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Motivation DNA CpG methylation (CpGm) has proven to be a crucial epigenetic factor in the gene regulatory system. Assessment of DNA CpG methylation values via whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) is, however, computationally extremely demanding.
Results We present FAst MEthylation calling (FAME), the first approach to quantify CpGm values directly from bulk or single-cell WGBS reads without intermediate output files. FAME is very fast but as accurate as standard methods, which first produce BS alignment files before computing CpGm values. We present experiments on bulk and single-cell bisulfite datasets in which we show that data analysis can be significantly sped-up and help addressing the current WGBS analysis bottleneck for large-scale datasets without compromising accuracy.
Availability An implementation of FAME is open source and licensed under GPL-3.0 at https://github.com/FischerJo/FAME.
Multiplex families with a high prevalence of a psychiatric disorder are often examined to identify rare genetic variants with large effect sizes. In the present study, we analysed whether the risk for bipolar disorder (BD) in BD multiplex families is influenced by common genetic variants. Furthermore, we investigated whether this risk is conferred mainly by BD-specific risk variants or by variants also associated with the susceptibility to schizophrenia or major depression. In total, 395 individuals from 33 Andalusian BD multiplex families as well as 438 subjects from an independent, sporadic BD case-control cohort were analysed. Polygenic risk scores (PRS) for BD, schizophrenia, and major depression were calculated and compared between the cohorts. Both the familial BD cases and unaffected family members had significantly higher PRS for all three psychiatric disorders than the independent controls, suggesting a high baseline risk for several psychiatric disorders in the families. Moreover, familial BD cases showed significantly higher BD PRS than unaffected family members and sporadic BD cases. A plausible hypothesis is that, in multiplex families with a general increase in risk for psychiatric disease, BD development is attributable to a high burden of common variants that confer a specific risk for BD. The present analyses, therefore, demonstrated that common genetic risk variants for psychiatric disorders are likely to contribute to the high incidence of affective psychiatric disorders in the multiplex families. The PRS explained only part of the observed phenotypic variance and rare variants might have also contributed to disease development.
Investigators in the cognitive neurosciences have turned to Big Data to address persistent replication and reliability issues by increasing sample sizes, statistical power, and representativeness of data. While there is tremendous potential to advance science through open data sharing, these efforts unveil a host of new questions about how to integrate data arising from distinct sources and instruments. We focus on the most frequently assessed area of cognition - memory testing - and demonstrate a process for reliable data harmonization across three common measures. We aggregated raw data from 53 studies from around the world which measured at least one of three distinct verbal learning tasks, totaling N = 10,505 healthy and brain-injured individuals. A mega analysis was conducted using empirical bayes harmonization to isolate and remove site effects, followed by linear models which adjusted for common covariates. After corrections, a continuous item response theory (IRT) model estimated each individual subject’s latent verbal learning ability while accounting for item difficulties. Harmonization significantly reduced inter-site variance by 37% while preserving covariate effects. The effects of age, sex, and education on scores were found to be highly consistent across memory tests. IRT methods for equating scores across AVLTs agreed with held-out data of dually-administered tests, and these tools are made available for free online. This work demonstrates that large-scale data sharing and harmonization initiatives can offer opportunities to address reproducibility and integration challenges across the behavioral sciences.
Mapping cortical brain asymmetry in 17,141 healthy individuals worldwide via the ENIGMA Consortium
(2017)
Bipolar disorder (BD) is a genetically complex mental illness characterized by severe oscillations of mood and behavior. Genome-wide association studies (GWAS) have identified several risk loci that together account for a small portion of the heritability. To identify additional risk loci, we performed a two-stage meta-analysis of >9 million genetic variants in 9,784 bipolar disorder patients and 30,471 controls, the largest GWAS of BD to date. In this study, to increase power we used ~2,000 lithium-treated cases with a long-term diagnosis of BD from the Consortium on Lithium Genetics, excess controls, and analytic methods optimized for markers on the Xchromosome. In addition to four known loci, results revealed genome-wide significant associations at two novel loci: an intergenic region on 9p21.3 (rs12553324, p = 5.87×10-9; odds ratio = 1.12) and markers within ERBB2 (rs2517959, p = 4.53×10-9; odds ratio = 1.13). No significant X-chromosome associations were detected and X-linked markers explained very little BD heritability. The results add to a growing list of common autosomal variants involved in BD and illustrate the power of comparing well-characterized cases to an excess of controls in GWAS.
