Der Diabetes mellitus bezeichnet eine bislang unheilbare, metabolische Erkrankung, die mit schwerwiegenden Folgeerkrankungen einhergeht. Unter den potentiellen Strategien zur Heilung von Diabetes mellitus stellt die in vitro Generierung adulter β-Zellen des endokrinen Pankreas aus humanen induziert pluripotenten Stammzellen (hiPS) einen vielversprechenden Ansatz dar. Zwar ermöglichen bisherige Protokolle die Herstellung von Zellen mit einem β-Zell-ähnlichen Charakter, jedoch zeigen diese eine zunächst eingeschränkte Funktion, die sich erst im Verlauf einer vollständigen, durch Transplantation induzierten, Reifung der Zellen, normalisiert. Vorangegangene Studien zeigen, dass sich die Extrazellularmatrix (EZM) von Geweben positiv auf das Überleben und die Funktion adulter, isolierter Langerhans-Inseln des Pankreas auswirkt. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob Einflüsse der organspezifischen EZM die finale Reifung in vitro hergestellter β-Zellen herbeiführen können. Um diese Hypothese zu testen, wurde im Rahmen der vorliegenden Studie die Wirkung der pankreatischen EZM auf die in vitro Differenzierung von hiPS zu endokrinen Zellen des Pankreas untersucht sowie die Eignung der pankreatischen EZM zur Etablierung eines Organmodells des endokrinen Pankreas erprobt. Hierzu wurde zunächst eine pankreasspezifische EZM-Trägerstruktur (PanMa) durch Dezellularisierung von Pankreaten des Schweins mittels Natriumdesoxycholat hergestellt. Die generierte PanMa wurde anhand (immun-) histologischer Färbungen, Rasterelektronen-mikroskopie, Feststellung des DNA-Gehalts sowie durch Versuche zur Perfusion und Wiederbesiedelung mit Endothelzellen eingehend charakterisiert. Zudem wurde auf Basis der ermittelten Daten ein Bewertungssystem (PancScore) zur standardisierten Herstellung der PanMa entwickelt. Als Nächstes wurde untersucht, ob die PanMa über gewebespezifische EZM-Merkmale verfügt. Zu diesem Zweck wurden biophysikalische und strukturelle Eigenschaften wie Festigkeit, Porosität und Hygroskopie mittels rheologischer Messungen sowie Versuchen zur Teilchendiffusion und zum Wasserbindungsverhalten bestimmt und mit azellulären EZMs des Dünndarms (SISser) und der Lunge (LungMa) verglichen. Nach der eingehenden Analyse der PanMa wurde deren Effekt auf die Eigenschaften von Stammzellen sowie auf frühe Stadien der Stammzellentwicklung untersucht. Hierzu wurde die PanMa als Trägerstruktur während der Erhaltung sowie der spontanen Differenzierung von hiPS verwendet und der Einfluss der PanMa anhand von Genexpressionsanalysen und immunhistochemischer Färbungen analysiert. In einem nächsten Schritt wurde die Wirkung der PanMa auf die Differenzierung von hiPS zu endokrinen Zellen des Pankreas untersucht. Hierfür wurde die PanMa zum einen in flüssiger Form als Mediumzusatz sowie als solide Trägerstruktur während der Differenzierung von hiPS zu hormonexprimierenden Zellen (Rezania et al. 2012; Rezania et al. 2014) oder maturierenden β-Zellen verwendet (Rezania et al. 2014). Der Effekt der PanMa wurde anhand von Genexpressions-analysen, immunhistochemischer Färbungen und Analysen zur Glukose-abhängigen Insulinsekretion untersucht. In einem letzten Teil der Studie wurde die Eignung der PanMa zur verlängerten Kultivierung von hiPS-abgeleiteten endokrinen Zellen des Pankreas im Hinblick auf die Etablierung eines Organmodells des endokrinen Pankreas getestet. Hierzu wurde die PanMa zu einem Hydrogel weiterverarbeitet, welches zur Einkapselung und Kultivierung von hiPS-abgeleiteten hormonexprimierenden Zellen eingesetzt wurde. Um die Auswirkungen der Hydrogel-Kultur nachzuvollziehen, wurden die kultivierten Zellen mittels Genexpression, immun-histochemischer Färbungen und Analysen zur Glukose-abhängigen Insulinsekretion untersucht. Mittels Dezellularisierung porziner Pankreaten konnte eine zellfreie, pankreasspezifische EZM-Trägerstruktur mit geringen Restbeständen an DNA sowie einer weitgehend erhaltenen Mikro- und Ultrastruktur mit typischen EZM-Komponenten wie Kollagen I, III und IV hergestellt werden. Im Rahmen der Besiedelung arterieller Gefäße mit humanen Endothelzellen wurde die Zellkompatibilität der hergestellten PanMa sowie eine weitgehende Unversehrtheit der Gefäßstrukturen nachgewiesen. Verglichen zu SISser und LungMa zeichnete sich die PanMa als eine relativ weiche, stark wasserbindende, faserbasierte Struktur aus. Weiterhin konnten Hinweise für einen Effekt der PanMa auf den Stammzellcharakter und die frühe Entwicklung von hiPS beobachtet werden. Hierbei führte die Erhaltung von hiPS auf der PanMa zu einer leicht veränderten Expression von Genen des Kernpluripotenznetzwerks sowie zu einem reduziertem NANOG-Proteinsignal. Einhergehend mit diesen Beobachtungen zeigten hiPS während spontaner Differenzierung auf der PanMa eine verstärkte endodermale Entwicklung. Im Verlauf der pankreatischen Differenzierung führte die Kultivierung auf der PanMa zu einer signifikant verringerten Expression von Glukagon und Somatostatin, während die Expression von Insulin unverändert blieb, was auf eine Verminderung endokriner α- und δ-Zellen hinweist. Diese Veränderung äußerte sich jedoch nicht in einer verbesserten Glukose-abhängigen Insulinsekretion der generierten hormonexprimierenden Zellen. Unter Anwendung der PanMa als Hydrogel konnten hormonexprimierenden Zellen über einen verlängerten Zeitraum kultiviert werden. Nach 21 Tagen in Kultur zeigten die eingekapselten hormonexprimierenden Zellen eine unverändert hohe Viabilität, wiesen allerdings bereits eine erste veränderte Zellanordnung sowie eine leicht verminderte Glukose-abhängige Insulinsekretion auf. Zusammengefasst konnte in dieser Studie ein biologischer Effekt gewebespezifischer EZM-Merkmale auf die Differenzierung von hiPS nachgewiesen werden. Darüber hinaus weisen die Daten auf eine relevante Funktion der EZM im Rahmen der endokrinen Spezifizierung von hiPS während der pankreatischen Differenzierung hin. Diese Beobachtungen verdeutlichen die eminente Rolle der EZM in der Herstellung