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Aims: Cardio-oncology is a growing interdisciplinary field which aims to improve cardiological care for cancer patients in order to reduce morbidity and mortality. The impact of cardiac biomarkers, echocardiographic parameters, and cardiological assessment regarding risk stratification is still unclear. We aimed to identify potential parameters that allow an early risk stratification of cancer patients. Methods and results: In this cohort study, we evaluated 930 patients that were admitted to the cardio-oncology outpatient clinic of the University Hospital Heidelberg from January 2016 to January 2019. We performed echocardiography, including Global Longitudinal Strain (GLS) analysis and measured cardiac biomarkers including N-terminal pro brain-type natriuretic peptide (NT-proBNP) and high-sensitivity cardiac troponin T levels (hs-cTnT). Most patients were suffering from breast cancer (n = 450, 48.4%), upper gastrointestinal carcinoma (n = 99, 10.6%) or multiple myeloma (n = 51, 5.5%). At the initial visit, we observed 86.7% of patients having a preserved left ventricular ejection fraction (LVEF >50%). At the second follow up, still 78.9% of patients showed a preserved LVEF. Echocardiographic parameters or elevation of NT-proBNP did not significantly correlate with all-cause mortality (ACM) (logistic regression LVEF <50%: P = 0.46, NT-proBNP: P = 0.16) and failed to identify high-risk patients. In contrast, hs-cTnT above the median (≥7 ng/L) was an independent marker to determine ACM (multivariant logistic regression, OR: 2.21, P = 0.0038) among all included patients. In particular, hs-cTnT levels before start of a chemotherapy were predictive for ACM. Conclusions: Based on our non-selected cohort of cardio-oncological patients, hs-cTnT was able to identify patients with high mortality by using a low cutoff of 7 ng/L. We conclude that measurement of hs-cTnT is an important tool to stratify the risk for mortality of cancer patients before starting chemotherapy.
Background: The spontaneously diabetic “non-obese diabetic” (NOD) mouse is a faithful model of human type-1 diabetes (T1D). Methods: Given the pivotal role of α4 integrin (CD49d) in other autoimmune diseases, we generated NOD mice with α4-deficient hematopoiesis (NOD.α4-/-) to study the role of α4 integrin in T1D. Results: NOD.α4-/- mice developed islet-specific T-cells and antibodies, albeit quantitatively less than α4+ counterparts. Nevertheless, NOD.α4-/- mice were completely and life-long protected from diabetes and insulitis. Moreover, transplantation with isogeneic α4-/- bone marrow prevented progression to T1D of pre-diabetic NOD.α4+ mice despite significant pre-existing islet cell injury. Transfer of α4+/CD3+, but not α4+/CD4+ splenocytes from diabetic to NOD.α4-/- mice induced diabetes with short latency. Despite an only modest contribution of adoptively transferred α4+/CD3+ cells to peripheral blood, pancreas-infiltrating T-cells were exclusively graft derived, i.e., α4+. Microbiota of diabetes-resistant NOD.α4-/- and pre-diabetic NOD.α4+ mice were identical. Co- housed diabetic NOD.α4+ mice showed the characteristic diabetic dysbiosis, implying causality of diabetes for dysbiosis. Incidentally, NOD.α4-/- mice were protected from autoimmune sialitis. Conclusion: α4 is a potential target for primary or secondary prevention of T1D.