Der Zusammenhang zwischen kognitiver Emotionsregulation, positivem Aufmerksamkeitsbias und Resilienz
(2022)
Das Verständnis von Faktoren, die die Widerstandsfähigkeit gegen Stress fördern, ist entscheidend für die Entwicklung von Stresspräventionsprogrammen und für die Verbesserung der Behandlung stressbedingter Störungen. Zum einen war es Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit, den Einfluss der kognitiven Emotionsregulation (ER) auf die psychische Gesundheit zu untersuchen und bereits vorhandene Ergebnisse zum Einfluss der Emotionsregulation auf die Resilienz zu replizieren. Es wird zunehmend anerkannt, dass die meisten psychiatrischen Erkrankungen mit Emotionsdysregulation einhergehen und dass klinische Interventionen davon profitieren, wenn sie auf einem empirischen Verständnis der Emotionsprozesse beruhen.
Der Hauptfokus lag zudem darauf, zu untersuchen, ob es einen Zusammenhang zwischen Resilienz und einem Aufmerksamkeitsbias auf positive Informationen, einen Positivitätsbias, gibt.
In der vorliegenden Studie wurde eine Stichprobe psychisch gesunder Teilnehmer (n=229) im Alter von 18 bis 55 Jahren herangezogen, denen Bilder aus dem „International Affective Picture System“ präsentiert wurden. Dabei bekamen sie die Anweisung, negative Emotionen zu Fotos durch kognitives Umbewerten oder Distanzieren herunterzuregulieren. Die Reaktionszeiten sowie die Erregungsbewertungen wurden für die Bedingungen Neubewertung, Distanzieren, negatives passives Betrachten sowie neutrales passives Betrachten erhoben. Zudem wurde die Aufmerksamkeitsverzerrung gegenüber positiven und negativen Reizen mithilfe einer Visual Dot-Probe Aufgabe untersucht. Gemessen wurden die Reaktionszeiten der Studienteilnehmer bei Reaktionen auf einen Stimulus, der auf die Präsentation emotionaler Gesichter folgt, im Vergleich zu Reaktionen auf einen Stimulus, der an die Stelle von neutralen Gesichtern rückt. Hieraus wurden Aufmerksamkeitsverzerrungen abgeleitet.
Die anschließende Datenanalyse und statistische Auswertung konnten zeigen, dass die Neubewertung im Vergleich zum passiven Betrachten der negativen Bilder eine längere Reaktionszeit aufweist, was darauf hinweist, dass die kognitive Emotionsregulation möglicherweise anstrengendere kognitive Kontrollprozesse aktiviert. Hinsichtlich des Zusammenhangs mit der Resilienz konnte eine signifikante positive Korrelation der Reaktionszeitdifferenzen der Emotionsregulationsstrategien Distanzieren und Neubewerten mit dem Resilienz-Score beobachtet werden.
Bei den Erregungsbewertungen der Emotionsregulation zeigte sich weder ein signifikanter Effekt der Bedingung noch ein Zusammenhang mit dem Resilienz-Score.
Die Ergebnisse der Visual Dot-Probe zeigten, dass es keine Unterschiede in den Reaktionszeiten nach der Präsentation des neutralen sowie des emotionalen Stimulus gab. Auch zeigten sich keine Zusammenhänge mit der Resilienz.
