- / -

Οι ρηξιγενείς ζώνες περιλαμβάνουν συνήθως ασυνεχή, υποπαράλληλα, κλιμακωτά ρηξιγενή τμήματα τα οποία χωρίζονται από ζώνες μεταβίβασης (relay zones). Καθώς οι ρηξιγενείς ζώνες εξελίσσονται, τα τμήματα των ζωνών αυτών, μπορούν να αλληλεπιδρούν μηχανικά και να ενώνονται σταδιακά, σχηματίζοντας έτσι δομές μεγαλύτερης κλίμακας με την αύξηση της παραμόρφωσης. Ο τρόπος με τον οποίο τα τμήματα αλληλεπιδρούν κατά τη διάρκεια της εξέλιξης των ζωνών, έχει γίνει αντικείμενο αρκετών ερευνών. Ωστόσο ακόμα και σήμερα οι γνώσεις μας για τις διεργασίες της αλληλεπίδρασης και της σύνδεσης των τμημάτων είναι περιορισμένες. Στην παρούσα εργασία, για τη μελέτη της τμηματοποίησης και του τρόπου σύνδεσης κανονικών ρηγμάτων, επιλέχτηκαν 3 περιοχές της Κεντρικής Ελλάδας: οι ρηξιγενείς ζώνες του Αιγίου και της Ελίκης στον Κορινθιακό κόλπο, οι ρηξιγενείς ζώνες της Αταλάντης και της Αρκίτσας στον Ευβοϊκό κόλπο και τέλος οι σύνθετες ρηξιγενείς ζώνες του Καπαρελλίου και της Δάφνης στην περιοχή της Βοιωτίας. Οι δύο πρώτες έχουν ΔΒΔ διεύθυνση, ενώ η τελευταία έχει σχεδόν Α-Δ διεύθυνση και αντιπροσωπεύει τη ζώνη παραμόρφωσης μεταξύ των δύο κύριων ζωνών rift. Η επιλογή των περιοχών αυτών έγινε με βάση την σημαντική τεκτονική τους δραστηριότητα τα τελευταία 1.5 εκατομμύρια χρόνια και την σπουδαιότητα τους στη νεοτεκτονική εξέλιξη της Κεντρικής Ελλάδας. Στην παρούσα διατριβή υπολογίστηκαν παράμετροι που αντανακλούν έμμεσα την κατανομή της τάσης γύρω από τα ρήγματα, όπως είναι η κατακόρυφη μετατόπιση (D), το μήκος των ρηγμάτων (L), ο αριθμός των ρηξιγενών τμημάτων κάθε ζώνης (n), η επικάλυψη (OL), η κλιμάκωση (S), και το μήκος της ζώνης μεταβίβασης (Lr). Οι παράμετροι αυτοί αποτελούν δείκτες του βαθμού σύνδεσης μεταξύ των ρηξιγενών τμημάτων καθώς και του βαθμού ωριμότητας μιας ενεργού ζώνης. Έτσι, χρησιμοποιήθηκαν αρχικά Ψηφιακά Μοντέλα Αναγλύφου (DEM) από τα οποία κατασκευάστηκαν τοπογραφικά προφίλ σε κάθε ρηξιγενή ζώνη, με σκοπό τον υπολογισμό της κατακόρυφης μετατόπισης των ρηγμάτων τόσο στα επι μέρους τμήματα όσο και στις ζώνες μεταβίβασης καθώς και η κατανομή της μετατόπισης κατά μήκος οροφής-βάσης των ρηγμάτων. Επίσης προσδιορίστηκε η γεωμετρία των ζωνών μεταβίβασης μεταξύ των ρηξιγενών τμημάτων, με σκοπό να εξετασθούν οι τρόποι σύνδεσης των τμημάτων με υπολογισμό του μήκους των μη επικαλυπτόμενων ζωνών (underlapping zone), των ζωνών επικάλυψης (overlap zone) και των κλιμακώσεων (separation/spacing). Τα μήκη των τμημάτων των ρηξιγενών ζωνών προβλήθηκαν σε διαγράμματα αθροιστικής συχνότητας με σκοπό την περιγραφή των πληθυσμών των ρηγμάτων στις τρεις περιοχές μελέτης. Τα διαγράμματα δηλώνουν μια πολυκλασματική κατανομή, που αντιπροσωπεύει διαφορετικούς πληθυσμούς ρηγμάτων που αλληλεπιδρούν ή μια εκθετική κατανομή που δείχνει ένα πρώιμο στάδιο κορεσμού των ρηγμάτων. Στη συνέχεια, κατασκευάστηκαν διαγράμματα της μέγιστης κατακόρυφης μετατόπισης των τμημάτων με το μήκος (D-L), με σκοπό να προσδιοριστεί σε ποιο στάδιο σύνδεσης βρίσκονται οι συγκεκριμένες ζώνες και να προταθούν μοντέλα εξέλιξης αυτών. Τέλος εξετάστηκαν και συσχετίστηκαν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των ζωνών μεταβίβασης (μήκος κλιμάκωσης, μήκος επικαλυπτόμενων ή μη τμημάτων), με σκοπό την εξαγωγή συμπερασμάτων για την ικανοποίηση ή μη κριτηρίων αλληλεπίδρασης των τμημάτων και της πιθανής σύνδεσης αυτών. Η κατανόηση του ρόλου της τμηματοποίησης και του τρόπου σύνδεσης των τμημάτων των ρηξιγενών ζωνών μπορεί να βοηθήσει σημαντικά στην εκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας μιας περιοχής, στην κατανόηση των ιζηματογενών διαδικασιών μπροστά από τα ρήγματα καθώς και στον προσδιορισμό παγίδων ρευστής φάσης και της μετανάστευσή τους, μιας και οι ζώνες μεταβίβασης δύναται να αποτελούν περιοχές διαφυγής ή εμπόδια στη ροή των ρευστών. / Fault zones are commonly composed of