Bispezifische transmembrane Antikörperfragmente zur Inhibierung von ErbB-Wachstumsfaktor-Rezeptoren
(2014)
Der epidermale Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR) und das ErbB2 Molekül sind Mitglieder der ErbB-Rezeptortyrosinkinase-Familie. Die Bindung von Peptidliganden an die extrazelluläre Domäne (ECD) von EGFR führt zu einer Konformationsänderung, die den Dimerisierungs-kompetenten Zustand des Rezeptors stabilisiert und eine Homodimerisierung oder Heterodimerisierung mit anderen ErbB-Rezeptoren erlaubt. ErbB2 liegt dagegen ohne Ligandenbindung dauerhaft in einer Dimerisierungskompetenten Konformation vor. Die Rezeptordimerisierung stimuliert die intrazelluläre Kinaseaktivität, was zu einer Autophosphorylierung distinkter Tyrosine im C-terminalen Schwanz der Rezeptoren führt. Diese Phosphotyrosine dienen als Bindungsstellen unterschiedlicher intrazellulärer Substrate und Adaptorproteine, die Zellwachstums-, Migrations- und Überlebens-fördernde Signalkaskaden auslösen. Eine Über- oder Fehlfunktion dieser Rezeptoren wurde in vielen Karzinomen epithelialen Ursprungs sowie in Glioblastomen beschrieben und mit einem aggressiven Krankheitsverlauf in Verbindung gebracht.
Der therapeutische Antikörper Cetuximab inhibiert das Tumorwachstum, indem er an die ECD von EGFR bindet und dabei die Ligandenbindung und Rezeptoraktivierung unterbindet. Dieselben Eigenschaften weist das single chain fragment variable (scFv) 225 auf, das die gleiche Antigenbindungsdomäne besitzt. Ein weiteres scFv-Antikörperfragment, scFv(30), wurde in vorangegangenen Arbeiten der Gruppe aus einer scFv-Bibliothek isoliert und bindet als zytoplasmatisch stabil exprimierbares Molekül an die intrazelluläre Domäne (ICD) des EGFR.
Im ersten Teil dieser Arbeit wurde das bislang unbekannte Epitop des scFv(30) Antikörperfragments mittels Peptid-Spotting Experimenten bestimmt. Die Bindungsstelle des scFv(30) Proteins wurde dabei am C-terminalen Ende der EGFR Sequenz lokalisiert und umfasst die Aminosäuresequenz GIFKGSTAE (AS 1161-1169 des reifen EGFR Proteins).
Die Expression von Antikörperfragmenten als sogenannte Intrabodies in Tumorzellen stellt einen wirkungsvollen Ansatz zur selektiven Interferenz mit wichtigen physiologischen und pathophysiologischen Prozessen dar. Im zweiten Teil der vorgelegten Arbeit wurde das EGFR-ECD-spezifische Antikörperfragment scFv(225) über eine Transmembrandomäne und eine flexible Gelenkregion mit dem EGFR-ICD-spezifischen scFv(30) Molekül zu einem neuartigen bispezifischen Antikörper verbunden. Die konstitutive Expression dieses 225.TM.30 Intrabodies und der monospezifischen Variante 225.TM nach lentiviraler Transduktion von EGFR-überexprimierenden MDA MB468 und A431 Tumorzellen resultierte in einer substanziellen Reduktion der EGFR-Oberflächenexpression und einer Blockierung der Liganden-induzierten EGFR-Autophosphorylierung, begleitet von einer deutlichen Inhibition des Zellwachstums. Eine weitere Analyse der 225.TM.30-induzierten molekularen Prozesse in diesen Tumorzellen im Vergleich zu den beiden monospezifischen Varianten 225.TM und TM.30 erfolgte mittels eines Tetracyclin-induzierbaren Expressionssystems. Dazu wurden A431, MDA-MB468 und EGFR-negative MDA-MB453 Zellen zunächst mit retroviralen Vektorpartikeln transduziert, die für den optimierten reversen Tetracyclin-kontrollierten Transaktivator (M2) kodieren. Anschließend erfolgte die Tansduktion mit retroviralen transmembranen Antikörperkonstrukten, kontrolliert von einem