Der erwartete Zusammenhang zwischen Resilienz und einem Aufmerksamkeitsbias auf positive Informationen konnte in den Ergebnissen nicht gefunden werden. In den vorliegenden Daten zeigte sich hingegen eine signifikante negative Korrelation der Fähigkeit der kognitiven Neubewertung mit der Höhe des negativen Aufmerksamkeits Bias-Scores.
Somit liefert die vorliegende Arbeit einen Hinweis darauf, dass Personen mit einem hohen Maß an Emotionsregulationskapazitäten eine höhere Aufmerksamkeitslenkung weg von emotional negativen Stimuli aufweisen.
Bezüglich der Anwendung auf klinische Stichproben besteht noch Raum zu
analysieren, ob es sich um ein stabiles Phänomen handelt, das auf diese übertragen werden kann.
Der Nutzen von DJ-Kathetern ist unverzichtbar für die moderne Urologie. Sie sind essenziell, um bei einer Vielzahl von Erkrankungen einen adäquaten Harnabfluss und dementsprechend eine gute Nierenfunktion gewährleisten zu können. Dabei können sie für eine temporäre oder dauerhafte Schienung genutzt werden. Als einliegende Fremdkörper können sie, insbesondere bei langfristiger Nutzung, leicht durch Bakterien und Pilze kolonisiert werden und beherbergen somit ein erhöhtes Risiko für Harnwegsinfekte.
Das Hauptziel dieser Arbeit ist folglich, durch das Auffinden von protektiven oder prädisponierenden Faktoren für die Entwicklung von fieberhaften Harnwegsinfekten in der Zukunft Mortalität, Resistenzbildung und Kosten sowohl bei DJ-Katheter-Dauerversorgung als auch generell senken zu können. Zusätzlich soll untersucht werden, ob verschiedene Antibiotika-Regime einen Einfluss auf die Entwicklung postoperativer, fieberhafter Harnwegsinfekte haben.
Um dies feststellen zu können, wurden in dieser Studie 100 Patientinnen und Patienten eingeschlossen, die von 2013 bis 2018 in der Klinik für Urologie des Universitätsklinikums Frankfurt zum DJ-Wechsel bei DJ-Katheter-Dauerversorgung vorstellig wurden. Anschließend wurden verschiedene Faktoren untersucht, die das Risiko für das Auftreten von fieberhaften Harnwegsinfekten oder die Entwicklung von Resistenzen in Krankheitserregern erhöhen oder reduzieren könnten.
Hierzu wurden insgesamt 950 DJ-Katheter-assoziierte Eingriffe (Einlage, Wechsel, Entfernung) analysiert. Der individuelle Beobachtungszeitraum betrug durchschnittlich 2,9 Jahre mit durchschnittlich 7 DJ-Katheter-Wechsel.
Gegenüber der Normalbevölkerung wies die Studienpopulation, am ehesten durch die einliegenden DJ-Katheter, eine deutlich erhöhte Prävalenz von Harnwegsinfekten auf (18,53% vs. 2,5%). Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass ein höheres Patientenalter mit einem gering erhöhten Risiko für die Ausbildung von resistenten Keimen im Urin korreliert (p=0,0121; OR 1,0395; KI 1,0096-1,0731 (univariate Analyse), p=0,0030; OR 1,0618 KI 1,0226-1,1077 (multivariate Analyse)). Dies korrelierte jedoch nicht mit einem erhöhten Risiko für fieberhafte Harnwegsinfekte. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass die operative Manipulation unter empirischer oder testgerechter, antibiotischer Therapie nicht mit einem hohen Risiko für die Entstehung fieberhafter Harnwegsinfekte einhergeht. In den analysierten Daten fanden sich insgesamt zu wenige fieberhafte Infekte (n=72; 7,58%), um das Ziel begünstigender oder protektiver Faktoren für die Entstehung von fieberhaften Harnwegsinfekten adäquat zu untersuchen. Aus dem gleichen Grund konnten aus den Daten auch keine Hinweise für das optimale Antibiotika-Regime abgeleitet werden. In fast 70% der untersuchten Fälle wurde eine periinterventionelle single-shot Antibiose angewendet, weswegen diese als Infektionsprophylaxe einen adäquaten Schutz darzustellen scheint.