discontinuous, sub-parallel, stepping fault segments, separated by relay zones. During the growth of a fault zone, its segments interact mechanically and link up into gradually larger segments that eventually may form large structures, due to strain accommodation. The way that segments interact during the growth of a fault zone, has been the subject of several studies. Yet, present understanding of interaction and linkage of segments, continues to be shrouded by considerable uncertainty. Three areas in central Greece were chosen, to investigate the role of segmentation and linkage of normal faults: the Aigio and Eliki fault zones in the Gulf of Corinth, the Atalanti and Arkitsa fault zones in the Northern Gulf of Evoia and the composite fault zones of Kaparelli and Dafnes in Beotia area. The Gulf of Corinth and the Northern Gulf of Evia are WNW-trending grabens, while Beotia area represents the deformed zone between the two main rift zones. These areas have been chosen due to their significant tectonic activity in the last 1.5Ma and their great importance in the neotectonic evolution of central Greece. In this study, several parameters reflecting the stress distribution around faults, have been measured, such as the vertical displacement (D), the number of segments (n), the overlap (OL), the spacing (S) and the length of relay zone (Lr). These parameters are indicators of the degree of linkage between fault segments and the degree of maturity of an active fault zone. Digital Elevation Models (DEM) have been used to construct elevation profiles in every fault zone, in order to measure the vertical throw of each segment, and in the relay zones as well as the distribution of displacement in footwall and hanging wall blocks. In addition, the geometry of the relay zones between fault segments is defined by calculating the length of underlapping zone, the length of overlapping zone and the length of spacing, in order to examine the segment linkage. The lengths of fault zones’ segments have been illustrated in plots of cumulative frequency, in order to describe the fault population in the three study areas. The plots indicate either multifractal distribution that represents fault population with different characteristics that interact or exponential distribution that shows an early stage of fault saturation. The relationship between maximum vertical displacement and length is illustrated in d-L plots, in order to determine the linkage stage of the particular fault zones and to propose evolutionary models. Finally the geometric characteristics of relay zones (spacing, length of underlapping or overlapping segments) were examined, in order to investigate whether or not the segments satisfy the interaction criteria and their possible linkage. Segmentation and fault segment linkage plays an important role in evaluating seismic hazard of an area, the architecture of sedimentary deposits, as well as in fluid flow in faulted reservoirs since relay zones can act as leakage zones or barriers from the hanging wall to the footwall blocks.

Μελετάται η διάδοση της διάρρηξης ανάστροφου ρήγματος υποβάθρου σε υπερκείμενους μη-συνεκτικούς εδαφικούς σχηματισμούς τόσο για την περίπτωση ελευθέρου πεδίου όσο και την περίπτωση αλληλεπίδρασης με τη θεμελίωση γειτονικών κατασκευών. Ο κύριος στόχος της διερεύνησης αυτής ήταν η παρουσίαση των κατανομών των γωνιακών παραμορφώσεων, β, και των οριζόντιων ορθών παραμορφώσεων, εxx, υπό συνθήκες ελευθέρου πεδίου, οι οποίες βοηθούν στην αποτροπή ή μετριασμό της επικινδυνότητας πρόκλησης βλαβών στις κατασκευές που εδράζονται στην περιοχή του ρήγματος και σε μικρή απόσταση από αυτό. / The thesis is focused on reverse fault rupture propagation through cohesionless soil in free-field conditions and the interaction with buildings foundations.

