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Die Homöostase wird maßgeblich durch die Niere, bestehend aus Millionen funktioneller Untereinheiten, den Nephronen, aufrechtherhalten. Chronisch geschädigte Nephrone führen zur Entwicklung einer terminalen Nierenerkrankung (TNE). Die Erzeugung renaler Zellen aus humanen pluripotenten Stammzellen (hPSCs) stellt eine vielversprechende Strategie zur regenerativen Therapie und Behandlung von TNE dar. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Protokoll zur Differenzierung von renalen Vorläufern (RV) aus hPSCs entwickelt, welches nephronale Zelltypen und Strukturen in vitro und ex vivo erzeugte. Eine selektierte Kombination von Faktoren wurde in diesem 8-Tage-Protokoll genutzt, um die schrittweise Differenzierung der hPSCs zu lenken, indem die embryonale Organogenese der Niere abgebildet wurde. Am Tag 6 der Differenzierung konnten SIX2+/CITED1+ Zellen des metanephrischen Mesenchyms und HOXB7+/GRHL2+ Zellen, welche auf Vorläufer der Ureterknospe hindeuten, nachgewiesen werden. Diese entwickelten sich am Tag 8 weiter zu LGR5+/JAG1+/WT1+ renalen Vesikelzellen. Weiterführende Kultivierung in drei verschiedenen induktiven Medien führte zu WT1+/PODXL+/SYNPO+ Podozytenvorläufern, PDGFRß+/DESMIN+/αSMA+ Mesangialzellen und epithelialen Zellen des proximalen und distalen Tubulus sowie des Sammelrohrs. Außerdem bildeten die Tag-8-Vorläuferzellen spontan 3D renale Organoide aus. Die RV induzierten tubuläre Strukturen an einer Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche und integrierten sich in embryonale Nierenaggregate. Zusammenfassend konnte demnach ein Protokoll entwickelt werden, welches entstehenden Nephronen ähnliche RV generierte, die innerhalb von 14 Tagen in spezialisierte nephronale Zelltypen differenzierten. Diese einfache Methode, um renale Zellen aus einem gemeinsamen Vorläuferpool in einer 2D -Kultur zu erzeugen, schafft die Grundlage für eine Produktion im größeren Maßstab, sowie für Modellsysteme in toxikologischen Untersuchungen oder Zelltherapien. / Kidneys are the central organ for homeostasis for our body systems and composed of around a million functional units, the nephrons. Chronically damaged nephrons deteriorate progressively towards end stage renal disease (ESRD), owing to the limited regenerative capacity of adult mammalian kidneys. The generation of renal cells from human pluripotent stem cells (hPSCs) is a promising strategy to develop regenerative therapies for ESRD. In this study, we established a protocol to differentiate hPSCs to renal progenitors (RP), capable of producing nephronal cell types and structures in vitro and ex vivo. An effective combination of factors obtained after intensive screening, was used to create an 8-day-protocol that steered hPSCs to the renal lineage by a step-wise process outlining the embryonic milestones in kidney organogenesis. Six days after growth factor treatment, a mixture of SIX2+/CITED1+ cells representing metanephric mesenchyme and an HOXB7+/GRHL2+ population indicative of ureteric bud progenitors was obtained that developed into LGR5+/JAG1+/WT1+ renal vesicle cells by the day 8. Prolonged cultivation of these day 8 cells in three inductive media resulted in generation of WT1+/PODXL+/SYNPO+ podocyte-precursors, PDGFRß+/DESMIN+/αSMA+-mesangial cells and fractions of proximal, distal and collecting duct tubular epithelial cells in vitro. Moreover, day 8 cells differentiate spontaneously into renal organoids in culture. The hPSC-derived RP gave rise to tubular structures upon culture as a pellet in air-liquid interface and integrated into embryonic kidney re-aggregations. Thus, we demonstrate that our protocol generates RP reminiscent of nascent nephrons, which can be coaxed into specialized nephronal cell types in vitro after 14 days from hPSCs. This simple and rapid method to produce renal cells from a common precursor pool in 2D culture provides the basis for scaled-up production of tailored renal cell types, applicable for drug testing or cell therapies.

