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Genetic heterogeneity of primary lesion and metastasis in small intestine neuroendocrine tumors
(2018)
Data on intratumoral heterogeneity of small intestine neuroendocrine tumors (SI-NETs) and related liver metastasis are limited. The aim of this study was to characterize genetic heterogeneity of 5 patients with SI-NETs. Therefore, formalin-fixed, paraffin-embedded tissue samples of primary and metastatic lesions as well as benign liver of five patients with synchronously metastasized, well differentiated SI-NETs were analyzed with whole exome sequencing. For one patient, chip based 850k whole DNA methylome analysis was performed of primary and metastatic tumor tissue as well as control tissue. Thereby, 156 single nucleotide variants (SNVs) in 150 genes were identified and amount of mutations per sample ranged from 9–34 (mean 22). The degree of common (0–94%) and private mutations per sample was strongly varying (6–100%). In all patients, copy number variations (CNV) were found and the degree of intratumoral heterogeneity of CNVs corresponded to SNV analysis. DNA methylation analysis of a patient without common SNVs revealed a large overlap of common methylated CpG sites. In conclusion, SI-NET primary and metastatic lesions show a highly varying degree of intratumoral heterogeneity. Driver events might not be detectable with exome analysis only, and further comprehensive studies including whole genome and epigenetic analyses are warranted.
A recent CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) chamber study showed that sulfuric acid and dimethylamine produce new aerosols very efficiently and yield particle formation rates that are compatible with boundary layer observations. These previously published new particle formation (NPF) rates are reanalyzed in the present study with an advanced method. The results show that the NPF rates at 1.7 nm are more than a factor of 10 faster than previously published due to earlier approximations in correcting particle measurements made at a larger detection threshold. The revised NPF rates agree almost perfectly with calculated rates from a kinetic aerosol model at different sizes (1.7 and 4.3 nm mobility diameter). In addition, modeled and measured size distributions show good agreement over a wide range of sizes (up to ca. 30 nm). Furthermore, the aerosol model is modified such that evaporation rates for some clusters can be taken into account; these evaporation rates were previously published from a flow tube study. Using this model, the findings from the present study and the flow tube experiment can be brought into good agreement for the high base-to-acid ratios (∼ 100) relevant for this study. This confirms that nucleation proceeds at rates that are compatible with collision-controlled (a.k.a. kinetically controlled) NPF for the conditions during the CLOUD7 experiment (278 K, 38 % relative humidity, sulfuric acid concentration between 1 × 106 and 3 × 107 cm−3, and dimethylamine mixing ratio of ∼ 40 pptv, i.e., 1 × 109 cm−3).
Mannitol is the major compatible solute, next to glutamate, synthesized by the opportunistic human pathogen Acinetobacter baumannii under low water activities. The key enzyme for mannitol biosynthesis, MtlD, was identified. MtlD is highly similar to the bifunctional mannitol‐1‐phosphate dehydrogenase/phosphatase from Acinetobacter baylyi. After deletion of the mtlD gene from A. baumannii ATCC 19606T cells no longer accumulated mannitol and growth was completely impaired at high salt. Addition of glycine betaine restored growth, demonstrating that mannitol is an important compatible solute in the human pathogen. MtlD was heterologously produced and purified. Enzyme activity was strictly salt dependent. Highest stimulation was reached at 600 mmol/L NaCl. Addition of different sodium as well as potassium salts restored activity, with highest stimulations up to 41 U/mg protein by sodium glutamate. In contrast, an increase in osmolarity by addition of sugars did not restore activity. Regulation of mannitol synthesis was also assayed at the transcriptional level. Reporter gene assays revealed that expression of mtlD is strongly dependent on high osmolarity, not discriminating between different salts or sugars. The presence of glycine betaine or its precursor choline repressed promoter activation. These data indicate a dual regulation of mannitol production in A. baumannii, at the transcriptional and the enzymatic level, depending on high osmolarity.