H Διπλωματική Εργασία αυτή επικεντρώνεται στο θέμα της Υπερηχητικής Απεικόνισης του ανθρώπινού σώματος με την παρατήρηση της δεύτερης αρμονικής που πηγάζει από την μη-γραμμική αλληλεπίδραση των υπερήχων με τους ιστούς που φωτίζονται από ένα παλμικό σήμα με φέρουσα συχνότητα εκπομπής f0. Η επεξεργασία των σημάτων λήψης στην ζώνη γύρω από την συχνότητα 2f0 και η απεικόνισή τους με συμβατικό τρόπο (b-mode) επιτρέπει την επίτευξη καλλίτερης χωρητικής διακριτικής ικανότητας. Η μελέτη ακολουθεί δύο παράλληλες μεθόδους: α) την κυματική ανάλυση του φαινομένου σκέδασης από μια μη γραμμική σφαίρα των υπερηχητικών κυμάτων και β) την εκτέλεση πειραματικών μετρήσεων με χρήση συστήματος υπερηχογράφου που έχει "ανοικτή" αρχιτεκτονική. Τόσο τα θεωρητικά όσο και τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την χρησιμότητα της μεθόδου σαν μια εναλλακτική ιατρική απεικονιστική τεχνική. / The present Diploma Thesis is focused on the study of using 2nd harmonic ultrasound imaging of tissues as an alternate imaging technology in biomedical engineering.The principle of using of 2nd harmonic imaging is based on the illumination of a tissue medium with a frequency of f0 and then receive and prosess the signals with the same transducer at 2fo frequency. In order to derive specific conclusions this imaging problem is treated both theoreticaly and experimentally in the framework of the present Diploma Thesis.

Στην παρούσα εργασία μελετώνται τα χαρακτηριστικά και η μορφή των συμβατικών φασμάτων σχεδιασμού των αντισεισμικών κανονισμών σε σύγκριση με πραγματικά φάσματα αποκρίσεως καταγραφών σε μαλακό έδαφος. Στο πρώτο μέρος γίνεται περιγραφή του φάσματος σχεδιασμού του Ελληνικού Αντισεισμικού Κανονισμού (ΕΑΚ) 2000 με στόχο την κατανόησή του αναφορικά με το σχεδιασμό των κατασκευών. Ακολουθεί η εξαγωγή δικανονικοποιημένων φασμάτων (ως προς επιτάχυνση και περίοδο) επιτάχυνσης, ταχύτητας και μετατόπισης βάσει 35 πραγματικών σεισμικών καταγραφών δύο συνιστωσών σε μαλακό έδαφος (συνολικά 70 χρονοϊστορίες). Μελετώνται πέντε διαφορετικοί λόγοι απόσβεσης : β=2%, 5%, 7%, 10%, 20%. Τα αποτελέσματα παρατίθενται γραφικά και εξετάζεται η διαφορά στο σχήμα του προκύπτοντος μέσου φάσματος απόκρισης συγκριτικά με το καθιερωμένο φάσμα σχεδιασμού των αντισεισμικών κανονισμών. Στη συνέχεια, επιχειρείται εξιδανίκευση των μέσων φασμάτων που προέκυψαν προς ένα φάσμα σχεδιασμού για κάθε λόγο απόσβεσης. Στο τρίτο μέρος της παρούσας εργασίας συγκρίνονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από αυτή την εργασία με αποτελέσματα των παρακάτω εργασιών στις οποίες είχε μελετηθεί το ίδιο θέμα μορφής των φασμάτων σχεδιασμού: (1) Roumbas (2000), (2) Mylonakis & Gazetas (2000), (3) Ziotopoulou & Gazetas (2008), (4) Σταυρέλη (2009). Στο τελευταίο μέρος της εργασίας παρουσιάζονται τα κυριότερα συμπεράσματα. / The characteristics and form of conventional design spectra of seismic regulations compared with real spectra response logs in soft ground are presented in this study. The first part is a description of the spectrum of Greek Seismic Design Rules (ΕΑΚ) 2000 with the aim of understanding regarding the design of structures. It is studied the export of binormalized spectra (for acceleration and time) acceleration, velocity and displacement on 35 real seismic records of two components in soft ground (total 70 time histories). Five different damping ratios: b = 2%, 5%, 7%, 10%, 20% are analyzed. The results are shown graphically and examined the difference in the shape of the resulting average response spectrum compared to the standard range of seismic design regulations. Then attempted idealization of mean obtained spectra for a range of design for each damping ratio. In the third part of this paper are presented the results obtained from this study with results of the following studies in which we see the same subject form of design spectra: (1) Roumbas (2000), (2) Mylonakis & Gazetas (2000), (3) Ziotopoulou & Gazetas (2008), (4) Stavreli (2009). The last part of the paper presents the main conclusions.