Generell kann davon ausgegangen werden, dass die DJ-Katheter-Dauerversorgung, trotz der möglichen mikrobiellen Besiedlung mit eventuellen Komplikationen wie Bakteriurie oder systemischen Infektionen, ein sicheres Verfahren ist. Manipulationen oder operativer Wechsel der DJ-Katheter stellen, trotz Präsenz der Keime, keine riskanten Manöver dar, sofern diese adäquat und unter entsprechender, antibiotischer Therapie durchgeführt werden.
Weitere, noch größere und insbesondere prospektive, randomisierte Studien sind zu empfehlen und könnten die Ergebnisse weiter bestätigen und erweitern, vor allem in Bezug auf die Überlegenheit verschiedener antibiotischer Regime in der Vermeidung einer Resistenzbildung.
Although vaccination campaigns are currently being rolled out to prevent coronavirus disease (COVID-19), antivirals will remain an important adjunct to vaccination. Antivirals against coronaviruses do not exist, hence global drug repurposing efforts have been carried out to identify agents that may provide clinical benefit to patients with COVID-19. Itraconazole, an antifungal agent, has been reported to have activity against animal coronaviruses. Using cell-based phenotypic assays, the in vitro antiviral activity of itraconazole and 17-OH itraconazole was assessed against clinical isolates from a German and Belgian patient infected with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Itraconazole demonstrated antiviral activity in human Caco-2 cells (EC50 = 2.3 µM; 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay). Similarly, its primary metabolite, 17-OH itraconazole, showed inhibition of SARS-CoV-2 activity (EC50 = 3.6 µM). Remdesivir inhibited viral replication with an EC50 = 0.4 µM. Itraconazole and 17-OH itraconazole resulted in a viral yield reduction in vitro of approximately 2-log10 and approximately 1-log10, as measured in both Caco-2 cells and VeroE6-eGFP cells, respectively. The viral yield reduction brought about by remdesivir or GS-441524 (parent nucleoside of the antiviral prodrug remdesivir; positive control) was more pronounced, with an approximately 3-log10 drop and >4-log10 drop in Caco-2 cells and VeroE6-eGFP cells, respectively. Itraconazole and 17-OH itraconazole exert in vitro low micromolar activity against SARS-CoV-2. Despite the in vitro antiviral activity, itraconazole did not result in a beneficial effect in hospitalized COVID-19 patients in a clinical study (EudraCT Number: 2020-001243-15).
Complexome profiling is an emerging ‘omics’ approach that systematically interrogates the composition of protein complexes (the complexome) of a sample, by combining biochemical separation of native protein complexes with mass-spectrometry based quantitation proteomics. The resulting fractionation profiles hold comprehensive information on the abundance and composition of the complexome, and have a high potential for reuse by experimental and computational researchers. However, the lack of a central resource that provides access to these data, reported with adequate descriptions and an analysis tool, has limited their reuse. Therefore, we established the ComplexomE profiling DAta Resource (CEDAR, www3.cmbi.umcn.nl/cedar/), an openly accessible database for depositing and exploring mass spectrometry data from complexome profiling studies. Compatibility and reusability of the data is ensured by a standardized data and reporting format containing the “minimum information required for a complexome profiling experiment” (MIACE). The data can be accessed through a user-friendly web interface, as well as programmatically using the REST API portal. Additionally, all complexome profiles available on CEDAR can be inspected directly on the website with the profile viewer tool that allows the detection of correlated profiles and inference of potential complexes. In conclusion, CEDAR is a unique, growing and invaluable resource for the study of protein complex composition and dynamics across biological systems.