Spatial modelling of malaria cases associated with environmental factors in South Sumatra, Indonesia
(2018)
Background: Malaria, a parasitic infection, is a life-threatening disease in South Sumatra Province, Indonesia. This study aimed to investigate the spatial association between malaria occurrence and environmental risk factors.
Methods: The number of confirmed malaria cases was analysed for the year 2013 from the routine reporting of the Provincial Health Office of South Sumatra. The cases were spread over 436 out of 1613 villages. Six potential ecological predictors of malaria cases were analysed in the different regions using ordinary least square (OLS) and geographically weighted regression (GWR). The global pattern and spatial variability of associations between malaria cases and the selected potential ecological predictors was explored.
Results: The importance of different environmental and geographic parameters for malaria was shown at global and village-level in South Sumatra, Indonesia. The independent variables altitude, distance from forest, and rainfall in global OLS were significantly associated with malaria cases. However, as shown by GWR model and in line with recent reviews, the relationship between malaria and environmental factors in South Sumatra strongly varied spatially in different regions.
Conclusions: A more in-depth understanding of local ecological factors influencing malaria disease as shown in present study may not only be useful for developing sustainable regional malaria control programmes, but can also benefit malaria elimination efforts at village level.
The emerging relapsing fever spirochete Borrelia (B.) miyamotoi is transmitted by ixodid ticks and causes the so-called hard tick-borne relapsing fever or B. miyamotoi disease (BMD). More recently, we identified a surface-exposed molecule, CbiA exhibiting complement binding and inhibitory capacity and rendering spirochetes resistant to complement-mediated lysis. To gain deeper insight into the molecular principles of B. miyamotoi-host interaction, we examined CbiA as a plasmin(ogen) receptor that enables B. miyamotoi to interact with the serine protease plasmin(ogen). Recombinant CbiA was able to bind plasminogen in a dose-dependent fashion. Moreover, lysine residues appear to play a crucial role in the protein-protein interaction as binding of plasminogen was inhibited by the lysine analog tranexamic acid as well as increasing ionic strength. Of relevance, plasminogen bound to CbiA can be converted by urokinase-type plasminogen activator (uPa) to active plasmin which cleaved both, the chromogenic substrate S-2251 and its physiologic substrate fibrinogen. Concerning the involvement of specific amino acids in the interaction with plasminogen, lysine residues located at the C-terminus are frequently involved in the binding as reported for various other plasminogen-interacting proteins of Lyme disease spirochetes. Lysine residues located within the C-terminal domain were substituted with alanine to generate single, double, triple, and quadruple point mutants. However, binding of plasminogen to the mutated CbiA proteins was not affected, suggesting that lysine residues distant from the C-terminus might be involved in the interaction.
The quasi-two-dimensional organic charge-transfer salt κ -(BEDT-TTF) 2 Cu 2 (CN) 3 is one of the prime candidates for a quantum spin-liquid due the strong spin frustration of its anisotropic triangular lattice in combination with its proximity to the Mott transition. Despite intensive investigations of the material’s low-temperature properties, several important questions remain to be answered. Particularly puzzling are the 6 K anomaly and the enigmatic effects observed in magnetic fields. Here we report on low-temperature measurements of lattice effects which were shown to be particularly strongly pronounced in this material (R. S. Manna et al., Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 016403)). A special focus of our study lies on sample-to-sample variations of these effects and their implications on the interpretation of experimental data. By investigating overall nine single crystals from two different batches, we can state that there are considerable differences in the size of the second-order phase transition anomaly around 6 K, varying within a factor of 3. In addition, we find field-induced anomalies giving rise to pronounced features in the sample length for two out of these nine crystals for temperatures T< 9 K. We tentatively assign the latter effects to B-induced magnetic clusters suspected to nucleate around crystal imperfections. These B-induced effects are absent for the crystals where the 6 K anomaly is most strongly pronounced. The large lattice effects observed at 6 K are consistent with proposed pairing instabilities of fermionic excitations breaking the lattice symmetry. The strong sample-to-sample variation in the size of the phase transition anomaly suggests that the conversion of the fermions to bosons at the instability is only partial and to some extent influenced by not yet identified sample-specific parameters.