Helicobacter pylori ist ein humanpathogenes Bakterium, das den Magen kolonisiert und dadurch eine Immunantwort des Wirts induziert. Statt eine vollständige Eradikation von H. pylori durch die Immunreaktion zu erreichen, kommt es normalerweise zu einer lebenslangen Persistenz des Bakteriums und einer chronischen Infektion. Interessanterweise kommt es infolge einer Infektion zu einer Hochregulation der induzierbaren Stickstoffmonoxid-Synthase (iNOS), aber die zellulären Quellen und zugrundeliegenden Mechanismen von iNOS sind noch nicht vollständig verstanden. Der iNOS-abhängigen Produktion von Stickstoffmonoxid (NO) können sowohl antimikrobielle als auch pathologische Eigenschaften zugeschrieben werden. Daher wurden in der vorliegenden Arbeit iNOS-exprimierende Plasmazellen (PZ) aus der Magenmukosa H. pylori-infizierter Patienten isoliert und phänotypisch, vor allem mittels Durchflusszytometrie und molekularbiologisch hinsichtlich ihres Immunglobulin-Repertoires untersucht. Es wurde erstmals gezeigt, dass mukosale IgA-sezernierende PZ eine der wesentlichen iNOS+ Zelltypen während einer H. pylori-Infektion im Menschen darstellen und zusätzlich wurde ihre intrazelluläre NO-Produktion nachgewiesen. Da iNOS+ PZ in weiteren gastrointestinalen Infektionskrankheiten fehlten, scheint dies kein genereller Phänotyp von PZ der mukosalen Immunabwehr zu sein. Die Analyse der intrazellulären Zytokin-Expression der mukosalen B-Zellpopulationen in H. pylori-Patienten ergab eine Ko-Expression von IFN-γ und TNF-α in iNOS+ memory B-Zellen und eine TNF-α-Expression in iNOS+ PZ, aber nicht in den iNOS− Zellen. Die molekularbiologische Charakterisierung des Immunglobulin-Repertoires von iNOS+ und iNOS− PZ hinsichtlich der VHDJH-Regionen ergab keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich der Isotyp-Verteilungen, der Nutzung der VH- und JH-Segmente, CDRH3-Längen sowie somatischen Mutationen und alle Antikörper zeigten typische Charakteristika einer T-zellabhängigen Affinitätsreifung. / Helicobacter pylori is a human-pathogenic bacterium that colonizes the stomach and thereby initiates host immune response. Instead of a complete eradication of H. pylori by the induced immune response, a lifelong bacterial persistence leads to chronic infections. Interestingly, up-regulation of inducible nitric oxide synthase (iNOS) has been observed in gastric mucosal tissue during the course of H. pylori infection in humans, however the cellular sources and underlying mechanisms of iNOS induction are not fully understood. iNOS-dependent production of nitric oxide (NO) is one of the factors commonly linked to both, anti-microbial immunity and pathology. Therefore, in this thesis iNOS-expressing plasma cells (PCs) in the stomach mucosa of H. pylori-infected patients were isolated and phenotypically analyzed by flow cytometry, as well as screened using molecular techniques regarding their immunoglobuline (Ig) repertoires. For the first time, we identified mucosal IgA-producing PCs as a major iNOS+ cell population during H. pylori infection in humans, and additionally confirmed their intracellular nitric oxide production. Since iNOS+ PCs were not detectable in other gastrointestinal infectious diseases, this reaction does not seem to be a general feature of mucosal PCs under conditions of infection. Additionally, intracellular cytokine expression analyses of mucosal B-lineage cells isolated from H. pylori patients revealed a co-expression of IFN-γ and TNF-α in iNOS+ memory B cells and the expression of TNF-α in iNOS+ PCs, but not in iNOS− cells. Molecular analysis of the Ig repertoire of iNOS+ and iNOS− PCs of the VHDJH regions revealed no significant differences regarding the Ig isotype composition, VH and JH gene family usage, CDRH3 length, and frequency of somatic mutations and all antibodies were characterized by typical properties of T cell-dependent affinity maturation.