von funktionalen hiPS-abgeleiteten Zellen und plädieren für eine stärkere Einbindung organspezifischer EZMs im Bereich des Tissue Engineering und der klinischen Translation in der Regenerativen Medizin. / Diabetes mellitus is an incurable, metabolic disease, which is associated with severe long-term complications. The in vitro generation of pancreatic β-cells from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) represent a promising strategy for a curative therapy of diabetes mellitus. However, current differentiation strategies largely fail to produce functional β-cells in vitro and require an additional in vivo transplantation to achieve terminal maturation. Previous studies demonstrated a beneficial effect of the extracellular matrix (ECM) on the survival and sustained function of adult, isolated islets of Langerhans. This raises the question whether organ-specific cell-ECM interactions might represent the missing link driving the final stage of β-cell development. In order to address this issue, this study investigated the impact of the pancreas ECM on in vitro β-cell differentiation and its use for the establishment of a pancreatic endocrine organ model. To this purpose, a pancreas-specific ECM scaffolds (PanMa) was derived from porcine pancreata using whole organ decellularization with Sodium Deoxycholate. In a first step, the generated PanMa was thoroughly characterized using (immuno-) histological stainings, scanning electron microscopy and DNA quantification as well as perfusion and recellularization experiments with endothelial cells. Based on these data, a scoring system (PancScore) for a standardized PanMa generation was developed. Next, the generated PanMa was tested for the presence of tissue-specific ECM features. Therefore, the biophysical and physico-structural characteristics, such as rigidity, porosity and hygroscopy were analyzed using rheological measurements, particle diffusion analyses as well as a water evaporation assay and compared to the properties of ECM scaffolds derived from porcine small intestine (SISser) and lung (LungMa) to examine organ-specific scaffold cues. Following the thorough scaffold characterization, the impact of the PanMa on pluripotency and early development of hiPSC was studied. To this purpose, gene and protein expression of hiPSCs during maintenance culture and spontaneous differentiation on the PanMa were assessed. In a next step, the impact of the PanMa on the pancreatic endocrine differentiation of hiPSCs was tested. Therefore, the PanMa was used as a liquid media supplement or as a solid scaffold during the directed differentiation of hiPSC towards either pancreatic hormone-expressing cells (Rezania et al. 2012; Rezania et al. 2014) or maturing β-cells (Rezania et al. 2014). The impact of the PanMa on the generated cells was examined by gene expression analysis, immunohistochemical staining of important stage markers, as well as glucose stimulated insulin secretion assays. In a last part of this study, the potential of the PanMa for the prolonged culture of hiPSC derived endocrine cells for the establishment of an in vitro organ model of the endocrine pancreas was examined. Therefore, a PanMa-derived hydrogel was generated and used for the encapsulation and culture of hiPSC-derived hormone-expressing cells (HECs). The influence of the PanMa-hydrogel culture was analyzed on gene, protein and functional level by gene expression analysis, immunohistochemical stainings and glucose stimulated insulin secretion. Whole organ decellularization resulted in the generation of an acellular PanMa scaffold, with low amounts of residual DNA and a preserved ECM micro- and ultrastructure, including important ECM components, such as collagen I, III and IV. Furthermore, the PanMa maintained an intact vessel system and was verified as cytocompatible as demonstrated by the successful recellularization of the arterial system with human endothelial cells. In comparison to SISser and LungMa, the PanMa was characterized as a relative soft, hygroscopic scaffold with a collagen-fiber based structure. Furthermore, the findings indicate that the ECM-specific properties have a relevant effect on the stem cell character and early multi-lineage decisions of hiPSCs. In this regard, maintenance of hiPSCs on the PanMa resulted in a slightly changed expression of pluripotency genes (OCT4, SOX2 and NANOG) and a weak immunohistochemical signal for NANOG protein, indicating a PanMa-dependent impact on hiPSC pluripotency. Strikingly, this presumption was corroborated by the finding that culture on the PanMa promoted an endodermal development of hiPSCs during spontaneous differentiation. In line with that, pancreatic differentiation of hiPSC on both the PanMa and SISser resulted in a significant decrease of glucagon and somatostatin gene expression as well as an unaltered insulin expression, suggesting an ECM-driven suppression of the development of non β-cell endocrine cells. However, this change did not result in an improved glucose stimulated insulin secretion of the generated HECs. Moreover, use of the PanMa as a hydrogel allowed prolonged culture of these cells in a defined culture system. HECs were viable after 21 days of culture, however already showed an altered islet morphology as well as a slightly decreased glucose stimulated insulin secretion. Altogether, this study demonstrates a relevant biological effect of tissue specific ECM cues on the in vitro differentiation of hiPSCs. More specifically, the data indicate an involvement of the ECM in the endocrine commitment of hiPSC-derived pancreatic cells during directed differentiation highlighting the ECM as an important regulator of pancreatic development. Collectively, these findings emphasize the relevance of the ECM for the fabrication of functional hiPSC-derived cell types and suggest a much stronger consideration of organ specific ECM cues for tissue engineering approaches as well as clinical translation in regenerative medicine.

