Ο σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η βελτιστοποίηση της απόδοσης των επιταξιακών ηλιακών κυττάρων τύπου n+ p p+, ως προς τον πάχος της p περιοχής. Αναπτύχθηκε ένα 3D μοντέλο αυτού του τύπου πολυκρυσταλλικού πυριτίου και έγινε ανάλυση των φωτοβολταϊκών παραμέτρων αυτού. Για να έχουμε διαφορετικού μεγέθους κρυσταλλικών κόκκων κύτταρα χρησιμοποιήθηκαν πλακέτες από την βάση, την μέση και την κορυφή της κρυσταλλικής κολώνας βελτιωμένης ποιότητας μεταλλουργικού πυριτίου (UMG) πάνω στις οποίες έχει αναπτυχθεί λεπτό ή παχύ επιταξιακό στρώμα. / Thiw essay is about the optimization of the performance of the n+pp+ type epitaxial solar cells. The parameter that was optimized, is the thikness of the p area.

Τόσο τα βλαστικά όσο και τα προγονικά κύτταρα συντονίζουν τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση για να δώσουν γένεση στον κατάλληλο αριθμό λειτουργικά εξειδικευμένων κυττάρων κατά την οργανογένεση. Διαφορετικές πειραματικές προσεγγίσεις ανέδειξαν τον ρόλο της πρωτεΐνης Geminin στη διατήρηση των προγονικών κυττάρων, τη συμμετοχή της στις αποφάσεις καθορισμού της αναπτυξιακής τους τύχης αλλά και την συμβολή της στην οργανογένεση. Αν και ο ακριβής μηχανισμός δεν είναι ξεκάθαρος, η Geminin φαίνεται να επηρεάζει την κατεύθυνση του πολλαπλασιασμού έναντι της διαφοροποίησης. Για να διαλευκανθεί ο ρόλος της Geminin in vivo στην κυτταρική διαίρεση και διαφοροποίηση των προγονικών κυττάρων, δημιουργήθηκαν ποντίκια που στερούνται την έκφραση της Geminin ειδικά στα κύτταρα της λεμφοειδούς σειράς μέσω Cre ανασυνδυασμού. Προηγούμενες μελέτες έδειξαν ότι η απουσία της Geminin έχει ελάχιστες επιπτώσεις στην ανάπτυξη και διαφοροποίηση των θυμοκυττάρων ενώ τα ώριμα περιφερειακά Τ κύτταρα που δεν εκφράζουν Geminin εμφανίζουν πολλές επιπτώσεις στον πολλαπλασιασμό μετά από in vitro ενεργοποίηση. Τα φυσικά φονικά κύτταρα (Natural Killer Cells) αναπτύσσονται στο μυελό των οστών από κοινά αρχέγονα κύτταρα και καθορίζονται από την ικανότητά τους να σκοτώνουν καρκινικούς στόχους χωρίς προηγούμενη ενεργοποίηση. Τα κύτταρα αυτά παίζουν σημαντικό ρόλο στις μη ειδικές αποκρίσεις και πέρα από την ισχυρή κυτταροτοξική δράση έναντι ευαίσθητων κυττάρων-στόχων χαρακτηρίζονται από την ικανότητα να απελευθερώνουν διάφορες κυτταροκίνες αποκρινόμενα άμεσα σε ενδοκυτταρικές μολύνσεις. Επιπρόσθετα, αποτελούν έναν κρίσιμο κυτταρικό πληθυσμό για την προστασία των ιικών μολύνσεων, καθώς αναγνωρίζουν με ειδικό τρόπο ιικά μολυσμένα κύτταρα και τα σκοτώνουν απευθείας. Για τους λόγους αυτούς παρουσιάζει ενδιαφέρον ο έλεγχος των τυχόν επιπτώσεων της απουσίας της Geminin στα ΝΚ κύτταρα. Με βασικό πειραματικό εργαλείο την κυτταρομετρία ροής, μελετήσαμε την αναπτυξιακή πορεία των φυσικών φονικών κυττάρων απουσία της Geminin. Σε κυτταρικά εναιωρήματα από σπλήνα και μυελό των οστών από Fl/koCD2Cre και Fl/WT πειραματόζωα, NK1.1+TCRβ- ΝΚ κύτταρα αναλύονται με κυτταρομετρία ροής για τον έλεγχο της έκφρασης μορίων-δεικτών των ώριμων ΝΚ κυττάρων. / The interplay of proliferation and differentiation is essential for normal development and organogenesis. Stem cells as wells as progenitor cells coordinate these cellular decisions to give rise to the appropriate number of differentiated cells with specific function. Geminin was identified through two parallel lines of investigation as both a regulator of DNA replication and a regulator of differentiation of neural cells. In order to address the in vivo role of Geminin in regulating progenitor cell self-renewal and differentiation decisions in different cellular systems, have been generated mice that allow the conditional inactivation of the mouse Geminin gene in cells giving rise to the lymphoid lineage. Natural Killer Cells are lymphocytes of the innate immunity with effector function such as perforin-dependent cytotoxicity and interferon-γ secretion. Several lines of evidence implicate them in the early control of virus infection, in tumor immunoserveillance and in the regulation of immune responses. Mature NK cells express a wide variety of cell surface receptors that enable them to recognize targets expressing low surface amounts of major histocompatibility complex class I molecules or high surface amounts of molecules induced by stress or microbial molecules. NK cells generation occurs in the bone marrow from hematopoietic stem cells. In this study, we shed light to the in vivo role of Geminin in the development and differentiation of Natural Killer Cells. Cell suspensions from bone marrow and spleen from Fl/koCD2Cre mice that lack Geminin expression in the lymphoid lineage and Fl/WT mice that serves as controls were analyzed with flow cytometry. NK1.1+TCRβ- ΝΚ cells were analysed for surface receptors, markers of mature NK cells.