Μελετάται η διάδοση της διάρρηξης κανονικού ρήγματος υποβάθρου σε υπερκείμενους μη-συνεκτικούς εδαφικούς σχηματισμούς τόσο για την περίπτωση ελευθέρου πεδίου όσο και για την αλληλεπίδραση με θεμελίωση γειτονικών κατασκευών. Ο κύριος στόχος της διερεύνησης αυτής ήταν η παρουσίαση των κατανομών των γωνιακών παραμορφώσεων, β, και των οριζόντιων ορθών παραμορφώσεων, εxx, υπό συνθήκες ελευθέρου πεδίου, οι οποίες βοηθούν στην αποτροπή ή μετριασμό της επικινδυνότητας πρόκλησης βλαβών στις κατασκευές που εδράζονται στην περιοχή του ρήγματος και σε μικρή απόσταση από αυτό. Αντικείμενο της παρούσας Διατριβής αποτελεί η συστηματική και διεξοδική διερεύνηση της βιβλιογραφίας στο αντικείμενο της διάδοσης της σεισμικής διάρρηξης σε εδαφικούς σχηματισμούς καθώς και της αλληλεπίδρασής της με τη θεμελίωση γειτονικών κατασκευών, η παρουσίαση της απλοποιημένης μεθοδολογίας των Αθανασόπουλος και Λεωνίδου (2003) για τη μελέτη του προβλήματος των επιπτώσεων της σεισμικής διάρρηξης στην ακεραιότητα γειτονικών κατασκευών και η διεξαγωγή κατάλληλων παραμετρικών διερευνήσεων στα αποτελέσματα των αναλύσεων. Επίσης, διερευνήθηκε η αξιοπιστία της απλοποιημένης μεθόδου, διαμέσου συγκρίσεων με δημοσιευμένα αποτελέσματα πειραματικών και υπολογιστικών ερευνών. Τέλος, παρουσιάστηκε μία προτεινόμενη απλοποιημένη μεθοδολογία για την αλληλεπίδραση της διάδοσης της διάρρηξης κανονικού ρήγματος με τη θεμελίωση έργων που βρίσκονται στο εσωτερικό της ζώνης επιρροής. Για την πληρέστερη επεξήγηση της προτεινόμενης απλοποιημένης μεθοδολογίας, παρουσιάστηκε ενδεικτικά η εφαρμογή της για τον προσδιορισμό της γωνίας στροφής (κλίσης) αβαθούς θεμελίωσης, στη ζώνη επιρροής της διάδοσης της διάρρηξης ρήγματος, και πραγματοποιήθηκε σύγκριση με δημοσιευμένα αποτελέσματα δοκιμών σε φυγοκεντριστή και αριθμητικών αναλύσεων. / The Thesis is focused on normal fault rupture propagation through cohesionless soil in free-field conditions and the interaction with buildings foundations.

Voriconazole is a broad spectrum antifungal agent. Patients with acute myeloid leukemia that are susceptible to fungal infections receive simultaneously voriconazole and antitumor regimens. Drug-drug interactions between voriconazole and cytarabine involving the CYP3A4 enzyme are thought to affect the pharmacokinetic profile of the drugs and as a result their toxicological or pharmacological outcome. Population pharmacokinetic models were used to characterize these interactions and optimize the dose schemes after coadministration. Simulations and estimations were conducted by using NONMEM. The optimal dose for one hour intravenous infusion of voriconazole was estimated to 5mg/h. The proposed time points based on the pharmacokinetic profile of voriconazole for validated the model by using a small cohort of patients are 2h, 26h, 27h, 50h, 51h, 120h, 335h, 336h after the first administration of the antifungal agent. / Η βορικοναζόλη αποτελεί έναν ευρέως φάσματος αντιμυκητιασικό παράγοντα. Ασθενείς με οξεία μυελογενή λευχαιμία (ΟΜΛ) που θεωρούνται ευπαθείς στην ανάπτυξη μυκητιάσεων λαμβάνουν βορικοναζόλη σε συγχορήγηση με τα αντικαρκινικά φάρμακα. Αλληλεπιδράσεις φαρμάκων που λαμβάνουν χώρα κατά την διάρκεια του μεταβολισμού των χρησιμοποιούμενων φαρμάκων από κοινά ισοένζυμα του κυττοχρώματος P450 πιθανότατα να επιρεάζουν το φαρμακοκινητικό προφίλ τών φαρμάκων. Πληθυσμιακά φαρμακοκινητικά μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν για τον χαρακτηρισμό αυτών των αλληλεπιδράσεων και την βελτιστοποίηση του δοσολογικού σχήματος. Προσομοιώσεις και υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν μέσω του προγράμματος NONMEM. Η βέλτιστη δόση μετά μια ώρα έγχυσης της βορικοναζόλης είναι 5mg/L. Τα προτεινόμενα χρονικά σημεία βασισμένα στο φαρμακοκινητικό προφίλ της βορικοναζόλης για την διεξάγωγή μικρού μήκους κλινικής μελέτης που θα επιτρέψει την αξιολόγηση του μοντέλου είναι 2h, 26h, 27h, 50h, 51h, 120h, 335h, 336h μετά την χορήγηση του αντιμυκητιασικού φαρμάκου.