The Myb-MuvB (MMB) multiprotein complex is a master regulator of cell cycle-dependent gene expression. Target genes of MMB are expressed at elevated levels in several different cancer types and are included in the chromosomal instability (CIN) signature of lung, brain, and breast tumors. This doctoral thesis showed that the complete loss of the MMB core subunit LIN9 leads to strong proliferation defects and nuclear abnormalities in primary lung adenocarcinoma cells. Transcriptome profiling and genome-wide DNA-binding analyses of MMB in lung adenocarcinoma cells revealed that MMB drives the expression of genes linked to cell cycle progression, mitosis, and chromosome segregation by direct binding to promoters of these genes. Unexpectedly, a previously unknown overlap between MMB-dependent genes and several signatures of YAP-regulated genes was identified. YAP is a transcriptional co-activator acting downstream of the Hippo signaling pathway, which is deregulated in many tumor types. Here, MMB and YAP were found to physically interact and co-regulate a set of mitotic and cytokinetic target genes, which are important in cancer. Furthermore, the activation of mitotic genes and the induction of entry into mitosis by YAP were strongly dependent on MMB. By ChIP-seq and 4C-seq, the genome-wide binding of MMB upon YAP overexpression was analyzed and long-range chromatin interaction sites of selected MMB target gene promoters were identified. Strikingly, YAP strongly promoted chromatin-association of B-MYB through binding to distal enhancer elements that interact with MMB-regulated promoters through chromatin looping. Together, the findings of this thesis provide a so far unknown molecular mechanism by which YAP and MMB cooperate to regulate mitotic gene expression and suggest a link between two cancer-relevant signaling pathways. / Der Myb-MuvB (MMB) Multiproteinkomplex spielt eine wichtige Rolle in der Expression Zellzyklus abhängiger Gene, welche erhöhte Expressionsraten in verschiedenen Krebsarten aufweisen und Teil der sogenannten chromosomalen Instabilitätssignatur (CIN) von Lungen-, Gehirn- und Brusttumoren sind. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Deletion von LIN9, einer zentralen Untereinheit des MMB-Komplexes, in primären Lungenkarzinomzellen der Maus zu starken Proliferationsdefekten und Anomalitäten des Zellkerns führt. Analysen des gesamten Transkriptoms mit Hilfe von RNA-Seq ergaben, dass der MMB-Komplex die Expression einer Gruppe von Genen reguliert, die mit dem Voranschreiten des Zellzyklus, der Mitose und der Trennung der Chromosomen in Verbindung stehen. Die Regulation dieser Gene erfolgt durch direkte Bindung des MMB-Komplexes an die dazugehörigen Promotoren, wie die Analyse der genomweiten DNA-Bindung des MMB-Komplexes durch ChIP-Seq erkennbar werden ließ. Weiterhin wurde in dieser Arbeit eine neuartige Interaktion zwischen MMB und YAP, einem transkriptionellen Co-Aktivator und Effektorprotein des Hippo-Signalweges, gefunden. Die Dysregulation von Hippo/YAP ist an der Entstehung verschiedener Tumorentitäten beteiligt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass YAP mit Untereinheiten von MMB interagiert und dass beide Signalwege ein überlappendes Set von Zielgenen, die für die Entstehung von Tumoren relevant sind, regulieren. Es konnte außerdem nachgewiesen werden, dass YAP den MMB-Komplex benötigt, um die Expression mitotischer Gene zu aktivieren und dass der durch YAP induzierte Eintritt in die Mitose vom MMB-Komplex abhängig ist. In einem weiteren Teil der Arbeit wurden mittels ChIP-Seq und 4C-Seq Chromatin-Interaktionen von Promotoren der MMB-Zielgene mit weiter entfernt liegenden Bereichen des Genoms identifiziert. Hierbei konnte festgestellt werden, dass YAP die Bindung der MMB-Untereinheit B-MYB an die Promotoren der MMB-Zielgene verstärkt, indem es an weiter entfernte Enhancer bindet. Diese von YAP gebundenen Enhancer interagieren über Schleifenbildung des Chromatins mit den Promotoren MMB-regulierter Gene. Zusammengefasst konnten die Ergebnisse dieser Arbeit einen bisher unbekannten molekularen Mechanismus für die gemeinsame Regulation von Genen durch den MMB Komplex und YAP enthüllen und somit einen Zusammenhang zwischen zwei krebsrelevanten Signalwegen aufdecken.