Tetracyclin-induzierbaren Promoter (T6). Die Doxycyclin (Dox)-induzierte Expression von 225.TM.30 und 225.TM bestätigte die im konstitutiven Expressionssystem beobachteten Ergebnisse. TM.30-exprimierende Zellen zeigten dagegen keinen Unterschied in der Oberflächenexpression oder Aktivierbarkeit von EGFR zu parentalen Zellen, wiesen aber dennoch eine deutliche Inhibition des Wachstums auf. Konfokale Laserscanning Mikroskopie Studien zeigten eine Co-Lokalisation von 225.TM und EGFR hauptsächlich an der Zelloberfläche, während 225.TM.30 und TM.30 im endoplasmatischen Retikulum detektiert wurden und EGFR in diesem Kompartiment festhielten. Die TM.30/EGFR-Komplexe im ER könnten eine ER-Stress-Antwort auslösen und damit das reduzierte Wachstum TM.30-exprimierender Zellen erklären. Tatsächlich wurden in MDA MB468/M2/iTM.30 und A431/M2/iTM.30 Zellen erhöhte Proteindisulfidisomerase (PDI) und teilweise GRP78/BiP Proteinmengen detektiert, die auf eine ER-Stress-Antwort hindeuten. Das bispezifische 225.TM.30 Molekül vereinte die Eigenschaften der monospezifischen Antikörpervarianten. Es hielt wie TM.30 Anteile des EGFR im ER zurück und war wie 225.TM in der Lage, die EGFR-Oberflächenexpression zu reduzieren und die EGFR-Autophosphorylierung zu inhibieren.
Die Expression der drei transmembranen Antikörper in EGFR-negativen MDA-MB453/M2 Zellen hatte dagegen keinen Einfluss auf das Wachstum dieser Zellen, was die EGFR-Spezifität der vorgestellten Moleküle unterstreicht.
Im letzten Teil der vorgelegten Arbeit wurde die scFv(225) Domäne in 225.TM.30 gegen das ErbB2-ECD-spezifische scFv(FRP5) Molekül ausgetauscht, und somit ein ErbB2-ECD- und EGFR-ICD-spezifischer Intrabody generiert (5.TM.30). Nach der Dox-induzierten Expression des 5.TM.30 Moleküls in EGFR- und/oder ErbB2-exprimierenden Tumorzellen wurde die Funktionalität beider Bindungsdomänen verifiziert. Die 5.TM.30 Expression resultierte dabei in ErbB2-positiven Tumorzellen in einer verringerten Oberflächen- und Gesamtexpression von ErbB2 und in EGFR-positiven Zellen in einer Reduktion der EGFR-Gesamtproteinmenge. Dies lässt auf eine erhöhte, 5.TM.30-induzierte Degradation der beiden Rezeptoren schließen. Die Expression des 5.TM.30 Proteins führte zudem zu einer Inhibition des Wachstums EGFR- und/oder ErbB2-positiver Zellen. Weiterhin wurde auch in 5.TM.30-exprimierenden MDA-MB468/M2 Zellen, wie für 225.TM.30 und TM.30 beschrieben, eine Co-Lokalisation des transmembranen Antikörperfragments mit EGFR im ER gezeigt.
Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse weisen erstmals die Funktionalität von membranverankerten mono- und bispezifischen Antikörpermolekülen als Intrabodies nach, und zeigen ihr Potenzial zur gerichteten Interferenz mit der Wachstumsfaktor-abhängigen Signaltransduktion. Durch den Austausch der extra- und intrazellulären Antikörperdomänen könnte diese Strategie ebenso zur Analyse oder Blockade weiterer Signalmoleküle und Signalkomplexe eingesetzt werden.
Der Erfolg einer nationalen Forschungsdateninfrastruktur hängt von der Einbindung der gesamten Wissenschaftsgemeinschaft und -infrastruktur ab. In zahlreichen Bundesländern existieren Landesinitiativen für Forschungsdatenmanagement oder ähnliche Einrichtungen, die dazu beitragen können, diese Einbindung zu erreichen. Das gemeinsame Papier von Vertretern aus verschiedenen Bundesländern argumentiert, dass eine enge Verknüpfung der Landesinitiativen mit dem NFDI e.V. erfolgen sollte, um die Potentiale der Zusammenarbeit zu nutzen.