Eine seneszente Zelle erfährt proteotoxischen Stress durch einen Prozess, der als “Seneszenz-assoziierter sekretorischer Phänotyp (SASP)” bezeichnet wird. SASP Faktoren involvieren vermehrte Produktion von Cytokinen und Chemokinen, die die Proteinhomöostase stören. Das führt zu Stress im Endoplasmatischen Retikulum (ER), Unfolded Protein Response (UPR) sowie erhöhter Autophagie in seneszenten Zellen. In dieser Arbeit zeigen wir, dass Therapie-induzierte Seneszenz (TIS), ausgelöst durch Adriamycin (ADR) oder Cyclophosphamid (CTX), zu einer erhöhten Expression von Alzheimer-assoziierten Genen führt. Das ist allerdings nur der Fall, wenn TIS mit SASP und Proteotoxizität korreliert. Außerdem zeigen wir, dass transgene Mäuse mit Alzheimer ebenso Eigenschaften von Seneszenz aufweisen. Mutationen in Genen wie Amyloid-Precursor-Protein (APP) und Presenilin 1 (PSEN1) erzeugen nicht nur Alzheimer, sondern verstärken auch Seneszenz. In APPPS1+/- transgenen Mäusen treten seneszente Zellen zusammen mit Amyloid β (Aβ) Plaques auf. Gleichfalls führt die Überexpression von APP in der Neuroblastom Zelllinie SH-SY5Y zu einer Erhöhung von Seneszenz-Markern, einschließlich ER Stress und Autophagie-assoziierten Lysosomen. Diese Beobachtungen implizieren einen Zusammenhang zwischen Seneszenz und Alzheimer. Wir präsentieren Proteotoxizität als gemeinsamen Nenner dieser beiden Pathologien. Allerdings kommen wir zu dem Ergebnis, dass APP und PSEN1 keine Regulatoren von TIS sind. APP trägt zur TIS-assoziierten Proteotoxizität bei, da ein knock-down von APP zu einer Reduzierung des ER Stress führt. Außerdem, können seneszente Zellen mittels Blockierung der APP Spaltung und somit Bildung von Aβ Plaques durch den Gamma-Sekretase Inhibitor Semagacestat, selektiv getötet werden. Das deutet auf ein senolytisches Potential hin. Allerdings hat Semagacestat keinen Einfluss auf die Expression von ER Stress Marker. Dies suggeriert, dass APP in Eμ-myc Lymphomen Aβ-unabhängig zu ER Stress beiträgt, während diese in Alzheimer eine zentrale Rolle in der Phathophysiologie spielen. / A senescent cell experiences proteotoxic stress in consequence to senescence-associated secretory phenotype (SASP). SASP factors involve increased production of cytokines and chemokines, which overload and disrupt protein homeostasis. This induces endoplasmic reticulum (ER) stress, unfolded protein response (UPR) as well as elevated autophagic-lysosomal burden in senescent cells, further promoting the formation of misfolded proteins. In this thesis we found, in Eμ-myc transgenic mice lymphomas, therapy-induced senescence (TIS) by Adriamycin or Cyclophosphamide treatment leads to an up regulation of genes involved in Alzheimer’s disease (AD). However, this is true only when TIS correlates with SASP, leading to proteotoxicity. On the other hand, we demonstrate that transgenic AD inflicted mice also present with features of senescence. Mutations of genes such as amyloid precursor protein (APP) and presenilin1 (PSEN1), not only engender AD, but also augment senescence. In APPPS1+/- transgenic mice, the senescent cells co-occur with amyloid β (Aβ) plaques. Likewise, in neuroblastoma cell line SH-SY5Y, APP overexpression results in upregulation of senescence markers, including markers for ER stress and autophagic-lysosomal burden. These observations imply that there is a crosstalk between senescence and AD. We demonstrate proteotoxicity as a common denominator between the two pathologies. However, we found that APP and PSEN1 are not regulators of TIS. APP contributes to proteotoxic stress associated with TIS as knocking down of APP leads to a reduction of ER stress. Inhibiting Aβ formation by targeting the processing of APP using Semagacestat- a gamma-secretase inhibitor, selectively targets senescent cells resulting in cell death. This indicates its senolytic potential. However, Semagacestat has no impact on the expression of ER stress markers. This suggested that in Eμ-myc lymphomas, APP contributes to ER stress in an Aβ-independent fashion, unlike in AD, where Aβ is considered central to its pathophysiology.