Zusammenfassung Einleitung: Die Inzidenz von Narbenhernien (operativ erworbene Schwachstellen der Bauchwand) ist abhängig von der Art der vorhergegangen Operation, nach Laparaskopien ist sie um einiges niedriger als nach Laparotomien, wird aber mit 2-20% in der Literatur angegeben. Aufgrund der möglichen Komplikationen (Platzbauch, Darminkarzeration, Schmerzen, Funktionseinschränkung, …) stellen Narbenhernien oftmals große Belastungen für die Patienten dar. Die operative Sanierung, in Abhängigkeit von Größe und Lage, wird zumeist durch einbringen eines Netzgewebes erreicht. Dieser Fremdkörper kann seinerseits wieder Komplikationen hervorrufen (Infektionen, Funktionsverlust, Schmerzen, Fisteln), die bis zur Explantation des Netzgewebes führen können. Das Risiko für das Auftreten von Narbenhernien bzw. deren Rezidiven hängt von vielen Faktoren ab, als Risikofaktoren wurden unter anderem Rauchen, männliches Geschlecht, Alter >45 Jahre und ein BMI >25 kg/cm² ausgemacht. Ein Teilbereich des Tissue Engineerings ist die Entwicklung von Modellen, anhand derer in vitro Prozesse des menschlichen Körpers nachvollzogen werden können. Mit dieser Arbeit soll ein Modell etabliert werden Anhand dessen die Untersuchung der Kollagenproduktion und der Netzinkorporation bzw. die Auswirkungen verschiedener Risikofaktoren auf diese Prozesse in vitro ermöglicht werden soll. Weiterhin wurden Studienfragen formuliert, die sich sowohl mit der Durchführbarkeit dieser Methode abzielten, als auch gezielt nach der Stützung der These der „guten und schlechten Heiler“ durch diese Arbeit abzielten. Sowie nach der Vergleichbarkeit der Ergebnisse mit bekannten Kollagenmustern die aus Netzexplantaten bekannt sind. Material und Methode: Für die vorliegende Arbeit wurden Biopsien von Faszien bzw. Narbenhernien im Rahmen einer Operation gewonnen, aus diesen wurden die Fibroblasten isoliert und anschliessend entweder eingefroren bzw. expandiert, um sie in einer Rattenkollagenmatrix mit und ohne synthetischem Netz im dynamisch mechanischen Bioreaktor zu kultivieren. Die Biopsien wurden Anhand der Kollagen I/III Ratio in „gute und schlechte Heiler“ eingruppiert. Anschließend wurden die so gezüchteten Neofaszien HE und Pikrosiriusrot gefärbt um zum einen einen Eindruck von der Verteilung der Fibroblasten innerhalb der Neofaszie zu gewinnen, als auch Aussagen zum Kollagenmuster, der Kollagen I/III Ratio und zur Kollagendensität treffen zu können. Die Dicke der kultivierten Neofaszien wurde sowohl in Sirius als auch in HE Färbung untersucht. Weiterhin wurden RT-PCR und Gene Arrays von Nativgeweben und von Neofaszien mit unterschiedlichen Netztypen durchgeführt. Ergebnisse: Bei gesunden Probanden konnten oftmals nicht genügend Zellen aus den Faszienbiopsaten gewonnen werden, deshalb wurde im Verlauf der Arbeit auf die Gewinnung von gesundem Fasziengewebe als Vergleichsgruppe verzichtet. Fibroblasten von als „schlechten Heilern“ klassifizierten Patienten zeigten meist ein langsameres Wachstum in der Expansionsphase. Der Bioreaktor bereitete kaum Probleme (ein paar Faszien trockneten anfänglich aus, dieses Problem lies sich durch bei Bedarf verkürzten Medienwechselintervallen in den Griff bekommen. Probleme mit Kontaminationen traten nicht auf. Bei den Histologischen Untersuchungen der Neofaszien waren Fibroblasten über den gesamten Bereich der Neofaszie zu sehen, auch in unmittelbarer Umgebung der Netzstrukturen. Die Kollagenmuster stimmten in Ansätzen mit den aus klinischen Netzexplantaten bekannten Mustern überein (Polydirektional bei Polyesternetz, Konzentrisch um die Netzstrukturen bei Polypropylen). Weiterhin war eine verstärkte Kollagenbildung quer zur Druckrichtung des Bioreaktors zu erkennen. Bei der Betrachtung der Dicke der Neofaszien zeigte sich (unter Vorbehalt, aufgrund der geringen Probenanzahl) eine Tendenz zu meist dünneren Faszien bei „schlechten Heilern“ während die Neofaszien von „guten Heilern“ meist eine kleinere Streuung um den Mittelwert zeigten (einheitlicher waren). Die Kollagendensität und auch die Kollagen I/III Ratio lieferten Ergebnisse Anhand derer Gesagt werden kann, dass je höher die Ausgangswerte im Nativgewebe waren, diese mit höherer Wahrscheinlichkeit von den Neofaszien nicht erreicht werden konnten. qRT-PCR und Gene Array zeigten in der Rangkorrelation nach Spearman große Übereinstimmungen. Beantwortung der Studienfragen: Es konnte gezeigt werden, dass es möglich ist Neofaszien mit synthetischen Netzen zu züchten, die über den gesamten Bereich mit Fibroblasten besiedelt waren. Die Ergebnisse der Kollagenmorphologie zeigten in Ansätzen die aus Netzexplantaten bekannten Muster. Bei Kollagen I/III Ratio und Densität war lediglich erkennbar, dass je höher die Ausgangswerte waren, diese mit zunehmender Wahrscheinlichkeit nicht reproduziert werden konnten. Es ließ sich keine Verbindung zwischen der Kollagen I/III Ratio der Histologischen Gewebeproben und den Molekularbiologischen Ergebnissen feststellen. Weiterhin konnte die Theorie der „guten und schlechten Heiler“ molekularbiologisch nicht gestützt werden, da die Proben der als „schlechte Heiler“ Klassifizierten Biopsien stärkere Gemeinsamkeiten mit als „gute Heiler“ Klassifizierten Biopsien aufwiesen als untereinander. Es konnte gezeigt werden dass die Kultur auf die MMP-8 und Elastinproduktion keinen Einfluss zu haben scheint. Diskussion: Im Verlauf der Diskussion wurde darauf hingewiesen, dass die Kollagensynthese, und Sekretion ein komplexes und höchst aktives System darstellt, welches im Rahmen der Wundheilung durch Co-Signalling, und der Interaktion zwischen Fibroblasten und Immunzellen (Makrophagen…) nochmals verändert wird, auch dadurch bedingt, dass Fibroblasten im Verlauf der Wundheilung selbst als immunmodulierende Zellen in Erscheinung treten können. So können weiterhin die Kollagen kodierenden Gene (Col1A1, Col1A2, Col3A1) als Marker für die Kollagenaktivität herangezogen werden, da aber zwischen Synthese und Sekretion des Kollagens ein nicht zu vernachlässigender Teil bereits intrazellulär wieder abgebaut wird kann nur durch Betrachtung dieser Gene die Theorie der „guten und schlechten Heiler“ nicht gestützt werden. Durch die hohe Korrelation der Ergebnisse aus gene-Array und qRT-PCR könnte für die Zukunft vorläufig auf die Durchführung von qRT-PCR verzichtet werden, um eventuell unterschiedliche Pathways mit dem Gene-Array zu identifizieren. Offene Fragen Ausblick und Perspektiven: Da das System der Wundheilung und Kollagensynthese und –Sekretion sehr komplex ist sollte für die Zukunft durch eine Kokultur mit Makrophagen bzw. durch die Zugabe von TNF-α, IL-6, PDGF, G-CSF, GM-CSF, Vitamin C oder Lysyloxidase zum Kulturmedium, geprüft werden ob sich eine Aktivitätsveränderung der Fibroblasten und damit eine andere Neofaszienstruktur erreichen lässt. Weiterhin sollte um einer Verfälschung der Ergebnisse durch das für die Gele verwendete Rattenkollagen vorzubeugen, entweder die Kulturdauer verlängert werden (mit dem Gedanken dass dann das gesamte Rattenkollagen durch humanes