contemporary role of radio-guided-PSMA salvage lymphadenectomy.
After removal of a dental implant or extraction of a tooth in the upper jaw, the closure of an oroantral fistula (OAF) or oroantral communication (OAC) can be a difficult problem confronting the dentist and surgeon working in the oral and maxillofacial region. Oroantral communication (OAC) acts as a pathological pathway for bacteria and can cause infection of the antrum, which further obstructs the healing process as it is an unnatural communication between the oral cavity and the maxillary sinus. There are different ways to perform the surgical closure of the OAC. The decision-making in closure of oroantral communication and fistula is influenced by many factors. Consequently, it requires a combination of knowledge, experience, and information gathering. Previous narrative research has focused on assessments and comparisons of various surgical techniques for the closure of OAC/OAF. Thus, the decision-making process has not yet been described comprehensively.
The present study aims to illustrate all the factors that have to be considered in the management of OACs and OAFs that determine optimal treatment.
Die Steuerung biochemischer Prozesse oder die Verbesserung von Materialien erfordert zunächst ein tiefgründiges Verständnis über die zugrundeliegenden Systeme. Zur Untersuchung eignet sich Licht als ideales Werkzeug, da hiermit nützliche Informationen über die chemische Struktur, ihre Eigenschaften sowie den zusammenhängenden, schnellen Reaktionsabläufen erhalten werden können. Um die Aufklärung zu erleichtern können kleine, chemische Verbindungen eingeführt werden, welche beispielsweise ein Fluoreszenzmarker, eine photolabile Schutzgruppe oder eine photoschaltbare Verbindung sein können. Von jeweils einem Vertreter dieser Moleküle wurden unterschiedliche Studien durchgeführt, dessen Ergebnisse in dieser Arbeit in insgesamt drei Projekten zusammengefasst werden.
Zunächst wurde die Funktionalität der Helikase RhlB untersucht, die der Familie der DEAD-Box Proteine zugeordnet wird, und RNA-Duplexe in ihre Einzelstränge entwindet. Als RNA-Modellduplex diente JM2h, an dem ein RNA-Einzelstrang fluoreszenzmarkiert war (M2AP6). Die Einführung dieses Markers ermöglichte die Durchführung von statischen Fluoreszenzmessungen sowie von Mischexperimenten, die mit Hilfe der stopped-flow-Technik durchgeführt wurden. In den einleitenden Studien wurde die Helikase weggelassen, wodurch der Fokus auf den Fluoreszenzeigenschaften der RNA gelegt wurde. Die Ergebnisse hierzu zeigten, dass die Fluoreszenzintensität des Einzelstrangs durch Zugabe des komplementären Strangs deutlich abnimmt, wobei das Minimum bei einem äquimolaren Verhältnis erreicht wird. Die dazugehörigen stopped-flow-Messungen zeigten eine Beschleunigung der Hybridisierungsreaktion, wenn höhere Konzentrationen des Gegenstrangs in der Lösung vorhanden waren. Nach anschließender Zugabe der Helikase zur Lösung wurde ein Anstieg der Fluoreszenzintensität erwartet, der vom separierten Einzelstrang M2AP6 herrühren sollte. Dieser Anstieg wurde jedoch erst nach weiterer Zugabe von ATP beobachtet, der auf eine ATP-Abhängigkeit der Entwindungsreaktion von RhlB hindeutet. Diese Abhängigkeit wurde auch bereits für andere Helikasen der DEAD-Box Familie entdeckt. Die korrekte Funktionalität sowie die ATP-Abhängigkeit wurden in stopped-flow-Messungen verfiziert, bei denen der Fluoreszenzanstieg auch zeitaufgelöst betrachtet werden konnte. Für die spektralen Korrekturen der Fluoreszenzspektren wurde ein selbstgeschriebenes MATLAB-Programm namens FluCY verwendet (engl.: Fluorescence Correction & Quantum yield), welches eine schnelle und fehlerfreie Verarbeitung des Datensatzes ermöglichte.
Die zwei im folgenden beschriebenen Projekte handeln von photoaktivierbaren Molekülen. Zum einen photolabile Verbindungen, welche die Funktion z.B. eines Biomoleküls durch eine chemische Modifikation deaktivieren können. Durch eine lichtinduzierte Reaktion kommt es zur Abspaltung der Modifikation und die Funktion ist wiederhergestellt. In dieser Arbeit wurden verschiedene photolabile Schutzgruppen untersucht, die denselben Chromophor BIST (BIsStyryl-Thiophen) tragen. Durch die Einführung dieses Chromophors absorbierten sämtliche untersuchte Verbindungen sehr effizient sichtbares Licht (epsilon(445)=55.700 M^(-1) cm^(-1)), wodurch der photoinduzierte Bindungsbruch mit Wellenlängen durchgeführt werden, die bei einer biologischen Anwendungen keinen Schaden an der Zelle anrichten würden. Hieraufhin wurden in statischen und zeitaufgelösten Absorptionsmessungen Teilschritte der Freisetzungsreaktion untersucht, indem nach Photoanregung die Absorptionsänderungen auf verschiedenen Zeitskalen analysiert wurden. Die ultraschnelle Dynamik im Piko- bis Nanosekundenbereich (10^(-12)-10^(-9) s) wird durch eine spektral breite, positive Absorptionsänderng dominiert. Diese impliziert, dass die Deaktivierung über den Triplettpfad abläuft, der die vergleichsweise niedrigen Freisetzungsausbeuten erklärt (phi(u) < 5). Aufgrund des hohen Extinktionskoeffizienten reichen dennoch bereits niedrige Strahlungsdosen aus, um eine Freisetzung zu initiieren. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt dieser Reaktion ist dem Zerfall des aci-nitro Intermediats zugeordnet. Für ein sekundäres Amin, welches mit BIST geschützt wurde, ist eine Lebensdauer des Intermediats von 71 µs gefunden worden.