Für das bessere Verständnis der Nukleosynthese der schweren Elemente im s-Prozess wurde im Rahmen dieser Arbeit die Messung zur Bestimmung der Neutroneneinfangsreaktion von 83Kr durchgeführt. Als Messinstrument wurde DANCE am LANL verwendet, ein 4pi-Kalorimeter zur Detektion der entstehenden g-Kaskaden bei (n,g)-Reaktionen. Darüber hinaus wurden außerdem noch Proben mit 85Kr und 86Kr vermessen.
Die Herausforderung an diesem Experiment bestand vor allem in der Probenherstellung. Das Edelgas Kr erforderte eine Neukonstruktion der normalerweise bei DANCE verwendeten Probenhalterung. Das Hauptaugenmerk lag auf der Maximierung der Kr-Exposition durch den Neutronenstrahl. Im Gegenzug wurde versucht das umgebende Material nach Möglichkeit keinen Neutronen auszusetzen. Für die Isotope 83,86Kr wurden Hochdruckgaskugeln verwendet, die an der Goethe-Universität Frankfurt gefüllt und in eine der neuen Probenhalterungen eingesetzt wurden. Zur Beachtung des bei der Messung entstehenden Untergrundes wurde eine Messung mit baugleicher Probenhalterung und leerer Gaskugel durchgeführt. Da bereits kleine Mengen 85Kr eine hohe Radioaktivität aufweisen, wurde eine in einen Stahlzylinder eingeschweißte, existierende Quelle verwendet.
Bei der Analyse zu 86Kr wurde schnell eine zu starke Verunreinigung der Kr-Probe mit Xe offensichtlich, einen signifikanten Anteil des Spektrums ausmachte. Aus diesem Grund kam es vor allem zu Problemen den korrekten Untergrund von den 86Kr Messdaten zu subtrahieren. Die weitere Bestimmung inklusive Streukorrekturen, Normierung anhand des Flussmonitors und DICEBOX/GEANT3 Effizienzbestimmung lieferte zwar einen energieabhängigen Wirkungsquerschnitt, dieser zeigte allerdings große Abweichungen von den evaluierten ENDF/B-VII.1 Daten, was besonders ersichtlich in der deutlichsten 86Kr Resonanz bei 5515 eV zu erkennen war. Aus diesem Grund konnte aus den Messdaten kein MACS extrahiert werden.
Bei einer Untersuchung der Aktivität der 85Kr-Probe mit Hilfe der einzelnen BaF2-Detektoren in der DANCE Kugel zeigte sich zunächst eine um fast einen Faktor vier geringere Aktivität als vom Hersteller angegeben. Auch bei der weiteren Analyse traten massive Untergrundprobleme auf. Die Form des Stahlzylinders, in dem das Kr-Gasgemisch eingeschweißt war, konnte aufgrund seiner Form nur schwer im Strahlrohr untergebracht werden. Beim Experiment selbst zeigte sich dann, dass Teile der Halterung vom Neutronenstrahl getroffen wurden, was einen Untergrund mit sehr hohem Q-Wert erzeugte, der nicht durch ein Esum Fenster entfernt werden konnte. Durch eine Beschädigung der Halterung mit der Probe kam es darüber hinaus zu Abweichungen mit der verwendeten Leerhalterung. All das führte trotz einer langen Messzeit von fast 18 d dazu, dass nur ein sehr schwaches Signal von der eigentlichen Kr-Probe zu erkennen war. Es wurde eine mögliche 85Kr Resonanz bei 675 eV gefunden, allerdings ist die endgültige Zuordnung aufgrund der nicht eindeutigen Untergrundsituation äußerst schwierig. Im Vorfeld des Kr-Experimentes wurde eine Messung von RbCl an DANCE durchgeführt, da ursprünglich zu erwarten war, dass bereits ein Teil des 85Kr zu 85Rb zerfallen war. Durch diese Messung sollte dieser Anteil leicht von der späteren Messung zu subtrahieren sein. Allerdings