ersetzt wurde) bzw. ein Kollagenfreies Gel als Trägerstruktur entwickelt und verwendet werden. Um eine bessere Vergleichbarkeit der Ergebnisse des Gene-Arrays aus Spenderbiopsie und Neofaszie zu erreichen sollten die zur RNA-Gewinnung verwendeten Anteile der Biopsie noch innerhalb des OP in RNA-later bzw. in flüssigen Stickstoff gegeben werden, um einer verstärkten Degradation vorzubeugen. / Summary Introduction: The incidence of scar hernias (surgically acquired weaknesses of the abdominal wall) depends on the type of previous operation, after laparascopies it is much lower than after laparotomies, but is reported to be 2-20% in the literature. Due to the possible complications (burst abdomen, intestinal incarceration, pain, functional limitations, ...), scar hernias often represent a great burden for patients. Surgical restoration, depending on size and location, is usually achieved by inserting a mesh tissue. This foreign body in turn can cause complications (infections, loss of function, pain, fistulas), which can lead to explantation of the mesh tissue. The risk of the occurrence of scar hernias or their recurrence depends on many factors, including smoking, male sex, age >45 years and a BMI >25 kg/cm². One goal of tissue engineering is the development of in vitro models to reproduce processes of the human body. The aim of this work is to establish a model that will enable the investigation of collagen production and mesh incorporation and the effects of different risk factors on these processes in vitro. Study questions were formulated, that were aimed to prove the feasibility of this method, to see if the results support the thesis of "good and bad healers", and to compare the results with known collagen patterns from net implants. Material and method: Biopsies of fascia and scar hernias were obtained during an abdominal surgery, from this tissue the fibroblasts were isolated and then either frozen or expanded in order to cultivate them in a rat collagen matrix with and without synthetic meshes in a dynamic-mechanical bioreactor. The biopsies were grouped into "good and bad healers" using the collagen I/III ratio. The neofasciae were then stained (HE and Pikrosirius red) to gain an impression of the distribution of the fibroblasts within the neofascia and to be able to make statements about the collagen pattern, the collagen I/III ratio and the collagen density. The thickness of the cultured neofascia was investigated in both Sirius and HE staining. Furthermore, RT-PCR and gene arrays of native tissues and neofascia with different net types were performed. Results: In healthy volunteers, it was often not possible to obtain a sufficient number of fibrobasts from the fascia biopsies. Therefore, in the course of the study, healthy fascia tissue was not obtained as a comparison group. Fibroblasts from patients classified as "bad healers" usually showed slower growth in the expansion phase. The bioreactor caused hardly any problems (a few fasciae initially dried out, this problem could be solved by shortening the intervals between media changes if necessary). Problems with contamination did not occur. During the histological examination of the neofascia, fibroblasts were visible over the entire area of the neofascia, even in the immediate vicinity of the mesh structures. The collagen patterns were similar to those already known from clinical mesh explants (polydirectional in the case of polyester mesh, concentric around the mesh structures in the case of polypropylene). Furthermore, an increased collagen formation transverse to the pressure direction of the bioreactor could be observed. When considering the thickness of the neofasciae, a tendency towards thinner fasciae in "bad healers" was observed (with reservations, due to the small number of samples), whereas the neofasciae of "good healers" showed a smaller scatter around the mean value (were more uniform). The collagen density and also the collagen I/III ratio also showed results, to state: the higher the initial values in the native tissue, the higher the probability that these could not be achieved by the neofasciae. qRT-PCR and Gene Array showed a high correlation (rank correlation according to Spearman). Answering the study questions: It could be shown that it is possible to breed neofasciae with synthetic meshes that were colonized with fibroblasts over the entire area. The results of the collagen morphology showed patterns known from mesh explants. With collagen I/III ratio and density it was only recognizable that the higher the initial values were, the more likely it was that they could not be reproduced. There was no connection between the collagen I/III ratio of the histological tissue samples and the molecular biological results. Furthermore, the theory of "good and bad healers" could not be supported by molecular biology, since the samples of the biopsies classified as "bad healers" had more in common with biopsies classified as "good healers" than with each other. It could be shown that the culture does not seem to have any influence on MMP-8 and elastin production. Discussion: In the course of the discussion, it was pointed out that collagen synthesis and secretion is a complex and highly active system, which is further altered in the context of wound healing by co-signalling and the interaction between fibroblasts and immune cells (macrophages...), also due to the fact that fibroblasts themselves can appear as immunomodulating cells in the course of wound healing. Thus, the collagen coding genes (Col1A1, Col1A2, Col3A1) can still be used as markers for collagen activity, but since between synthesis and secretion of the collagen a not negligible part is already degraded intracellularly, the theory of "good and bad healers" cannot be supported only by considering these genes. Due to the high correlation of the results from gene arrays and qRT-PCR, the use of qRT-PCR could be dispensed with for the time being in order to identify possible different pathways with the gene array. Open questions Outlook and perspectives: The system of wound healing and collagen synthesis and secretion is very complex, it should be examined whether a change in the activity of the fibroblasts and thus a different neofascia structure can be achieved in the future by cocultivation with macrophages or by adding TNF-α, IL-6, PDGF, G-CSF, GM-CSF, vitamin C or lysyl oxidase to the culture medium. Furthermore, in order to prevent falsification of the results by the rat collagen used for the culture medium, either the culture duration should be extended (with the thought that the entire rat collagen was then replaced by human collagen) or a collagen-free culture medium should be developed and used as carrier structure. In order to achieve a better comparability of the results of the gene array from donor biopsy and neofascia, the parts of the biopsy used for RNA extraction should be given in RNA later or in liquid nitrogen in the OR (operation room) to prevent an increased degradation.