Τα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας (Neural Crest Cells - NCCs) αποτελούν έναν πολυδύναμο, μεταναστευτικό πληθυσμός βλαστικών κυττάρων τα οποία δίνουν γένεση σε μια πληθώρα κυτταρικών τύπων κατά την ανάπτυξη των σπονδυλωτών, συμπεριλαμβανομένων των νευρώνων και των νευρογλοιακών κυττάρων του περιφερικού νευρικού συστήματος (ΠΝΣ). Η δημιουργία των κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας πραγματοποιείται στο στάδιο της γαστριδίωσης μετά την επαγωγή της νευρικής πλάκας. Οι διαδικασίες αυτές επηρεάζονται από σηματοδοτικά μονοπάτια στα οποία εμπλέκονται τόσο μεταγραφικοί παράγοντες όσο και επιγενετικοί τροποποιητές . Το Εντερικό Νευρικό Σύστημα (ΕΝΣ), προέρχεται από τα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας της αυχενικής και της ιερής μοίρας και ελέγχει την ομαλή λειτουργία της γαστρεντερικής οδού. Τα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας της αυχενικής μοίρας αποικίζουν ολόκληρο τον εντερικό σωλήνα και δίνουν γένεση στο ΕΝΣ ξεκινώντας από την 9η εμβρυική ημέρα. Η δημιουργία ενός πλήρως λειτουργικού ΕΝΣ εξαρτάται από την ικανότητα μετανάστευσης, πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης των NCCs. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της έκφρασης γονιδίων που ελέγχουν τον πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση τόσο των πρόδρομων κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας όσο και των NCCs που έχουν δεσμευτεί προς εντερική μοίρα σε έμβρυα μυός απουσία της πρωτεΐνης Geminin. Η Geminin είναι μια πρωτεΐνη που έχει δειχθεί να επηρεάζει την ισορροπία μεταξύ αυτο-ανανέωσης και διαφοροποίησης, μέσω της αλληλεπίδρασης της με μεταγραφικούς παράγοντες και πρωτεΐνες αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης. Με σκοπό να διερευνήσουμε τον in vivo ρόλο της Geminin στα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας, δημιουργήσαμε διαγονιδιακούς μύες από τους οποίους αδρανοποιήσαμε το γονίδιο της Geminin ειδικά στα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας. Τα αποτελέσματα μας έδειξαν ότι η απουσία της Geminin από τα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας, οδηγεί στη δημιουργία εμβρύων με μορφολογικές αλλοιώσεις κατά τα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης ενώ σε μεταγενέστερα αναπτυξιακά στάδια χαρακτηρίζονται από σοβαρές κρανιοπροσωπικές δυσμορφίες. Επιπλέον, η ιστοειδική αδρανοποίηση της Geminin οδήγησε σε απορρύθμιση των επιπέδων έκφρασης γονιδίων που επηρεάζουν τόσο την επαγωγή όσο και τη μετανάστευση των NCCs (mChd7, mSnail2, mTwist2,mFoxD3) κατά την 10.5η εμβρυική ημέρα. Μελέτη του κυτταρικού κύκλου των εντερικών κυττάρων νευρικής ακρολοφίας έδειξε ότι η αποσιώπηση της Geminin διαταράσσει το προφίλ του κυτταρικού τους κύκλου καθώς τα κύτταρα αυτά «μπλοκάρουν» κατά τη μετάβαση από την G2 στη Μ φάση (E9.5). Συμπερασματικά, τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η Geminin συμμετέχει ενεργά στον ρύθμιση της έκφρασης γονιδίων που παίζουν σημαντικό ρόλο στην επαγωγή και τη μετανάστευση των NCCs κατά τα πρώιμα στάδια της εμβρυικής ανάπτυξης (Ε10.5). Τέλος, η Geminin διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στον πολλαπλασιασμό των πρόδρομων κυττάρων του εντερικού νευρικού συστήματος (Ε9.5). / Neural Crest cells (NCCs) comprise a multipotent, migratory cell population that generates a diverse array of cell and tissue types during vertebrate development, including neurons and glial cells of Peripheral Nervous System (PNS). The induction of neural crest specification occurs at the end of gastrulation at the neural plate border initiate an epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) that transforms these stationary cells into migratory cells. These processes are influenced by changes in the expression of transcription factors and epigenetic regulators. The Enteric Nervous System (ENS), is a subdivision of the PNS that controls the function of the gastrointestinal (GI) tract and is derived from the Vagal and Sacral NCCs. The formation of a fully functional ENS depends on the coordinated proliferation and differentiation decisions of NCCs. Vagal NCCs emigrate from the vagal region of the neural tube (somites 1-7), in a rostal to caudal direction and enter the foregut at embryonic day E9-9.5 (in mice), generating the ENS. The formation of a fully functional ENS depends on proliferation and differentiation decisions of NCCs. The aim of our work was to study the expression of genes that control