trat ein unerwartetes Problem während der Datenaufnahme auf. Die Verbindung der DAQ Boards wurde getrennt, wodurch ca. 3/4 der Detektoren nicht mehr zeitsynchron liefen. Im Zuge dieser Arbeit wurde eine Rekonstruktion dieser Daten angestrebt. Durch Modifikationen am FARE Code, der zur Auswertung verwendet wurde, konnte Flugzeitspektren für jeden Beschleunigerpuls erzeugt werden. Es zeigte sich zunächst ein offensichtlicher Trend einer Verschiebung der getrennten Boards zu späteren Zeiten. Durch mehrere Fits an die Abweichungsverteilung und anschließende Korrektur konnte zunächst ein Spektrum wiederhergestellt werden, das vergleichbar mit den unbeschädigten Daten war. Bei einer detaillierten Analyse dieser neu gewonnen Daten zeigte sich jedoch eine Nichtlinearität in der Zeitverschiebung. Dies resultierte letztlich in einer Korrektur des Spektrums, allerdings nicht in einem Koinzidenzfenster von 10 ns, das für eine Wirkungsquerschnittsanalyse notwendig ist. Es wurde geschlussfolgert, dass durch die geringe Statistik in den einzelnen Flugzeitspektren solch eine Genauigkeit nicht zu erreichen ist.
Die Messung des Neutroneneinfangsquerschnitts von 83Kr konnte im Zuge dieser Arbeit erfolgreich durchgeführt werden. Es wurden zwei Messungen mit verschiedenen Strömen kombiniert. Eine Messung mit 40 µA wurde durchgeführt, um Pile-Up in der größten Resonanz bei 28 eV zu reduzieren. Die zweite Messung diente dann dem Sammeln von ausreichend Statistik in den nicht resonanten Bereichen. Die eingesetzte Leerkugel erlaubte eine saubere Subtraktion des Untergrundes von Probenhalterung, Gaskugel und Umgebung. Für die Skalierung der Messergebnisse wurde eine weitere Messung mit einer 5000 Å dicken Goldfolie durchgeführt. Zur Bestimmung der Detektoreffizienz konnten zunächst die durch den Neutroneneinfang entstandenen Abregungskaskaden der 84Kr Kerne mit DICEBOX modelliert werden. Diese Kaskaden wurden dann anschließend in GEANT3 Simulationen verwendet, um die Effizienz bestimmen zu können. Mit diesen Methoden erhielt man die Maxwell-gemittelten Wirkungsquerschnitte von kT = 5 keV - 100 keV. Bei der für den s-Prozess wichtigen Temperatur von kT = 30 keV wurde der Querschnitt bestimmt zu: MACS (30 keV) = (256,6 +- 14,2 (stat) +- 18,1(sys)) mb.
Dieser Wert ist in guter Übereinstimmung mit dem in der KADoNIS v0.3 Datenbank angegebenen Wert von MACS;KADoNIS (30 keV) = (243 +- 15) mb. Mit den so gewonnenen Wirkungsquerschnitten wurden außerdem die Reaktionsraten berechnet. Bei den anschließenden Netzwerkrechnungen mit dem Programm NETZ wurden die Auswirkungen der in dieser Arbeit gewonnenen Wirkungsquerschnitte im Vergleich zu den KADoNIS v0.3 Werten betrachtet. Dabei zeigte sich eine leicht erhöhte Produktion der stabilen Isotope 84Kr, 86Kr, 85Rb und 87Rb, sowie eine leichte Unterproduktion der stabilen Isotope 86-88Sr in der Hauptkomponente des s-Prozess. Ein ähnliches Bild zeigte sich in der He-Brennphase der schwachen Komponente. Der in dieser Arbeit gemessene Wirkungsquerschnitt bei hohen Temperaturen ist geringer als der in KADoNIS v0.3 angegebene, weswegen es bei der Simulation mit NETZ zu einer stark erhöhten Produktion von 83Kr in der C-Brennphase kommt.
IFLS-Journal. Nr. 23, 2018
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