The incidence of cancer cases is rising steadily, while improved early detection and new cancer-specific therapies are reducing the mortality rate. In addition to curing cancer or prolonging life, increasing the quality of life is thus an important goal of oncology, which is why the burdens of cancer and treatment are becoming more important. A common side effect of cancer and its therapy is cancer-related fatigue, a tiredness that manifests itself on physical, emotional and cognitive levels and is not in proportion to previous physical efforts. Since the etiology of fatigue has not yet been fully clarified, symptom-oriented therapy is preferable to cause-specific therapy. In addition to activity management, sleep hygiene, and cognitive behavioral therapy, mind-body interventions such as yoga are recommended for reducing fatigue. Previous studies with small sample sizes were able to examine the efficacy of yoga regarding fatigue predominantly in patients with breast cancer. Long-term effects of yoga have rarely been studied and there have been no attempts to increase long-term effects through interventions such as reminder e-mails. This dissertation takes a closer look at these mentioned aspects of the study sample and long-term effects. An 8-week randomized controlled yoga intervention was conducted, including patients with different cancer types reporting mild to severe fatigue. Following the 8-week yoga therapy, a randomized group of participants received weekly reminder e-mails for 6 months for regular yoga practice, whereas the control group did not receive reminder e-mails. The first paper is a protocol article, which addresses the design and planned implementation of the research project this dissertation is based upon. This serves to ensure better replicability and comparability with other yoga studies. Due to a very low consent rate of patients in the pilot phase, it was necessary to deviate from the protocol article in the actual implementation and the planned inclusion criterion of fatigue >5 was reduced to fatigue >1. The second paper examines the efficacy of the eight-week yoga intervention. Patients in the intervention group who participated in the yoga classes seven times or more showed a significantly greater reduction in general and physical fatigue than those who participated less often. The efficacy of yoga was related to the number of attended yoga sessions. Women with breast cancer who participated in yoga reported greater reductions in fatigue than women with other cancer types. There was also an improvement for depression and quality of life after eight weeks of yoga therapy compared to no yoga therapy. These results imply that yoga is helpful in reducing depression and cancer-related fatigue, especially in terms of physical aspects and improving quality of life. The third paper focuses on the efficacy of reminder e-mails in terms of fatigue and practice frequency. Patients who received reminder e-mails reported greater reductions in general and emotional fatigue, as well as significant increases in practice frequency, compared to patients who did not receive reminder e-mails. Compared to fatigue scores before yoga, significantly lower fatigue and depression scores and higher quality of life were reported after yoga therapy and at follow-up six months later. Weekly e-mail reminders after yoga therapy may have positive effects on general and emotional fatigue and help cancer patients with fatigue establish a regular yoga practice at home. However, higher practice frequency did not lead to higher improvement in physical fatigue as found in Paper 2. This may indicate other factors that influence the efficacy of yoga practice on physical fatigue, such as mindfulness or side effects of therapy. This research project provides insight into the efficacy of yoga therapy for oncology patients with fatigue. It is important that such interventions be offered early, while fatigue symptoms are not too severe. Regular guided yoga practice can reduce physical fatigue, but subsequent yoga practice at home does not further reduce physical fatigue. Reminder emails after completed yoga therapy could only reduce patients' emotional fatigue. It may be that physical fatigue was reduced as much as possible by the previous yoga therapy and that there was a floor effect, or it may be that reminder emails are not suitable as an intervention to reduce physical fatigue at all. Further research is needed to examine the mechanisms of the different interventions in more detail and to find appropriate interventions that reduce all levels of fatigue equally. / Die Anzahl der Krebs-Neuerkrankungen steigt stetig, während durch verbesserte Früherkennung und neue krebsspezifische Therapien die Sterberate sinkt. Neben der Heilung von Krebs oder Verlängerung der Lebenszeit ist somit eine Erhöhung der Lebensqualität wichtige Aufgabe