In einigen Fällen ist es erwünscht, eine vorliegende Aktivität nicht nur ein-, sondern auch ausschalten zu können, wofür photochrome Verbindungen (oder Photoschalter) verwendet werden. Die in dieser Arbeit untersuchte Verbindung ceCAM ist ein Alken-Photoschalter und vollführt bei Bestrahlung mit Licht eine cis/trans-Isomerisierung. ceCAM ist das Cyanoester-Derivat (ce) von Cumarin-substituierten Allylidenmalonat, von denen beide Konformere sehr effizient sichtbares Licht absorbieren trans: epsilon(489)=50.300 M^(-1) cm^(-1); cis: epsilon(437)=18.600 M^(-1) cm^(-1)). Andere photophysikalische Eigenschaften umfassen u.a. hohe thermische und photochemische Stabilität. Letztere wurde über ein Experiment nachgewiesen, bei dem die lichtinduzierte Isomerisierung alternierend durchgeführt wurde und selbst bei über 250 Zyklen keine signifikate Abnahme der Absorption beobachtet werden konnte. Des Weiteren konnte die Reaktion mit Quantenausbeuten von 39% (trans) und 42% (cis) induziert werden, wobei im photostationären Gleichgewicht auch hohe Isomerenverhältnisse mit bis zu 80% (trans) und 96% (cis) akkumuliert werden konnten. Die Geschwindigkeit der Reaktion wurde mit Hilfe der Ultakurzzeit-Spektroskopie untersucht. Die Dynamik im Zeitbereich von ps-ns zeigte, dass die trans/cis-Isomerisierung unterhalb von 0,5 ns und die umgekehrte Reaktion noch viel schneller (wenige ps) abgeschlossen ist. Durch die Untersuchungen in dieser Arbeit an den BIST-Verbindungen und ceCAM sind viele vorteilhafte, photophysikalische Eigenschaften charakterisiert worden, wodurch sie als verbesserte Alternative zu den bisher bekannten photolabilen Schutzgruppen oder Photoschaltern anzusehen sind.
5-lipoxygenase (5-LO) is the key enzyme in the biosynthesis of leukotrienes and specialized proresolving lipid mediators (SPM). It is mainly expressed in leukocytes and is part of the innate immune system. 5-LO can shuttle between the cytosol and the nucleus. Upon cell activation the protein translocates from soluble cellular compartments to the nuclear membrane. Besides FLAP which is required for cellular leukotriene and SPM formation, 5-LO interacts with other proteins like coactosin-like protein (CLP), Dicer, β-catenin and p53. In this review, the factors involved in the regulation of 5-LO expression, the role of 5-LO in the regulation of stem cell proliferation and differentiation and its biological functions apart from leukotriene and SPM formation are summarized.
Chirality is omnipresent in living nature. On the single molecule level, the response of a chiral species to a chiral probe depends on their respective handedness. A prominent example is the difference in the interaction of a chiral molecule with left or right circularly polarized light. In the present study, we show by Coulomb explosion imaging that circularly polarized light can also induce a chiral fragmentation of a planar and thus achiral molecule. The observed enantiomer strongly depends on the orientation of the molecule with respect to the light propagation direction and the helicity of the ionizing light. This finding might trigger new approaches to improve laser-driven enantioselective chemical synthesis.
CRFVoter : gene and protein related object recognition using a conglomerate of CRF-based tools
(2019)
Background: Gene and protein related objects are an important class of entities in biomedical research, whose identification and extraction from scientific articles is attracting increasing interest. In this work, we describe an approach to the BioCreative V.5 challenge regarding the recognition and classification of gene and protein related objects. For this purpose, we transform the task as posed by BioCreative V.5 into a sequence labeling problem. We present a series of sequence labeling systems that we used and adapted in our experiments for solving this task. Our experiments show how to optimize the hyperparameters of the classifiers involved. To this end, we utilize various algorithms for hyperparameter optimization. Finally, we present CRFVoter, a two-stage application of Conditional Random Field (CRF) that integrates the optimized sequence labelers from our study into one ensemble classifier.
Results: We analyze the impact of hyperparameter optimization regarding named entity recognition in biomedical research and show that this optimization results in a performance increase of up to 60%. In our evaluation, our ensemble classifier based on multiple sequence labelers, called CRFVoter, outperforms each individual extractor’s performance. For the blinded test set provided by the BioCreative organizers, CRFVoter achieves an F-score of 75%, a recall of 71% and a precision of 80%. For the GPRO type 1 evaluation, CRFVoter achieves an F-Score of 73%, a recall of 70% and achieved the best precision (77%) among all task participants.