self-renewal decisions and migration ability of the NCCs in mouse embryos in the absence of Geminin. Towards this direction we studied the in vivo role of Geminin in the early stages of NCCs development and in the developing ENS. Geminin is a Protein that has been shown to affect the balance between self-renewal and differentiation through multiple interactions with transcription factors and chromatin remodeling proteins. In order to further elucidate the in vivo role of Geminin in NCCs, we generated transgenic mice lacking Geminin expression specifically in NCCs. We have shown that the deletion of Geminin in NCCs, causes severe morphological and craniofacial malformation during embryonic development. The conditional inactivation of Geminin resulted in the deregulation of various genes that affect the induction and migration of NCCs (mChd7, mSnail2, mTwist2, mFoxD3) at E10.5. Examination of the cell cycle profile of enteric NCCs showed that the deletion of Geminin disrupted the proliferation of NCCs as cells are blocked at the transition from G2 to M phase (E9.5). In conclusion, our results highlight Geminin as an important molecule during the induction and migration of NCCs at the early stages of mouse embryonic development (10.5). Finally, Geminin plays an important role for the proliferation of ENS progenitor cells (E9.5).

Οι βάσεις δεδομένων αποτελούν πλέον επιτακτική ανάγκη στην οργάνωση, αποθήκευση, γρήγορη ανάκτηση δεδομένων, αλλά και στην εξαγωγή συμπερασμάτων μέσα από διαδικασίες στατιστικής επεξεργασίας, στα πλαίσια της αξιοποίησης και επεξεργασίας του τεράστιου όγκου πληροφορίας που ήδη υπάρχει αλλά και εξακολουθεί να παράγεται με εξαιρετικά γρήγορους ρυθμούς, μεταξύ άλλων στην ιατροβιολογική έρευνα και εν προκειμένω στο πεδίο των λήψεων και των μεταμοσχεύσεων αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων. Στη βάση δεδομένων που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε σύμφωνα με το σχεσιακό μοντέλο βάσεων, χρησιμοποιήθηκε λειτουργικό σύστημα Ubuntu 8.04 LTS Server Edition, ο MySQL server 5.0.51b ως το Σύστημα Διαχείρισης της Βάσης (RDBMS), Apache HTTP server edition 2.2.9 ως εξυπηρετητής φιλοξενίας της βάσης για τις ανάγκες πρόσβασης της από το δίκτυο και η εφαρμογή phpMyAdmin και συγκεκριμένα η έκδοση 2.11.7.1, ως το τελικό εργαλείο διαχείρισης της βάσης. Η γλώσσα προγραμματισμού Python επίσης αποτέλεσε σημαντικό εργαλείο για την κατασκευή scripts που χρειάστηκαν, προκειμένου να καταστούν συμβατά και να εισαχθούν στη βάση, τα αρχεία που υπήρχαν καταγεγραμμένα από τις μονάδες λήψεων και μεταμοσχεύσεων αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου του Ρίου Πατρών, αρχεία που αποτέλεσαν το πρωτογενές υλικό δοκιμών της σωστής λειτουργίας της βάσης αλλά και τα δεδομένα για την εξαγωγή στατιστικών συμπερασμάτων με απώτερο σκοπό την βελτιστοποίηση των διαδικασιών φαρμακευτικής κινητοποίησης για την συλλογή των κυττάρων, συλλογής, επεξεργασίας του προϊόντος και μεταμόσχευσης. / The databases constitute nowadays imperative tool for the organization, storage, rapid data recovery and statistical analysis in the field of the modern managing and exploitation of the huge volume of information that already exists and continues to be produced extremely fast. The databases are extremely useful in the management of bioinformation of medicine and biology both in daily diagnostics as well as research. The present study is concentrated in the application of databases in the blood stem cells collections and transplantations. The database was designed and developed according to the relational model databases, the Ubuntu 8.04 LTS Server Edition used as operating system, the MySQL server 5.0.51b as the DataBase Management System (RDBMS), Apache HTTP server edition 2.2.9 as server, hosting the basic access needs through the network and phpMyAdmin version 2.11.7.1, as the final windowed environment, database management tool. The Python programming language was also an important tool for the construction of scripts needed to convert, optimize and import in the database the files that were recorded by blood stem cells collection and transplantation units of the University Hospital of Patras in Rio, records that firstly constituted the raw material for testing the proper functioning of the database and on the other hand, the data for statistical conclusions with a view to the optimization of donor’s pharmaceutical mobilization, the cell collection procedure and the process of the transplantation.