Der NFDI e. V. wird einen bedeutsamen Beitrag für einen besseren Umgang mit Forschungsdaten leisten, doch der Erfolg der nationalen Forschungsdateninfrastruktur ist letztlich von einer Einbindung der gesamten Wissenschaftsgemeinschaft und -infrastruktur abhängig. Die vielfältigen Forschungseinrichtungen einzubinden, erfordert Koordination auf vielen Ebenen. Speziell Hochschulen haben eine tragende Rolle für sowohl disziplinäre und interdisziplinäre Forschung als auch wissenschaftliche Ausbildung in Deutschland und sind damit zentrale Akteure für die fachübergreifende Forschungsdateninfrastruktur. Durch die Förderung von Kooperationen und Koordination auf Ebene von Ländern oder Länderverbünden lässt sich die Entwicklung der nationalen Forschungsdateninfrastruktur unterstützen. Landesinitiativen für Forschungsdatenmanagement (FDM) oder ähnliche koordinierende Einrichtungen können die digitale Transformation in der Forschung durch Information, den Aufbau von Kooperationen und die Qualifikation von Personal unterstützen. Ihre Einrichtung, dauerhafte Etablierung und Einbeziehung in die Arbeit des NFDI e. V. ist ein wichtiger Beitrag zur Schaffung einer nationalen Forschungsdateninfrastruktur.
Introduction: Clinically complex patients often require multiple medications. Polypharmacy is associated with inappropriate prescriptions, which may lead to negative outcomes. Few effective tools are available to help physicians optimise patient medication. This study assesses whether an electronic medication management support system (eMMa) reduces hospitalisation and mortality and improves prescription quality/safety in patients with polypharmacy. Methods and analysis: Planned design: pragmatic, parallel cluster-randomised controlled trial; general practices as randomisation unit; patients as analysis unit. As practice recruitment was poor, we included additional data to our primary endpoint analysis for practices and quarters from October 2017 to March 2021. Since randomisation was performed in waves, final study design corresponds to a stepped-wedge design with open cohort and step-length of one quarter. Scope: general practices, Westphalia-Lippe (Germany), caring for BARMER health fund-covered patients. Population: patients (≥18 years) with polypharmacy (≥5 prescriptions). Sample size: initially, 32 patients from each of 539 practices were required for each study arm (17 200 patients/arm), but only 688 practices were randomised after 2 years of recruitment. Design change ensures that 80% power is nonetheless achieved. Intervention: complex intervention eMMa. Follow-up: at least five quarters/cluster (practice). recruitment: practices recruited/randomised at different times; after follow-up, control group practices may access eMMa. Outcomes: primary endpoint is all-cause mortality and hospitalisation; secondary endpoints are number of potentially inappropriate medications, cause-specific hospitalisation preceded by high-risk prescribing and medication underuse. Statistical analysis: primary and secondary outcomes are measured quarterly at patient level. A generalised linear mixed-effect model and repeated patient measurements are used to consider patient clusters within practices. Time and intervention group are considered fixed factors; variation between practices and patients is fitted as random effects. Intention-to-treat principle is used to analyse primary and key secondary endpoints.