Das Verständnis der komplexen Interaktionen innerhalb des weltweiten Transportnetzes ist ein essentieller Schritt auf dem Weg zur Vorhersage der Krankheitsausbreitung und Entwicklung von effektiven Gegenmaßnahmen. Ungeachtet der weltweiten Vernetzung werden die politischen Entscheidungen oft von nationaler, regionaler und egozentrischen Denkweise geleitet. Die Ebola-Epidemie in 2014 demonstrierte deutlich, dass solche Herangehensweise modernen Epidemien nicht gerecht werden kann. In dieser Dissertation werden mehrere Methoden entwickelt, welche es ermöglichen während einer Epidemie die globalen Teilnehmer entsprechend ihrer Rolle einzustufen und das Risiko des Krankheitsexports zu berechnen. Die Methodik wird analytisch und numerisch ausführlich diskutiert. Darüber hinaus werden Lösungen für hypothetische und reale Epidemien auf dem Flugverkehrsnetz vorgestellt. Im zweiten Teil wird mit Hilfe eines vereinfachten spieltheoretischen Modells der Prozess der Ressourcenverteilung zur Epidemieeindämmung untersucht. Dabei erfolgt die Verteilung der Ressourcen von den Knoten und kann in egozentrischer oder altruistischer Weise erfolgen. Im Rahmen der Modells liegen die Optima für das altruistische und egozentrische System eng beieinander, solange der ausbruch räumlich konzentriert ist. In diesem Fall ist es optimal alle Ressourcen in den Ausbruchsknoten zu investieren. Bei lokal getrennten Ausbrüchen streben die Systeme verschiedene Gleichgewichte an. In allen Aspekten der Arbeit wird netzwerkbasierte Repräsentation des Systems verwendet, so dass die Orte durch Knoten innerhalb eines Transportnetzwerkes abgebildet werden. Die vorliegende Arbeit vereint mehrere Vorteileder etablierten Methoden: während der Schwerpunkt auf der Topologie des Netzwerkes liegt, berücksichtigt die vorgestellte Methodik den Ursprungsort der Epidemie. / The growing complexity of the global mobility is a key challenge for the understanding of the worldwide spread of emergent infectious diseases and the design of effective containment strategies. Despite global connectivity, containment policies are often based on national, regional and ’egocentric’ assessments of outbreak situations that are no longer effective or meaningful, as recently demonstrated by 2014 Ebola outbreak in West Africa, where months passed before a concerted, international effort followed. Despite the importance of the matter, optimal strategies in highly connected non-local settings are poorly understood. In the work at hand we propose a set of methods for more informed decision making during and prior to a pandemic. All of the studied systems are represented by networks in analogz the traffic networks, which play a dominant role during the global disease spreading. We introduce methods to calculate the risk of disease importation in a specific location and to determine the role of a node during an outbreak. Using the world aviation network, we demonstrate how the methods can be applied on real and hypothetical pandemics. We show that the airports can be divided into two distinct groups according to the role they take on in distributing the disease. Further, investigate the allocation of resources as a game theoretic dilemma. We embrace a bottom-up approach to this question, allowing the nodes of the network to distribute the resourses. We investigate egocentric and altruistic strategies and conclude that the optimal state of both systems are very similar if the outbreak is spacially confined. In this case allocation of resources ti the affected nodes is the optimal strategy. When there are multiple independent outbreaks, the optima diverge substantially. To foster the benefits of multiple approaches, the work at hand combines the information on the network topology but also regard some specifics of the outbreak at hand outbreak.