Είναι γνωστό ότι οι απαιτήσεις σε ηλεκτρική ενέργεια συνεχώς αυξάνονται, όπως αυξάνεται και η ανάγκη για παραγωγή όσο το δυνατόν οικονομικότερης και καθαρότερης ενέργειας. Γι’ αυτό τα συστήματα κατανεμημένης παραγωγής διαδραματίζουν όλο και σημαντικότερο ρόλο για τον ενεργειακό μηχανικό. Μία τεχνολογία που συνεχώς κερδίζει έδαφος είναι αυτή των κυττάρων καυσίμου (fuel cells). Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη λειτουργία των fuel cells, παρουσιάζοντας τις βασικές αρχές λειτουργίας τους, παραθέτοντας ένα εγχειρίδιο χρήσης μιας βιομηχανικής εφαρμογής (βασισμένο στο αυθεντικό manual της εταιρίας) και μελετά τη μεταβατική συμπεριφορά της εφαρμογής αυτής με πειραματικό τρόπο. Στο πρώτο κομμάτι της εργασίας παρουσιάζονται οι βασικές αρχές λειτουργίας των fuel cells. Υδρογόνο και οξυγόνο χρησιμοποιούνται ως είσοδοι και στην έξοδο του κυττάρου έχουμε ρεύμα και νερό. Η χρήση του υδρογόνου ως καύσιμο αναμένεται να επεκταθεί πολύ στο μέλλον λόγω του ότι είναι πρακτικά ανεξάντλητο, αν και οι τρόποι παραγωγής του είναι ακόμα υπό συνεχή προσπάθεια βελτιστοποίησης. Τα κύτταρα καυσίμου είναι μια καθαρή πηγή ενέργειας, αφού έχει θεωρητικά μηδενικές εκπομπές ρύπων, ενώ ο βαθμός απόδοσής τους είναι μεγαλύτερος από αυτόν των μηχανών εσωτερικής καύσης. Επίσης, είναι γενικά απλές κατασκευές, με μικρές εκπομπές θορύβου και γενικά η λειτουργία τους δεν εξαρτάται ιδιαίτερα από τις γεωγραφικές συνθήκες. Όλοι αυτοί οι λόγοι τα καθιστούν ιδανικά για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών σε φορητές εφαρμογές, στην ηλεκτρική αυτοκίνηση και φυσικά ως μέρος των συστημάτων κατανεμημένης παραγωγής. Το κύριο μειονέκτημα των κυττάρων καυσίμου είναι το κόστος τους, που ως τώρα δυσκολεύει την παραγωγή βιομηχανικών εφαρμογών ευρείας χρήσης. Επίσης, οι απαιτήσεις ασφάλειας που αφορούν στο πεπιεσμένο υδρογόνο είναι ένα ακόμα θέμα που χρίζει προσοχής και μελέτης. Η βιομηχανική εφαρμογή που χρησιμοποιήθηκε για το πειραματικό μέρος της εργασίας είναι το Nexa Power Module της εταιρίας Ballard. Αυτή είναι μία μονάδα παραγωγής DC ισχύος, που χρησιμοποιεί μία συστοιχία κυττάρων καυσίμου τεχνολογίας ΡΕΜ (Proton Exchange Membrane). Αυτή είναι η πιο απλή και διαδεδομένη κατηγορία fuel cells. Στην παρούσα εργασία παρατίθεται ένα εγχειρίδιο χρήσης της συγκεκριμένης μονάδας. Περιγράφονται αναλυτικά ο σχεδιασμός και η λειτουργία της, ενώ παρέχονται τεχνικές διευκρινήσεις, χαρακτηριστικά λειτουργίας, καθώς και οι απαραίτητοι κανόνες ασφάλειας που πρέπει να τηρούνται. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στο κομμάτι της ασφάλειας. Το υδρογόνο αν βρεθεί σε μεγάλες συγκεντρώσεις μπορεί να δεσμεύσει το οξυγόνο του αέρα και να προκαλέσει ασφυξία, ενώ είναι αναφλέξιμο και εκρηκτικό. Είναι συνεπώς ένα επικίνδυνο αέριο (ειδικά όταν βρίσκεται σε πεπιεσμένη μορφή) και η χρήση του απαιτεί πείρα και μεγάλη προσοχή. Το εγχειρίδιο αυτό αποτελεί ένα πολύ καλό εργαλείο για την πλήρη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας ενός ολοκληρωμένου συστήματος παραγωγής ενέργειας με κύτταρα καυσίμου, καθώς περιγράφει με λεπτομέρεια τη λειτουργία όλων των βοηθητικών υποσυστημάτων που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία μιας κυψέλης υδρογόνου. Επίσης συνίσταται η ανάγνωσή του για τη χρήση στο εργαστήριο από μελλοντικούς ερευνητές. Το τελευταίο κομμάτι της εργασίας είναι η πειραματική μελέτη της μεταβατικής απόκρισης του Nexa Power Module. Μετρήθηκαν οι χρόνοι ανάληψης και απόρριψης φορτίου για διαφορετικές τιμές φορτίων και θερμοκρασίας λειτουργίας. Τα παρακάτω διαγράμματα παρατίθενται ενδεικτικά και δείχνουν τη μορφή των αποτελεσμάτων για την ανάληψη φορτίου. Από τις μετρήσεις φάνηκε ότι η μεταβατική απόκριση της μονάδας εξαρτάται σε σημαντικό βαθμό από τη θερμοκρασία. Επίσης, σημαντική είναι και η εξάρτηση της απόκρισης της μονάδας από το μέγεθος του φορτίου που αυτή αναλαμβάνει ή απορρίπτει. Η ικανότητα των κυττάρων καυσίμου να αποκρίνονται με ταχύτητα και αξιοπιστία σε μεταβολές φορτίων είναι απαραίτητη για τη μελλοντική