Background: Clinical practice guidelines for patients with primary biliary cholangitis (PBC) have been recently revised and implemented for well-established response criteria to standard first-line ursodeoxycholic acid (UDCA) therapy at 12 months after treatment initiation for the early identification of high-risk patients with inadequate treatment responses who may require treatment modification. However, there are only very limited data concerning the real-world clinical management of patients with PBC in Germany. Objective: The aim of this retrospective multicenter study was to evaluate response rates to standard first-line UDCA therapy and subsequent Second-line treatment regimens in a large cohort of well-characterized patients with PBC from 10 independent hepatological referral centers in Germany prior to the introduction of obeticholic acid as a licensed second-line treatment option. Methods: Diagnostic confirmation of PBC, standard first-line UDCA treatment regimens and response rates at 12 months according to Paris-I, Paris-II, and Barcelona criteria, the follow-up cut-off alkaline phosphatase (ALP) ≤ 1.67 × upper limit of normal (ULN) and the normalization of bilirubin (bilirubin ≤ 1 × ULN) were retrospectively examined between June 1986 and March 2017. The management and hitherto applied second-line treatment regimens in patients with an inadequate response to UDCA and subsequent response rates at 12 months were also evaluated. Results: Overall, 480 PBC patients were included in this study. The median UDCA dosage was 13.2 mg UDCA/kg bodyweight (BW)/d. Adequate UDCA treatment response rates according to Paris-I, Paris-II, and Barcelona criteria were observed in 91, 71.3, and 61.3% of patients, respectively. In 83.8% of patients, ALP ≤ 1.67 × ULN were achieved. A total of 116 patients (24.2%) showed an inadequate response to UDCA according to at least one criterion. The diverse second-line treatment regimens applied led to significantly higher response rates according to Paris-II (35 vs. 60%, p = 0.005), Barcelona (13 vs. 34%, p = 0.0005), ALP ≤ 1.67 × ULN and bilirubin ≤ 1 × ULN (52.1 vs. 75%, p = 0.002). The addition of bezafibrates appeared to induce the strongest beneficial effect in this cohort (Paris II: 24 vs. 74%, p = 0.004; Barcelona: 50 vs. 84%, p = 0.046; ALP < 1.67 × ULN and bilirubin ≤ 1 × ULN: 33 vs. 86%, p = 0.001). Conclusion: Our large retrospective multicenter study confirms high response rates following UDCA first-line standard treatment in patients with PBC and highlights the need for close monitoring and early treatment modification in high-risk patients with an insufficient response to UDCA since early treatment modification significantly increases subsequent response rates of these patients.
Bipolar disorder (BD) is a heritable mental illness with complex etiology. While the largest published genome-wide association study identified 64 BD risk loci, the causal SNPs and genes within these loci remain unknown. We applied a suite of statistical and functional fine-mapping methods to these loci, and prioritized 22 likely causal SNPs for BD. We mapped these SNPs to genes, and investigated their likely functional consequences by integrating variant annotations, brain cell-type epigenomic annotations, brain quantitative trait loci, and results from rare variant exome sequencing in BD. Convergent lines of evidence supported the roles of SCN2A, TRANK1, DCLK3, INSYN2B, SYNE1, THSD7A, CACNA1B, TUBBP5, PLCB3, PRDX5, KCNK4, AP001453.3, TRPT1, FKBP2, DNAJC4, RASGRP1, FURIN, FES, YWHAE, DPH1, GSDMB, MED24, THRA, EEF1A2, and KCNQ2 in BD. These represent promising candidates for functional experiments to understand biological mechanisms and therapeutic potential. Additionally, we demonstrated that fine-mapping effect sizes can improve performance and transferability of BD polygenic risk scores across ancestrally diverse populations, and present a high-throughput fine-mapping pipeline (https://github.com/mkoromina/SAFFARI).
The archaeal ATP synthase is a multisubunit complex that consists of a catalytic A(1) part and a transmembrane, ion translocation domain A(0). The A(1)A(0) complex from the hyperthermophile Pyrococcus furiosus was isolated. Mass analysis of the complex by laser-induced liquid bead ion desorption (LILBID) indicated a size of 730 +/- 10 kDa. A three-dimensional map was generated by electron microscopy from negatively stained images. The map at a resolution of 2.3 nm shows the A(1) and A(0) domain, connected by a central stalk and two peripheral stalks, one of which is connected to A(0), and both connected to A(1) via prominent knobs. X-ray structures of subunits from related proteins were fitted to the map. On the basis of the fitting and the LILBID analysis, a structural model is presented with the stoichiometry A(3)B(3)CDE(2)FH(2)ac(10).