Conclusion: CRFVoter is effective when multiple sequence labeling systems are to be used and performs better then the individual systems collected by it.
Congenitally blind individuals have been shown to activate the visual cortex during non-visual tasks. The neuronal mechanisms of such cross-modal activation are not fully understood. Here, we used an auditory working memory training paradigm in congenitally blind and in sighted adults. We hypothesized that the visual cortex gets integrated into auditory working memory networks, after these networks have been challenged by training. The spectral profile of functional networks was investigated which mediate cross-modal reorganization following visual deprivation. A training induced integration of visual cortex into task-related networks in congenitally blind individuals was expected to result in changes in long-range functional connectivity in the theta-, beta- and gamma band (imaginary coherency) between visual cortex and working memory networks. Magnetoencephalographic data were recorded in congenitally blind and sighted individuals during resting state as well as during a voice-based working memory task; the task was performed before and after working memory training with either auditory or tactile stimuli, or a control condition. Auditory working memory training strengthened theta-band (2.5-5 Hz) connectivity in the sighted and beta-band (17.5-22.5 Hz) connectivity in the blind. In sighted participants, theta-band connectivity increased between brain areas typically involved in auditory working memory (inferior frontal, superior temporal, insular cortex). In blind participants, beta-band networks largely emerged during the training, and connectivity increased between brain areas involved in auditory working memory and as predicted, the visual cortex. Our findings highlight long-range connectivity as a key mechanism of functional reorganization following congenital blindness, and provide new insights into the spectral characteristics of functional network connectivity.
We study how the informativeness of stock prices changes with the presence of high-frequency trading (HFT). Our estimate is based on the staggered start of HFT participation in a panel of international exchanges. With HFT presence, market prices are a less reliable predictor of future cash flows and investment, even more so for longer horizons. Further, firm-level idiosyncratic volatility decreases, and the holdings and trades by institutional investors deviate less from the market-capitalization weighted portfolio as a benchmark. Our results document that the informativeness of prices decreases subsequent to the start of HFT. These findings are consistent with theoretical models of HFTs' ability to anticipate informed order flow, resulting in decreased incentives to acquire fundamental information.
Purpose: Prisoners have a higher risk of suicide compared to non-incarcerated individuals. One aim of suicide prevention for prisoners is to identify risk factors in order to put stronger support mechanisms in place for the more vulnerable detainees. This study investigates the suicide risk (SR) in offence-related sub-populations in a representative German sample and differentiates between SR for adolescent and adult prisoners.
Methods: Conducting a national study with data from public German records on the entire prison population from 2000 to 2016 and suicide numbers in German prisons in the same period, SR was calculated for the total male prison population as well as for both subgroups, adolescent and adult male prisoners.
Results: In the study period, male prisoners spent 959.584 life years (LY) in German criminal detention. Among those, 524 prisoners died of suicide. SR was higher for detainees imprisoned for an offence resulting in extensive physical harm for another person, e.g. homicide (suicide rate = 134,8 suicides per 100.000 LY; OR = 2,47; CI95%: 1,98–3,08), bodily injury (suicide rate = 87,3; OR = 1,60; CI95%: 1,29–1,99), and sexual offences (suicide rate = 84,2; OR = 1,54; CI95%: 1,18–2,01) compared with the SR of the total prison population (suicide rate = 54.6). Age differences between offence-related SR were found for theft, with adolescents (suicide rate = 69,3; OR = 1,25; CI95%: 0,85–1,84) showing higher SR than adults (suicide rate = 38,2; OR = 0,7; CI95%: 0,54–0,92).
Conclusion: The index offence of detainees is associated with SR and age-related differences exist. Suicide prevention in prisons should take both into account to determine populations at risk.
We study the well-known resonance ψ(4040), corresponding to a 33S1 charm–anticharm vector state ψ(3S), within a QFT approach, in which the decay channels into DD, D∗D, D∗D∗, DsDs and D∗s Ds are considered. The spectral function shows sizable deviations from a Breit–Wigner shape (an enhancement, mostly generated by DD∗loops, occurs); moreover, besides the c ¯ c pole of ψ(4040), a second dynamically generated broad pole at 4 GeV emerges. Naively, it is tempting to identify this new pole with the unconfirmed state Y (4008). Yet, this state was not seen inthe reaction e+e− → ψ(4040) → DD∗, but in processes with π+π−J/ψ in the final state. A detailed study shows a related but different mechanism: a broad peak at 4GeV in the process e+e− → ψ(4040) → DD∗ → π+π−J/ψ appears when DD∗ loops are considered. Its existence in this reaction is not necessarily connected to the existence of a dynamically generated pole, but the underlying mechanism – the strong coupling of c ¯ c to DD∗ loops – can generate both of them. Thus, the controversial state Y (4008) may not be a genuine resonance, but a peak generated by the ψ(4040) and D∗D loops with π+π−J/ψ in the final state.