Das Aussterberisiko einer Art ist nicht zufällig, sondern wird von mehreren Faktoren bestimmt, die geografische, ökologische und morphologische Merkmale umfassen. Einige dieser Merkmale sind Teil der Kriterien zur Einschätzung der Gefährdung einer Art, wie zum Beispiel in der Roten Liste der IUCN. Diese Beurteilungen sind ein wichtiges Werkzeug für den Artenschutz, da sie eine Verteilung der Maßnahmen auf die am stärksten gefährdeten Arten ermöglichen. Dies ist besonders wichtig für Amphibien, die Wirbeltiergruppe mit dem derzeit höchsten Anteil an bedrohten Arten. Bei einem großen Teil der Arten fehlt jedoch eine Einschätzung des Aussterberisikos. Weiter mangelt es auch an einer endgültigen Verifizierung des Einflusses der genutzten Merkmale auf das Aussterberisiko, da Aussterbeereignisse auf neontologischen Zeitskalen schwer zu erkennen sind. Der Fossilbericht stellt ein enormes Archiv an bereits geschehenen Aussterbeereignissen dar und bietet die Möglichkeit den Einfluss bestimmter Merkmale auf die Gefährdung zu testen. In der vorliegenden Arbeit untersuche ich Merkmale von Amphibienarten, die zum Aussterberisiko dieser zunehmend gefährdeten Gruppe beitragen und bestätige die Bedeutung der geographischen Reichweite für das Aussterberisiko. Die in dem sich aktuell entwickelnden Gebiet Conservation Paleobiology angesiedelte Arbeit konzentriert sich auf die Verbindung von paläontologischen und neontologischen Daten, und wie diese Kombination dazu beitragen kann das Wissen über Aussterberisiko-beeinflussende Faktoren zu erweitern. Dies wird durch die Analyse verschiedener im Fossilbericht überlieferter Artmerkmale und der Kombination der Erkenntnisse mit Ergebnissen der Roten Liste und Klimadaten erreicht. In meiner Arbeit zeige ich mögliche Anwendungen des Fossilberichts auf aktuellen Themen des Artenschutzes und wie eine Kombination beider Bereiche zum tieferen Verständnis von Gefährdungsfaktoren beitragen kann. / The extinction risk of a species is not random, but rather shaped by several factors comprising geographical, environmental and morphological traits. Some of these traits have been incorporated in assessment procedures for the classification of extant species' extinction risk, such as the International Union for Conservation of Nature (IUCN) Red List. These assessments are an important tool for conservation purposes, as they direct the available resources to species that are most reliant on support. This is especially important for amphibians, which are the the most endangered terrestrial vertebrate taxon today. However, a large number of species lack an assessment for extinction risk. Also, additional verification of the general influence of incorporated traits on extinction risk is needed, as real extinction events are difficult to detect on neontological time scales. The fossil record offers the opportunity to test the influence of certain traits on extinction risk as it provides an enormous archive of extinction events that already happened. In this thesis, I examine traits in amphibian species that contribute to the extinction risk of this increasingly endangered group and provide support for the importance of geographic range size on the extinction risk of species. Placed in the developing field of Conservation Paleobiology, the study concentrates on the connection between paleontological and neontological data and how this unique combination can add to the knowledge about traits that shaped the extinction risk of amphibian species. This is achieved by investigating species traits, conserved in the amphibian fossil record, and combining these findings with results from the IUCN Red List and climate data. The present dissertation shows possible applications of the fossil record to current questions in conservation biology and shows how a combination of both fields contributes to the understanding of factors that influence the extinction risk of species.