der Onkologie, weshalb Nebenwirkungen der Krebsbehandlung näher betrachtet werden müssen. Eine häufige Folge von Krebserkrankungen und deren Therapie ist die krebsbedingte Fatigue, eine Müdigkeit, die sich auf physischer, emotionaler und kognitiver Ebene zeigt und nicht im Verhältnis zu vorhergehenden Anstrengungen steht. Da die Ätiologie der Fatigue bisher nicht vollständig geklärt ist, ist eine symptomorientierte Therapie der ursachenspezifischen Therapie vorzuziehen. Neben Aktivitätsmanagement, Schlafhygiene und kognitiver Umstrukturierung werden Mind-Body-Interventionen wie Yoga zur Reduktion von krebsbedingter Fatigue empfohlen. Bisherige Studien mit geringer Stichprobengröße konnten die Wirksamkeit von Yoga hinsichtlich Fatigue überwiegend bei Brustkrebspatientinnen überprüfen. Langfristige Effekte von Yoga wurden nur selten überprüft. Es gibt bisher keine Interventionen, wie beispielsweise Erinnerungs-E-Mails, die darauf zielen, derartige langfristige Effekte zu erhöhen. In dieser Dissertation werden auf die Aspekte Stichprobe und langfristige Effekte, näher eingegangen. Es wurde eine achtwöchige randomisierte, kontrollierte Yoga-Intervention durchgeführt, die in die Stichprobe alle PatientInnen mit onkologischen Erkrankungen einschloss, die leichte bis schwere Fatigue berichteten. Im Anschluss an die achtwöchige Yogatherapie erhielt eine randomisierte Gruppe der Teilnehmenden für sechs Monate wöchentliche Erinnerungs-E-Mails für die regelmäßige Yogapraxis, die die Kontrollgruppe nicht erhielt. Das erste Paper befasst sich als Protokollartikel genauer mit dem Aufbau und der geplanten Durchführung des gesamten Forschungsprojekts. Dies dient der Sicherung einer besseren Replizierbarkeit und Vergleichbarkeit mit anderen Yogastudien. Aufgrund einer sehr geringen Zustimmungsrate der PatientInnen in der Pilotphase musste vom Protokollartikel abgewichen werden und das geplante Einschlusskriterium der Fatigue >5 auf Fatigue >1 gesetzt werden. Das zweite Paper beschäftigt sich mit der Wirksamkeit der achtwöchigen Yoga-Intervention. PatientInnen in der Interventionsgruppe, die sieben Mal oder häufiger an der Yogaintervention teilgenommen haben, zeigten eine signifikant stärkere Reduktion der allgemeinen und physischen Fatigue als die PatientInnen der Kontrollgruppe. Die Wirksamkeit der Yoga-Intervention stand im Zusammenhang mit der Anzahl der teilgenommenen Yogastunden. Frauen mit Brustkrebs, die am Yoga teilnahmen, berichteten eine stärkere Reduktion der Fatigue als Frauen mit anderen Krebsarten. Auch für Depression und Lebensqualität konnte durch die achtwöchige Yogatherapie eine Verbesserung erzielt werden. Diese Ergebnisse implizieren, dass Yoga hilfreich ist, krebsbedingte Fatigue zu reduzieren, vor allem hinsichtlich physischer Aspekte. Das dritte Paper beschäftigt sich mit der Wirksamkeit von Erinnerungs-E-Mails hinsichtlich der Fatigue und Übungshäufigkeit. PatientInnen, die Erinnerungs-E-Mails erhielten, berichteten von einer stärkeren Reduktion der allgemeinen und emotionalen Fatigue, sowie einer signifikanten Erhöhung der Übungshäufigkeit. Im Vergleich zu den Werten vor der Yogatherapie wurden nach Yogatherapie und im Follow-Up sechs Monate später signifikant geringere Fatigue und Depressionswerte sowie eine höhere Lebensqualität berichtet. Wöchentliche Erinnerungs-E-Mails nach einer Yogatherapie können positive Effekte auf die allgemeine und emotionale Fatigue haben und KrebspatientInnen mit Fatigue helfen, eine regelmäßige Yogapraxis zu Hause zu etablieren. Eine höhere Übungshäufigkeit führte jedoch nicht zu einer höheren Verbesserung der physischen Fatigue, wie es in Paper 2 zu finden war. Dies kann auf andere Faktoren hindeuten, die die Wirksamkeit der Yogapraxis auf die physische Fatigue beeinflussen, wie Achtsamkeit oder Nebenwirkungen der Therapie. Dieses Forschungsprojekt gibt Aufschluss über die Wirksamkeit der Yogatherapie bei onkologischen PatientInnen mit Fatigue. Wichtig ist, dass derartige Interventionen früh angeboten werden, solange die Fatigue-Symptomatik nicht stark ausgeprägt ist. Regelmäßige geleitete Yogapraxis kann die physische Fatigue verringern, anschließend mehr Yogapraxis zu Hause reduzierte jedoch die physische Fatigue in diesem Forschungsprojekt nicht mehr weiter. Erinnerungs-E-Mails nach abgeschlossener Yogatherapie wirkten sich nur positiv auf die emotionale Fatigue der PatientInnen aus. Dies kann daran liegen, dass physische Fatigue durch die vorhergehende Yogatherapie bereits so stark wie möglich reduziert wurde und ein Boden-Effekt vorlag oder auch daran, dass die Erinnerungs-E-Mails als Intervention zur Reduktion von physischer Fatigue nicht ausreichend geeignet sind. Weitere Forschung ist notwendig, um die Mechanismen der verschiedenen Interventionen genauer zu überprüfen und geeignete Interventionen zu entwickeln, die alle Ebenen der Müdigkeit gleichermaßen reduzieren.