χρήση τους, τόσο σε φορητές εφαρμογές όσο και ως μέρη των συστημάτων κατανεμημένης παραγωγής. Συνεπώς τα συμπεράσματα αυτά είναι πολύ σημαντικά και πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό συστημάτων με κύτταρα καυσίμου. / It is well known that the demands for electrical power are constantly increasing as well as the need for cheap and clean energy sources. This is why Distributed Generation has become a very important field of electric engineering. Fuel Cells, as a part of DG technologies, are constantly gaining ground and have known great development through the last two decades. This essay studies fuel cell operation attributes in three chapters. In the first one, the basic working principles of fuel cell technology are presented. The second chapter includes a user’s manual of an integrated fuel cell system and the third is an experimental study of the transient response of this system. In the first chapter of this essay, basic working principles of fuel cell technology are presented. Hydrogen and oxygen are the inputs of a fuel cell system and electrical current and water are the outputs. The usage of hydrogen as fuel is expected to expand in the future because it’s a practically infinite source, even though its production procedures are yet to be improved. Fuel cell systems are a clean energy source since they have theoretically zero emissions, while their efficiency is greater than combustion engines. Also, they are constructions of great simplicity, with low noise emissions and their operation is not affected by geographic factors. All these reasons make fuel cell systems ideal as an energy source on portable devices, vehicular applications and of course as a part of DG systems. The main disadvantage of fuel cells is their cost that still holds back the production of commercial use applications. Also, safety matters that mainly concern compressed hydrogen, should be examined. The commercial application that was used for the experimental study of the essay is Ballard Nexa Power Module. This is an integrated system that provides unregulated DC power and uses a PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cell stack. PEM fuel cells are the simplest and most well known fuel cell systems. In this essay a user’s manual for this application is included. This manual describes system design and operation. It provides technical product specifications, performance characteristics and interface requirements for installation and operation. Important safety information is also included. Special attention should be paid on the safety part. Hydrogen met in large concentrations, can displace oxygen in the air and cause asphyxia, while it’s flammable and explosive. Thus, it’s a very dangerous gas (especially in compressed form) and its use requires experience and great attention. This manual is very useful for the reader to understand the way an integrated fuel cell system works, since it describes in detail the operation of all subsystems required for a fuel cell stack to work with efficiency and safety. Future operators are advised to review its contents before operating Nexa Power Module in the lab. The last chapter of this essay includes the experimental study of Nexa Power Module transient response. The time needed by the module to support and reject a load was measured for different loads and several values of stack’s temperature. The figures that follow are presented indicatively and show the form of the results for load support. The results showed that the system’s transient response is very much affected by operation temperature. Also, the response is related to the load that the stack will support or reject. Fuel cell systems’ ability to respond fast and reliably to load changes is critical for their future use, especially for portable applications or parts of distributed generation systems. Consequently, these results are of great importance and should be examined when designing a fuel cell system.