Die Kartoffel, eines der wichtigsten Nahrungsmittel weltweit, wird unter anderem von dem Erreger Rhizoctonia solani Kühn befallen. Durch dieses Pathogen hervorgerufene Qualitäts- und Ertragsverminderungen können zu erheblichen ökonomischen Verlusten führen. Da derzeitig verfügbare Bekämpfungsmaßnahmen nur eine eingeschränkte Effektivität aufzeigen, sind alternative Bekämpfungsstrategien dringend notwendig. Der Einsatz resistenter Sorten stellt eine effektive, umweltfreundliche Alternative dar, jedoch ist derzeit nur wenig über die der Resistenz der Kartoffel gegenüber R. solani zugrundeliegenden Mechanismen bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, Merkmale aufzufinden, die mit einer erhöhten Feldresistenz der Kartoffel gegenüber R. solani korrelieren und zukünftig als Marker in der Züchtung zur Einschätzung des Resistenzgrads von Sorten genutzt werden können. Auf der Grundlage von Feldversuchen wurden zwei Kartoffelgenotypen mit einem unterschiedlichen Grad der Feldresistenz gegenüber R. solani für vergleichende molekularbiologische und biochemische Analysen ausgewählt. Die Analyse des Expressionsniveaus ausgewählter Abwehrgene zeigte, dass die Kartoffelsorte mit geringerer Anfälligkeit ein konstitutiv höheres Expressionsniveau aufweist als die Sorte mit einer höheren Anfälligkeit. Im Gegensatz zur stärker anfälligen Sorte wurde in Wurzeln und Stängeln der weniger anfälligen Sorte kein erhöhtes Expressionsniveau der Abwehrgene infolge der Infektion mit R. solani festgestellt. Zudem wies die weniger anfällige Sorte höhere Gehalte an α-Chaconin and α-Solanin sowie Nicotiflorin auf. Anhand von in vitro Untersuchungen wurde ein wachstumshemmender Effekt dieser Komponenten auf R. solani festgestellt. Weiterhin wurde ein geringerer Gehalt an R. solani-DNA in den Wurzeln der weniger anfälligen Sorte determiniert. Demnach scheint eine geringere Anfälligkeit der Kartoffel gegenüber diesem Erreger mit einer höheren, präformierten pflanzlichen Immunabwehr korreliert zu sein. / Potato, the fourth most important food crop worldwide, is also target of many pests and microbial pathogens including the fungus Rhizoctonia solani Kühn. The infection of potato with this pathogen leads to considerable economic losses. The soil-borne nature, the formation of melanised sclerotia, and the limited efficacy of fungicides impair the control of this pathogen and strengthen the necessity for alternative control measures. A very effective alternative is the use of resistant cultivars. Quantitative differences in the degree of resistance of potato to R. solani have been repeatedly observed in the field. However, until now there is no information available regarding the underlying mechanisms contributing to the resistance level. This thesis aimed at revealing mechanisms in potato which contribute to the manifestation of a certain degree of field resistance to R. solani. Based on the screening of various potato genotypes in field trials, two potato cultivars distinctly differing in the level of resistance to R. solani were selected for further molecular and biochemical analyses. The cultivar with a higher degree of resistance showed higher constitutive expression of defence-related genes. In contrast to the less resistant cultivar, no distinct increase of the defence-gene expression level was detectable upon pathogen infection in this cultivar. Moreover, contents of the glycoalkaloids α-chaconine and α-solanine and of the flavonol nicotiflorin were higher compared to the less resistant cultivar. Using in vitro culture tests, a growth-reducing effect of these compounds on R. solani was confirmed. Concluding, a higher resistance of potato cultivars to R. solani seems to be related to a higher expression level of defence-related genes and to a higher content of plant secondary metabolites. This enhanced constitutive defence level resulted in a lower pathogen colonisation of the plant, thus contributing to a reduced disease severity in the field.