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετάται η ανάπτυξη ενός μοντέλου προσομοίωσης αλληλεπίδρασης ρευστού-στερεού για τον προσδιορισμό ρευστοδυναμικών παραμέτρων (Wall Shear Stress, Von Mises Stress κ.α.) μέσω των οποίων θα μπορεί μελλοντικά να προβλεφθεί η ρήξη ή όχι ενός ενδοκρανιακού ανευρύσματος. Αρχικά γίνεται μια σύντομη παρουσίαση του ιατρικού προβήματος ώστε να γίνει κατανοητή η σπουδαιότητα της ανάπτυξης του υπολογιστικού μοντέλου με σκοπό τον υπολογισμό παραμέτρων οι οποίες μπορούν να φανούν χρήσιμες. Κατά τη διάρκεια ανάπτυξης του μοντέλου αξιοποιήθηκαν πραγματικά δεδομένα απεικονιστικών διατάξεων ασθενών του Αττικού Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσο- κομείου. Εν συνεχεία, η επεξεργασία των εικόνων αυτών διεξήχθει στο λογισμικό ανοιχτού κώδικα VMTK (Vascular Modeling Toolkit) από όπου προήλθε και η τρισδιάστα- τη ανακατασκευη τους. Στο επόμενο στάδιο, οι γεωμετρίες που προέκυψαν από την επεξεργασία εικόνας εισήχθησαν στο λογισμικό εμπορικού κώδικα ANSYS όπου και αναπτύχθηκε το υπολογιστικό μοντέλο το οποίο περιείχε και την αλληλεπίδραση ρευστού και στερεού (FSI). Αξίζει να αναφερθεί το γεγονός ότι το μοντέλο που αναπτύχθηκε περιείχε κινούμενα στοιχεία πλέγματος (Moving Mesh), τα οποία συμβάλλουν στον ακριβέστερο υπολογισμό και αποτύπωση παραμέτρων που υπολογίστηκαν στη συνέχεια. Τέλος αναφέρονται κάποιοι μελλοντικοί στόχοι και προοπτικές μέσω των αποτελεσ- μάτων που προέκυψαν από την ανάλυση του μοντέλου. / In the present M.Sc thesis we are studying the development of a numerical model that simulates fluid-solid interaction for determining fluid dynamics parameters (Wall Shear Stress, Von Mises Stress etc) through which through which could be predicted the rupture or not of an intracranial aneurysm. First, a brief presentation of the medical problem is being made, to understand the importance of developing the computational model in order to calculate parameters which can be useful. During the development of the model, real imaging data from CT scans taken from patients of Attikon General University Hospital were exploited. Thereafter, the processing of these images was performed in the open-source software VMTK (Vascular Modeling Toolkit) from where came the three-dimensional reconstruction. In the next step, the geometries obtained from the image processing have been introduced in the commercial software ANSYS where the computational model that contains the interaction of fluid and solid has been developed (FSI). It is worth mentioning that the model developed, contained moving mesh elements, which contribute to more accurate calculation and mapping of parameters which were calculated after. Finally, some future objectives and prospects are being referred, through the results obtained from the analysis of the model.