- / -

Η χρήση ενδοφλέβιων καθετήρων είναι πλέον συνώνυμη με τις λοιμώξεις που προκαλούνται από στελέχη S. epidermidis. Η ικανότητα του συγκεκριμένου μικροοργανισμού να σχηματίζει βιομεμβράνες σχετίζεται άμεσα με την παθογένειά του. Ορισμένες ερευνητικές ομάδες έχουν περιγράψει κάποιους από τους μηχανισμούς σχηματισμού βιομεμβράνης καθώς και μόρια που συμμετέχουν σε αυτούς. Η ερευνητική μας ομάδα έχει απομονώσει ένα όξινο, θειωμένο πολυσακχαρίτη (20-kDa PS ή PS) ο οποίος φαίνεται να είναι ο κύριος αντιγονικός καθοριστής της εξωκυττάριας βλεννώδους στιβάδας του S. epidermidis. Αντισώματα έναντι αυτού του πολυσακχαρίτη έχει δειχθεί ότι προστατεύουν από σταφυλοκοκκική κερατίτιδα, από νεογνική βακτηριαιμία ενώ ταυτόχρονα διαχωρίζουν τα στελέχη S. epidermidis από τους υπόλοιπους πηκτάση-αρνητικούς σταφυλοκόκκους. Ένας από τους κύριους στόχους της παρούσας διατριβής ήταν η διερεύνηση του ρόλου του PS στην προσκόλληση του S. epidermidis σε ενδοθηλιακά κύτταρα. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκαν ένα πρότυπο στέλεχος S. epidermidis που παράγει τον PS (ΑΤCC35983) και ένα κλινικό στέλεχος το οποίο έχει δειχθεί ότι δεν παράγει τον συγκεκριμένο πολυσακχαρίτη. Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν δείχνουν ότι ο PS διευκολύνει την προσκόλληση του S. epidermidis στα ενδοθηλιακά κύτταρα με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Παρά το γεγονός ότι ο ακριβής μηχανισμός προσκόλλησης δεν έχει βρεθεί, εντούτοις μπορεί να συσχετισθεί με το μηχανισμό πρόσδεσης των σταφυλοκόκκων μέσω των αλυσίδων γλυκοσαμινογλυκανών στα στελέχη που παράγουν τον πολυσακχαρίτη. Σε ό,τι αφορά τα στελέχη που δεν παράγουν τον PS ο προαναφερόμενος μηχανισμός συμμετέχει μερικώς στην προσκόλληση του S. epidermidis. Ο δεύτερος στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί κατά πόσο μεταβάλλεται η έκφραση ορισμένων μακρομορίων του εξωκυττάριου χώρου διότι είναι γνωστό ότι οι πρωτεογλυκάνες της κυτταρικής επιφάνειας συμμετέχουν στην προσκόλληση του S. epidermidis σε ενδοθηλιακά κύτταρα. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα στελέχη S. epidermidis που διέφεραν τόσο ως προς το φαινότυπο όσο και ως προς τον γονότυπο. Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν έδειξαν ότι δεν υπάρχουν σημαντικές μεταβολές στην έκφραση των δύο κύριων πρωτεογλυκανών των ενδοθηλιακών κυττάρων, συνδεκάνης-1 και γλυπικάνης-1, σε κανένα από τα χρονικά διαστήματα που χρησιμοποιήθηκαν. Εντούτοις, τα αποτελέσματα δεν μπορούν να αποκλείσουν τη λειτουργία των πρωτεογλυκανων 202 ως γέφυρες που διευκολύνουν την πρόσδεση και τη μετέπειτα είσοδο του S. epidermidis στα ενδοθηλιακά κύτταρα. Έχει δειχθεί ότι το ενδοθήλιο διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε περιπτώσεις λοιμώξεων καθώς πραγματοποιείται ενεργοποίηση της έκφρασης ενός ευρέως φάσματος μορίων προσκόλλησης και εξωκυττάριου χώρου. Στην παρούσα μελέτη διερευνήθηκαν και αξιολογήθηκαν τα ειδικά προφίλ έκφρασης τέτοιων μορίων μέσω Real-Time PCR, ELISA, ανοσοφθορισμού και ζυμογραφίας. Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν δείχνουν ότι αν και η γενική απόκριση των ενδοθηλιακών κυττάρων σε περιπτώσεις λοιμώξεων με στελέχη S. epidermidis είναι να αποικοδομήσουν τον εξωκυττάριο χώρο, τα γονίδια που ενεργοποιούνται είναι διαφορετικά και έχουν σχέση με τα στελέχη που χρησιμοποιούνται. Φαίνεται ότι τα ενδοθηλιακά κύτταρα προσπαθούν να μειώσουν τη συνοχή του εξωκυττάριου χώρου έτσι ώστε να διευκολύνουν την μετακίνηση ουδετεροφίλων στο σημείο της λοίμωξης. Μελλοντικές μελέτες στις οποίες θα χρησιμοποιηθούν γενετικά τροποποιημένα βακτηριακά στελέχη σε συν-καλλιέργειες ενδοθηλιακών κυττάρων με μακροφάγα ή μονοκύτταρα θα διευκρινήσουν τις αλληλεπιδράσεις που πραγματοποιούνται in vivo. / The use of intravenous catheters and other medical implanted devices is synonymous to Staphylococcus epidermidis infections. The ability of the specific microorganism to cause infections is directly related to its ability to form biofilms. Some of the mechanisms and molecules participating in the formation of biofilm have been elucidated. Our research group has isolated an acidic, sulfated polysaccharide (20-kDa PS or PS) that appear to be the main antigenic component