Tumorzellen können vielfältige Resistenzmechanismen gegenüber Zytostatika entwickeln. Untersuchungen an drei humanen Tumorzellinien und ihren cisplatinresistenten Varianten zeigten eine Assoziation von erhöhter MRP2-Expression und dem Auftreten von Cisplatinresistenz. Darüberhinaus waren die cisplatinresistenten Zellinien gegenüber Carboplatin kreuzresistent. Um weitere Faktoren im Zusammenhang mit der Cisplatinresistenz zu untersuchen, wurde der Mutationsstatus von p53 und der zelluläre Glutathiongehalt in den Zellinien bestimmt. Der offene Leserahmen von MRP2 aus der cisplatinresistenten Ovarialkarzinomzellinie A2780RCIS wurde für die Transfektion in die cisplatinsensitive Zellinie A2780 genutzt. Die Transfektanten zeigten eine Überexpression von MRP2 und wiesen eine Resistenz gegenüber Cisplatin und Carboplatin auf. Dies konnte in Zellzyklus- und Apoptose-Untersuchungen unter Cisplatinbehandlung gestätigt werden. Durch computergestützte Faltungsanalysen von Abschnitten der MRP2-mRNA wurden zwei potentielle Ribozymschnittstellen ausgewählt. Die konstruierten Anti-MRP2-Hammerhead-Ribozyme RzM1 und RzM2 wurden im zellfreien System auf ihre Schnittaktivität getestet und erwiesen sich als katalytisch aktiv. Es wurden verschiedene kinetische Parameter für RzM1 und RzM2 ermittelt und mit anderen Ribozymen verglichen. Die Ribozyme zeigten eine gute Effektivität bei der Spaltung ihres Zielmoleküls, wobei RzM1 die höhere Effektivität aufwies. Beide Ribozyme wurden auf ihre Wirksamkeit durch Transfektion in die Zellinie A2780RCIS getestet. Die untersuchten Transfektanten zeigten eine geringere Expression von MRP2 auf mRNA- und Proteinebene und wiesen eine verminderte Resistenz gegenüber Cisplatin, Carboplatin, Daunorubicin und Etoposid auf. Die Ribozyme RzM1 und RzM2 waren gleichermaßen für die Expressionsregulierung von MRP2 in Tumorzellen geeignet. In Zellzyklus- und Apoptose-Untersuchungen wurde funktionell bestätigt, daß die A2780RCIS-Anti-MRP2-Ribozym-Transfektanten auf eine Cisplatinbehandlung stärker ansprechen als die cisplatinresistente Ausgangszellinie A2780RCIS. Die Anwendung der Ribozyme RzM1 und RzM2 zur Unterstützung der Chemotherapie von Tumorzellen scheint daher vielversprechend. / Tumour cells can develop a lot of resistance mechanisms against cytostatic drugs. Examinations of three human tumour cell lines and their cisplatinresistant variants showed an association of elevated MRP2 expression and the occurrance of cisplatinresistance. Moreover, the cisplatinresistant cell lines were crossresistant against carboplatin. To examine further factors in context of cisplatinresistance the mutation status of p53 and the cellular glutathione content of the cell lines were determined. The MRP2-open reading frame of the cisplatinresistant ovarian carcinoma cell line A2780RCIS was used for transfection into the cisplatinsensitive cell line A2780. The transfectants showed an overexpression of MRP2 and a resistance against cisplatin and carboplatin. This could be confirmed with analysis of the cell cycle and apoptosis induction after treatment with cisplatin. Using computer aided folding analysis of MRP2 mRNA parts two possible ribozyme cleavage sites were selected. The constructed anti-MRP2 hammerhead ribozymes RzM1 and RzM2 were tested in a cell-free system with respect to their cleavage activities and were found to be catalytic active. Various kinetic parameters of RzM1 and RzM2 were determined and compared with other ribozymes. The ribozymes showed a good effectivity for the substrate cleavage, although RzM1 had the better effectivity. Both ribozymes were tested for their effectiveness after transfection into the cell line A2780RCIS. The transfectants showed a lower MRP2 expression on mRNA and protein level and also a reduced resistance against cisplatin, carboplatin, daunorubicin, and etoposide. The ribozymes RzM1 and RzM2 were both equally suitable for the regulation of MRP2 expression in tumour cells. Analysis of cell cycle and apoptosis induction could confirm functionally the higher sensitivity of the A2780RCIS-anti-MRP2 ribozyme transfectants after treatment with cisplatin in comparison to the cisplatinresistant cell line A2780RCIS. Therefore, the application of the ribozymes RzM1 and RzM2 for the support of cancer chemotherapy seems to be promising.