Η ακρίβεια και η πιστότητα της διαδικασίας διπλασιασμού του γονιδιώματος είναι μείζωνος σημασίας για την κυτταρική επιβίωση. Τυχόν ανωμαλίες όπως μεταλλάξεις ή χρωμοσωμικές ανωμαλίες είναι δυνατόν να οδηγήσουν στην εμφάνιση κακοήθειας ή σε πρόωρο κυτταρικό θάνατο. Τα παραπάνω συνηγορούν στη μεγάλη σημασία που έχει η άρτια λειτουργία και ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου. Δύο πρωτεϊνες, οι geminin και cdt1, κατέχουν πολύ σημαντικό ρόλο κατά τη διαδικασία ρύθμισης του κυτταρικού κύκλου. Πιο συγκεκριμένα, η cdt1 αποτελεί έναν βασικό παράγοντα αδειοδότησης της αντιγραφής. Δρα συνεργατικά με την πρωτεϊνη Cdc6 προκειμένου να γίνει η πρόσδεση του εξαμερούς συμπλόκου MCM2-7 στο προ-αντιγραφικό σύμπλοκο (pre-RC), διασφαλίζοντας με τον τρόπο αυτό τις απαραίτητες συνθήκες για τη διαδικασία αδειοδότησης της αντιγραφής (Maiorano D. et al., 2000). Η geminin συνιστά τον φυσικό αναστολέα της cdt1 στα μετάζωα. Προσδένεται ισχυρά στην τελευταία μετά την έναρξη της σύνθεσης του DNA, παρεμποδίζοντας με αυτόν τον τρόπο την επαναπρόσδεσή της στο προ-αντιγραφικό σύμπλοκο (Tada S. et al., 2001; Wohlschlegel J.A. et al., 2000). Η διαδικασία αδειοδότησης της αντιγραφής παρουσιάζει ανωμαλίες σε περιπτώσεις καρκινικών κυττάρων. Πιο συγκεκριμένα, έχει δειχθεί σταθερή υπερέκφραση της cdt1 σε καρκινικές κυτταρικές σειρές, τόσο σε πρωτεϊνικό όσο και σε μεταγραφικό επίπεδο (Xouri G. et al., 2004). Παρομοίως, αυξημένη έκφραση της cdt1 έχει παρατηρηθεί και σε περιπτώσεις καρκίνου του παχέος εντέρου καθώς και πρώιμου καρκίνου του πνεύμονα, στον άνθρωπο (Bravou V. et al., 2005; Karakaidos P. et al., 2004). Τα παραπάνω αποτελέσματα έχουν προκύψει κατόπιν μελέτης, η οποία πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριό μας. Αναφορικά με τη geminin, αυξημένα επίπεδα έκφρασής της έχουν συσχετιστεί με καρκινώματα παχέος εντέρου καθώς και με τη διαίρεση κακοηθών κυττάρων, γενικότερα (Gonzalez M.A. et al., 2005; Wohlschlegel J.A. et al., 2002). Επιπροσθέτως, η geminin βρίσκει εφαρμογή ως ανεξάρτητος δείκτης σε περιπτώσεις επιθετικού καρκίνου του μαστού (Gonzalez M.A. et al., 2004). Βασιζόμενοι στα παραπάνω, θεωρούμε ότι το σύμπλοκο geminin-cdt1 συνιστά έναν ιδανικό στόχο για το σχεδιασμό νέων αντικαρκινικών φαρμάκων. Το πρώτο βήμα προς αυτήν την κατεύθυνση αποτελεί ο μαζικός έλεγχος συνθετικών συστατικών, τα οποία να έχουν την ικανότητα διάσπασης του συμπλόκου. Ενδεχόμενη εύρεση τέτοιων συνθετικών συστατικών καθώς και μετέπειτα φυσικοχημική βελτιστοποίησή τους είναι δυνατόν να οδηγήσει στη δημιουργία ενός νέου αντικαρκινικού φαρμάκου. Η ολοκλήρωση της χαρτογράφησης του ανθρώπινου γονιδιώματος συνέβαλε στην ταυτοποίηση νέων πρωτεϊνικών μορίων στόχων, τα οποία εμπλέκονται στο μοριακό μηχανισμό διαφόρων ασθενειών. Με βάση τις εξελίξεις των τελευταίων χρόνων στον τομέα της φαρμακοβιομηχανίας, η αξιοποίηση αυτής της γνώσης συνδέεται με το μαζικό έλεγχο συνθετικών συστατικών έναντι αυτών των μορίων στόχων. Απώτερο στόχο αποτελεί η αναγνώριση κατάλληλων συνθετικών συστατικών τα οποία θα έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν με το μόριο-στόχος και κατ’επέκταση να μεταβάλλουν τον τρόπο λειτουργίας του, προκειμένου να έχουμε το επιθυμητό φαρμακολογικό αποτέλεσμα. Αποφασιστικής σημασίας στην παραπάνω διαδικασία, αποτελεί η σωστή επιλογή της κατάλληλης μεθόδου μαζικού ελέγχου των νέων υποψήφιων φαρμάκων – συνθετικών συστατικών – έναντι του μορίου στόχου. Στην παρούσα διπλωματική, επιλέχθηκε προς εφαρμογή η μέθοδος FRET. Ένα από τα βασικά της πλεονεκτήματα είναι η υψηλή αναλογία ‘σήματος-θορύβου’ που εμφανίζει καθώς και η υψηλή ποιότητα των δεδομένων που παρέχει. Αν και αποτελεί μία σχετικά καινούρια τεχνική, εντούτοις αποτελεί μία από τις πιο βασικές μεθόδους της