of S. epidermidis extracellular mucous layer. Antibodies against this polysaccharide protect from staphylococcal keratitis, neonate bacteremia and discriminate S. epidermidis strains from other CoNS. In the present dissertation one of the major goals was to evaluate the role of PS in S. epidermidis’ adherence to human endothelial cells. A PS reference strain (ATCC35983) and a non-PS producing clinical strain were used. Results obtained showed that PS facilitates S. epidermidis’ adherence to endothelial cells in a dose dependent manner. Although the fine mechanism for such a binding is not as yet clear, it may be correlated with the staphylococcal binding through glycasaminoglycan chains at least for the strains that produce this polysaccharide. As long as the non-PS producing strains are concerned the involvement of the above mentioned mechanism has partial contribution to S. epidermidis adherence. Considering that cell surface proteoglycans are involved in S. epidermidis adherence to endothelial cells, the second major goal of this study was to examine whether gene expression of certain matrix biomacromolecules is modified in S. epidermidis infected endothelial cells as compared to non-infected ones. Four different phenotypically and genotypically strains were used. Results show no significant difference in expression of two main cell-surface proteoglycans, syndecan-1 and glypican-1, in all time points and for all strains used. These results, however, cannot exclude that proteoglycans may be the bridge facilitating S. epidermidis adherence and subsequently invasion to endothelial cells. It has been established that endothelium plays a crucial role in inflammation. This is achieved by the consequent expression of a wide variety of adhesion and extracellular matrix molecules. In the present study, the specific expression profile of such molecules was also evaluated using Real-Time PCR, ELISA, immunofluorescence and zymography. Obtained results indicate that, even though the general reaction of endothelial cells is to disintegrate the structure of the extracellular matrix, the genes activated are different with respect to the 204 strains that were used. It seems that the endothelial cells’ effort to decrease the extracellular matrix cohesion is a way to facilitate migration of macrophages at the site of infection. Future studies using genetically modified bacterial strains in cocultures of endothelial cells with macrophages or monocytes will elucidate the interactions that actually happen in vivo.

- / -

Λόγω της ιδιότητάς τους να ελέγχουν τον κυτταρικό κύκλο οι CDKs έχουν προταθεί ως μοριακοί στόχοι για την ανάπτυξη αντινεοπλασματικών φαρμάκων. Σε πολλούς τύπους καρκίνου έχει παρατηρηθεί απορρύθμιση της λειτουργίας ή μεταλλάξεις στις CDKs. Μεταξύ των CDKs, η CDK1 διαδραματίζει ιδιαίτερο ρόλο μιας και είναι επαρκής για να οδηγήσει τον κυτταρικό κύκλο. Πρόσφατα η ερευνητική μας ομάδα συνέθεσε την ένωση FM-100 (2-(αιθοξυκαρβονυλο)-9-χλωρο-πυρρολο[2,3-a]καρβαζόλιο) με εκλεκτική δράση στη CDK1 (IC50 15 μΜ για το σύμπλοκο CDK1/κυκλίνη B). Στην παρούσα μελέτη έγινε αποτίμηση της βιολογικής δραστικότητας νέων πυρρολοκαρβαζολικών ενώσεων με δομή παραπλήσια του FM-100 με σκοπό την ανακάλυψη ισχυρότερων αναστολέων και ελέχθηκε η δραστικότητά τους σε καρκινικές κυτταρικές σειρές in vitro. Από τα ανάλογα που ελέγχθηκαν δύο, τα SS-261Β και SS263, εμφάνισαν αυξημένη ικανότητα αναστολής της CDK1 σε σχέση με την αρχική ένωση FM-100. Η ισχυρότερη από αυτές (SS-261Β, IC50 194nΜ) μελετήθηκε σε πέντε καρκινικές σειρές. Η SS-261Β δεν είχε καμία επίδραση στο πολλαπλασιασμό λευχαιμικών κυττάρων (Κ562), ενώ στα MCF-7 (κύτταρα καρκίνου του μαστού) η SS-261Β είχε ανασταλτική δράση στον πολλαπλασιασμό η οποία ήταν εμφανής μόνο στη μεγαλύτερη συγκέντρωση που χρησιμοποιήθηκε ο αναστολέας (10μΜ). Στη σειρά HeLa (καρκινικά κύτταρα τραχήλου μήτρας) και CaCo2 (καρκινικά κύτταρα γαστρενετρικού) η SS-261Β προκάλεσε μικρότερη αναστολή (25-30%). Μεγαλύτερη αντιμιτογόνο δράση παρουσίαση η ένωση στα PC-3 (προστατικά καρκινικά κύτταρα). Αξίζει να σημειωθεί ότι η ένωση SS-261Β είχε περιορισμένη δράση σε φυσιολογικά προστατικά επιθηλιακά κύτταρα. Παράλληλα, στα PC-3 η