Natürliches Verhalten findet in diversen sensorischen und motorischen Modalitäten statt, und hängt vom sensorischen Feedback ab, welches das Verhalten kontinuierlich anpasst. Um die zu Grunde liegenden neuronalen Korrelate natürlichen Verhaltens untersuchen zu können, ist die Nutzung moderner Aufnahmetechniken notwendig, die oft die Kopffixierung des Tieres erfordern. Diese Einschränkung wurde mit verschiedenen Methoden angegangen, unter anderem mit virtueller Realität in Kombination mit einem luftgelagerten Ball oder Laufradsystemen. Diese Systeme haben jedoch zahlreiche Nachteile. Wir haben das Air-Track-System entwickelt, eine neue Methode für eine leicht zu bauende und nur minimale Computerverarbeitung erfordernde Verhaltensumgebung. Der Air-Track ist ein leichtgewichtiges physisches Labyrinth, das auf einem Lufttisch schwebt und alle Eigenschaften der "echten" Welt hat, einschließlich mehrerer sensorischer Modalitäten, die eng an die motorischen Handlungen gekoppelt sind. Um dieses System zu testen, trainierten wir Mäuse in Go/No-Go- und two-alternative forced choice-Aufgaben. Mäuse wählten Arme und unterschieden. Ein Kamerasystem mit eigens entwickelter Kontrolle zeichnete die Position des Tieres auf und generierte Daten, die zur Berechnung von Reaktionszeiten in den visuellen und somatosensorischen Unterscheidungsaufgaben verwendet werden konnten. Um die Bewegung des Air-Track-Systems aufzuzeichnen, entwickelten wir ein "Pixy"-System zur Bewegungsverfolgung. Wir erweiterten die Entwicklung dann zu einer allgemeinen und automatisierten optischen Methode für die Echtzeit- ebenso wie die nachträgliche Verfolgung der Mausbewegungen, und zwar sowohl für kopffixierte als auch frei bewegliche Tiere. Das Air-Track-System und die Pixy-Bewegungsverfolgung sind zweckdienliche Einheitslösungen, die die Kombination von quantitativem natürlichen Verhalten mit nahezu jedem System zur Aufzeichnung und Manipulation der Hirnaktivität in einem Hirnforschungs-Labor ermöglichen. / Natural behavior occurs in multiple sensory and motor modalities and is dependent on sensory feedback that constantly adjusts behavior. To investigate the underlying neuronal correlates of natural behavior, it is useful to have access to state-of-the-art recording equipment that frequently requires head-fixation. This limitation has been addressed with various approaches such as virtual reality with air ball or treadmill systems. However, these systems have several disadvantages. Here we developed a novel tool, the Air-Track system, an easy to build, head-fixed behavioral environment that requires only minimal computational processing. The Air-Track is a lightweight, physical maze floating on an air table that has all the properties of the “real” world, including multiple sensory modalities tightly coupled to motor actions. To test this system, we trained mice in Go/No-Go and two-alternative forced choice tasks. A custom-controlled camera system monitored animal location, and generated data that could be used to calculate reaction times in the visual and somatosensory discrimination tasks. To track the motion of the Air Track system we developed a “Pixy” tracking system based on an off-the-shelf camera system (Pixy). We then expanded the development into a generalized and automated optical method for real-time and post-hoc tracking of mice motor behavior in both head-fixed and freely moving conditions. Air-Track and Pixy-Tracking systems are convenient “one-size-fits-all” solutions that facilitate the combination of quantitative natural behavior with virtually any system for monitoring or manipulating brain activity in a neuroscience laboratory.