σύγχρονης φαρμακοβιομηχανίας λόγω της αξιοπιστίας που την χαρακτηρίζει και επιπλέον της συμβατότητάς της με αυτοματοποιημένες τεχνικές. Ασφαλώς, απαραίτητη προϋπόθεση για την εφαρμογή της συγκεκριμένης μεθόδου αποτελεί η απομόνωση της υπό μελέτη πρωτεϊνης. Η έκφραση του πρωτεϊνικού συμπλόκου geminin-cdt1 πραγματοποιήθηκε με τη χρήση βακτηριακών συστημάτων έκφρασης ετερόλογων πρωτεϊνών. Επίσης, ο καθαρισμός του συμπλόκου υπήρξε επιτυχής και βασίστηκε στην εφαρμογή των τεχνικών της χρωματογραφίας συγγένειας και της χρωματογραφίας διήθησης σε πηκτή. Το επόμενο βήμα ήταν να διαπιστώσουμε εάν η μέθοδος FRET καθιστά δυνατή την ανίχνευση σχηματισμού του συμπλόκου. Πράγματι, κάτι τέτοιο ήταν εφικτό καθώς σε συγκέντρωση 60-80nM του συμπλόκου, παρατηρήθηκε αύξηση του σήματος σχεδόν κατά πέντε φορές υψηλότερα από το επίπεδο “θορύβου”. Το αποτέλεσμα αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό καθώς συνεπάγεται ότι με τη συγκεκριμένη μέθοδο είναι εφικτός ο μαζικός έλεγχος συνθετικών συστατικών, τα οποία θα έχουν την ικανότητα διάσπασης του συμπλόκου. Οι λόγοι που συντελούν στην καταλληλότητα της μεθόδου για αυτό το σκοπό έγκεινται αφενός στην ευαισθησία την οποία εμφανίζει (αύξηση του σήματος μέχρι και πέντε φορές) και αφετέρου στην ειδικότητα και την αξιοπιστία της, όπως έχει δειχθεί και με τα αντίστοιχα πειράματα. Σημαντικό επίσης πλεονέκτημα αποτελεί και η μικρή σχετικά ποσότητα πρωτεϊνης (60-80nM), η οποία απαιτείται. Σύμφωνα με τα δεδομένα που έχουν προκύψει από την παρούσα διπλωματική , το FRET assay συνιστά μία ιδανική μέθοδο για την πραγματοποίηση μαζικού ελέγχου συνθετικών συστατικών, τα οποία θα έχουν την ικανότητα διάσπασης του συμπλόκου geminin-cdt1. Δεδομένης της πολύ ισχυρής αλληλεπίδρασης του συγκεκριμένου συμπλόκου, πραγματοποιήθηκαν μεταλλαγές σε τρία υψηλά συντηρημένα κατάλοιπα της cdt1, τα οποία κατέχουν κυρίαρχο ρόλο στην αλληλεπίδραση με τη geminin, σύμφωνα με κρυσταλλογραφικά δεδομένα (Lee C. et al., 2004). Οι μεταλλαγές αυτές ενδέχεται να συμβάλλουν σε ένα πολύ πιο εύκολα διασπάσιμο σύμπλοκο, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στην ευκολότερη και γρηγορότερη ταυτοποίηση υποψήφιων συνθετικών συστατικών. / The accurate and timely duplication of the genome is vital for cell survival. Mutations rearrangements or loss of chromosomes can be detrimental to a single cell as well as to the whole organism, causing malignant cell growth or death. Origins of replication are licensed by a multi-subunit complex (pre-replicative complex: pre-RC) during G1 (Lei M & Tye B.K., 2001). Pre-RC assembly is an ordered, sequential process in which the Origin Recognition Complex (ORC) first binds to each replication origin and then recruits two other proteins: Cdc6 and Cdt1 (Bell S.P. & Dutta A., 2002). These two proteins function synergistically to load the six mini-chromosome maintenance helicase proteins (MCM2-7) onto the pre-RC, establishing the conditions for DNA licensing (Maiorano D. et al., 2000). The prevention of ectopically induced re-replication is accomplished by functionally redundant mechanisms, including sequestration of MCM by Crm1 (Yamaguchi R. & Newport J., 2003), inactivation and export from the nucleus of Cdc6 (Delmolino L.M. et al., 2001; Jiang W. et al., 1999; Pelizon C. et al., 2000) and degradation of Cdt1 (Nishitani H. et al., 2001). Metazoans, have evolved an additional system for preventing re-replication: Geminin, which was originally identified in Xenopus as essential factor to exit from mitosis (McGarry T.J. & Kirschner M.W., 1998), binds tightly to Cdt1 and prevents Cdt1 assembly onto pre-RC (Tada S. et al., 2001; Wohlschlegel J.A. et al., 2000). Licensing system members are misregulated in cancer cells and differential