SS-261Β προκάλεσε μια δοσοεξαρτώμενη αύξηση της ενεργότητας της κασπάσης-3 σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες του 10μΜ, ενδεικτική της ικανότητάς της να προάγει την απόπτωση σε αυτά τα κύτταρα. Κάτι τέτοιο δεν παρατηρήθηκε στα HeLa. Συμπερασματικά, η ένωση SS-261Β έχει βελτιωμένες ιδιότητες σε σχέση με την FM-100, παρουσιάζει ανασταλτική δράση στο πολλαπλασιασμό καρκινικών κυττάρων, ενώ ταυτόχρονα διεγήρει την απόπτωση σε καρκινικά κύτταρα του προστάτη in vitro. / Cyclin-dependent kinases (CDKs) have been proposed as molecular targets for anti-tumour drug development due to their ability to regulate cell cycle. In many types of cancers, deregulated expression of CDKs or mutations in CDKs have been reported. Among CDKs, CDK1 is unique, as activation of this kinase is sufficient to drive cell proliferation. Recently, our research group synthesized FM-100 (ethyl 9-chloro-1H-pyrrolo[2,3-alpha]carbazole-2-carboxylate), a compound with selective inhibitory action on CDK1 (IC50 15 μΜ for the CDK1/cyclin B complex). In the present study we evaluated the biological activity of several new pyrrolocarbazole derivatives with structures similar to that of FM-100, in order to identify more potent CDK1 inhibitors. In addition, we tested the ability of the newly synthesized FM-100 analogues to inhibit cell proliferation and survival in cancer cell lines in vitro. Only two of the tested compounds, SS-261Β and SS263, exhibited a greater inhibitory action on CDK1 activity compared to the parent compound (FM-100). The most potent of the two SS-261Β had an IC50 of 194nΜ and was further studied in cell-based assays. SS-261Β had no effect on the proliferation of leukemic cells (Κ562), while SS-261B inhibited MCF-7 (breast cancer cell line) growth only at the highest concentration used (10μΜ). In HeLa (cervical cancer cell line) and CaCo2 cells (colon cancer cell line) SS-261Β had only a modest effect, reducing proliferation by 25-30%. SS-261B had a more pronounced effect on PC-3 cells (prostate cancer cell line). It should be noted that SS-261Β also exhibited anti-mitogenic effects in normal prostate epithelial cells. In a different series of experiments we observed that SS-261B dose-dependently increased caspace-3 activity in PC-3 cells when used at concentrations over 10μΜ, suggesting that it is capable of promoting apoptosis in this cell line. In summary, SS-261Β exhibits an improved profile for CDK1 inhibition compared to FM-100, exerts anti-proliferative effects in several tumour cell lines while it also inhibits survival of prostate cancer cells in vitro.

Τα stem κύτταρα είναι ένας υποπληθυσμός κυττάρων με δύο κύριες ιδιότητες: αυτοανανέωση και διαφοροποίηση. Τα stem κύτταρα διαμένουν σε ένα εξειδικευμένο μικροπεριβάλλον, την φωλεά, η οποία παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ της αυτοανανέωσης και της διαφοροποίησης. Τελευταία δεδομένα εισηγούνται ότι ο καρκίνος αναπτύσσεται από ένα υποσύνολο κυττάρων με ιδιότητες ανάλογες αυτών των φυσιολογικών stem κυττάρων. Τα κύτταρα αυτά αποκαλούνται καρκινικά stem κύτταρα. Η θεωρία των καρκίνικών stem κυττάρων υποστηρίζει ότι τα καρκινικά stem κύτταρα εγκαινιάζουν και συντηρούν την ανάπτυξη και εξέλιξη του όγκου, ευθύνονται για την κυτταρική ετερογένεια των καρκίνικών κυττάρων του όγκου, είναι υπεύθυνα για τις μεταστάσεις και παραμένουν στους ασθενείς παρά τη χρήση των συμβατικών χημειοθεραπευτικών παραγόντων. Πρόσφατα δεδομένα πιστοποιούν την ύπαρξη καρκινικών stem κυττάρων στην ωοθήκη. / Stem cells are a subpopulation of cells with two key properties: self-renewal and differentiation. Stem cells reside in a specialized microenvironment, i.e. niche, which plays an important role in the balance between self-renewal and differentiation. Recent data suggest that cancer develops from a subset of cells with properties similar to those of normal stem cells. These cells are called cancer stem cells. Cancer stem cell hypothesis suggest that cancer stem cells initiate and preserve the growth of tumor, they are responsible for cellular heterogeneity and metastasis of tumor and they are, finally, drug-resistant.Latest data suggest the presence of cancer stem cells in the ovary.