expression of licensing components could be used for the diagnosis and prognosis of cancer (Shreeram S. & Blow J.J., 2003). Over-expression of Cdt1 can predispose cells to a malignant transformation. It has been shown that Cdt1 is consistently over-expressed in cancer cell lines at both the protein and RNA level (Xouri G. et al., 2004). Moreover, Cdt1 protein is highly expressed in cases of human colon cancer and primary human lung carcinomas (Bravou V. et al., 2005; Karakaidos P. et al., 2004). Similarly, Geminin is also over-expressed in colon carcinomas and its expression levels were directly related to the cellular proliferation index in proliferating malignant cells (Gonzalez M.A. et al., 2005; Wohlschlegel J.A. et al., 2002). Furthermore, expression of Geminin is considered as an independent indicator of adverse prognosis in cases of invasive breast cancer (Gonzalez M.A. et al., 2004). Given the crucial role of the Geminin-Cdt1 complex in cell cycle regulation and cancer, this complex could serve as target for the discovery and development of novel anti-cancer drugs. This requires the screening of compounds that are capable of disrupting the geminin-cdt1 complex. For that purpose we performed a HTP (high-throughput)-compatible assay, called FRET-assay. The acronym FRET stands for Fluorescence Resonance Energy transfer. The principle of the assay is based on the radiationless transfer of energy from an excited donor fluorophore (Europium Cryptate) to a suitable acceptor fluorophore (XL665). The first step was the expression and purification of the geminin-cdt1 complex. The complex was expressed by using E. coli bacterial cells and purified by metal affinity chromatography on a Ni+2 column. As soon as the complex was ready to use, we next tried to investigate whether the formation of the complex was detectable by using the FRET assay. Indeed, at the complex concentration of 60nM and 80nM, the signal was about 5 times above background. This was a first indication that the Geminin-Cdt1 complex can be used successfully for energy transfer based assays. Given the very high binding affinity of the two proteins (Lee C. et al., 2004), it could be quite unlikely to find a compound that can disrupt the complex. To overcome that obstacle, three single mutations were made at the highly conserved Geminin-contacting residues of hCdt1, Y170, F173 and L176. The mutation of these residues to alanine can possibly provide a more easily disruptable complex, which could be of importance concerning the faster and easier identification of any candidate compounds. Our data suggest that hGeminin-Cdt1 complex can be considered as a promising target for compound screening. Given the high importance of Geminin-Cdt1 balance for maintaining genomic stability integrity and that both proteins have been correlated with cases of cancer, that screening could hopefully lead to the discovery and development of lead compounds towards anti-cancer drugs.

Στην παρούσα διατριβή μελετάται η σύμφωνη αλληλεπίδραση ημιαγώγιμων νανοδομών με ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Κατά την αλληλεπίδραση αυτή μπορούν να προκύψουν ενδιαφέροντα φαινόμενα, με αρκετές τεχνολογικές εφαρμογές τόσο στο άμεσο όσο και στο προσεχές μέλλον. Οι σημαντικότερες από αυτές παρατηρούνται στη κβαντική τεχνολογία, στους κβαντικούς υπολογιστές και στις οπτικές επικοινωνίες δεδομένων. / In the present thesis is studied coherent interaction of semiconductor nanostructures with electromagnetic fields. Out of this interaction can result several interesting phenomena and this could be potentially useful in several areas of modern optical and quantum technology, such as quantum computers and optical communications.