Für die Diagnose und Therapie von Brustkrebs existiert die nationale evidenz- und konsensbasierte S3-Leitlinie. Die klinischen Krebsregister stellen sektor- und facharztübergreifende Diagnose- und Therapiedaten zur Qualitätssicherung bereit. Bislang fehlen jedoch Daten bezüglich patient-reported outcome measures (PROMs). Aufgrund des demographischen Wandels werden Brustkrebserkrankungen vor allem in ländlichen Regionen weiter zunehmen, weshalb Versorgungsstrukturen für alle Patientinnen erreichbar sein sollten. Es wurde ein patientenorientiertes Registerkonzept (Breast Cancer Care for patients with metastatic disease (BRE-4-MED)) für den metastasierten Brustkrebs entwickelt und hinsichtlich vordefinierter Machbarkeitskriterien pilotiert. An der BRE-4-MED-Pilotstudie nahmen 31 Patientinnen (96.8% weiblich) teil. Die bayernweite Erreichbarkeit zu brustkrebsspezifischen Versorgungsstrukturen wurde mithilfe einer Geographic Information System (GIS)-Analyse untersucht. Anhand von Leitlinienempfehlungen und Ergebnissen der BRE-4-MED-Pilotstudie wurden relevante Versorgungsstrukturen identifiziert. Die Ergebnisse der Pilotstudie zeigen, dass die Integration von Primär- und Sekundärdaten aus verschiedenen Quellen in ein zentrales Studienregister machbar ist und die erforderlichen organisatorischen Prozesse (z. B. data linkage mit Krebsregister) funktionieren. Die Ergebnisse der Erreichbarkeitsanalyse verdeutlichen, dass es keine bayernweite Erreichbarkeit zu brustkrebsspezifischen Versorgungsstrukturen gibt. Am stärksten war dieser Zusammenhang in grenznahen Regionen ausgeprägt. Die vorliegende Arbeit zeigt Chancen für eine patientenorientierte, qualitätsgesicherte Brustkrebsversorgung unabhängig vom Wohnort auf. / For the diagnosis and treatment of breast cancer evidence- and consensus-based recommendations are provided by the national S3-guideline. The comprehensive clinical cancer registries provide intersectoral and multispecialty data on diagnosis and therapy for quality assurance. However, information on patient-reported outcome measures (PROMs) are still lacking. With demographic change, breast cancer will continue to increase, especially in rural areas. Therefore, care structures should be accessible to all patients. A patient-centered registry concept (Breast Cancer Care for patients with metastatic disease (BRE-4-MED)) has been developed for metastatic breast cancer. The concept was tested in a pilot study utilizing predefined feasibility criteria. Bavaria-wide accessibility to breast cancer-specific care structures was studied using a Geographic Information System (GIS) analysis. Guideline recommendations and results of the BRE-4-MED pilot study were used to identify relevant care structures. Thirty-one patients (96.8% female) from four certified breast centers of Mainfranken participated. The results of the pilot study show that the integration of primary and secondary data from different sources into a central database is feasible and the underlying organizational processes (e.g., data linkage with the cancer registry, central follow-up survey) worked out. The results of the accessibility analysis show that women from urban regions had a higher chance of reaching selected care structures than women from rural regions. This relationship was most pronounced for border-close areas. This thesis highlights opportunities for patient-centered and quality-assured breast cancer care regardless of patients’ residence.

Metaphern prägen unser Verständnis des Körpers und seiner Krankheiten. Die Kommunikation zwischen Heilkundigen und Kranken basiert daher maßgeblich auf Metaphern. Dieser Beitrag untersucht deutschsprachige Gesundheitsratgeber des 16. und 17. Jahrhunderts, die von gelehrten Ärzten für ein Laienpublikum verfasst wurden. Mit den Methoden der qualitativen Metaphernanalyse soll das Bild einer kommunikativen Praxis vor dem Hintergrund ihrer kulturhistorischen Rahmenbedingungen gezeichnet werden. Metaphern erweisen sich als wichtiges Werkzeug, um die sprachliche und intellektuelle Kluft zwischen Laien- und Gelehrtenwelt zu überbrücken. Geschickt lenken die ärztlichen Autoren mit Hilfe von Metaphern den Blick des Lesers. Dabei bieten sie ihm auch sinnstiftende Erkenntnisse und Ansätze zur Teilhabe am therapeutischen Prozess. / Metaphors can shape our conception of the body and our understanding of its diseases. Communication between medical practitioners and patients, therefore, has often relied on metaphors. This study examines 16th and 17th century health guides written in German vernacular by university-trained medical practitioners. Using qualitative metaphor analysis, a communications practice and its historical background are explored [for insights into patient-practitioner communications]. Metaphors emerge to create a linguistic and intellectual common ground between experts in medicine and the lay reading public. They could serve to manipulate the patient but also to facilitate participation in the therapeutic process and to satisfy the patients’ need for understanding.

Die Veröffentlichung beinhaltet die Dissertationsarbeit 'The effect of alcohol use disorder symptom and recovery narratives on problem recognition: A randomized online trial.' Hierbei geht es um verschiedene Krankheits- und Umgangsmodelle von Alkoholabhängigkeit und wie sie die Selbsterkennung von problematischem Alkoholkonsum beeinflussen.

Cancer is one of most challenging diseases to understand and treat due to its complex nature. Various innovative approaches are used in cancer research to analyse biological data and to provide better therapeutic strategies. Web-tools incorporating biological analyses enable easy access to computational tools and cancer genomics data, serving as a bridge between computational biology and clinical practices. These tools have recently accelerated the discovery of new biomarkers and therapeutic targets for different cancer diseases. This thesis explores the integration of multiple computational tools in network research by providing two new R/Shiny web-tools for an integrated analysis of protein-interactions and cellular network dynamics for healthy state and different disease state, emphasizing cancer research. The PRO-Simat (PROtein Simulation Analysis Tool) and Cat-E (Cancer Target Explorer) web-tools are developed to advance cancer research, with a particular emphasis on pancreatic cancer, which is characterized by a low five-year survival rate of about 13%, highlighting the need for innovative research approaches. The main goal of this thesis is to contribute significantly to the development of more effective treatment strategies, ultimately aiming to improve patient outcomes and quality of life. PRO-Simat, which is freely available at http://prosimat.bioinfo-wuerz.eu, stands out as a significant advancement in bioinformatics, providing a comprehensive platform for simulating and analysing protein interaction networks. It features a vast integrated database with over 8 million protein-protein interactions across 32 model organisms, including the human proteome. Using the Jimena framework, it allows for dynamics network simulations, gene ontology enrichment, and pathway engineering. This tool enables researchers to visualize complex protein interactions and conduct in-depth analysis, which is crucial for understanding the molecular mechanisms underlying various diseases, including cancer. Use cases demonstrating the main applications of PRO-Simat explored differentiation pathways in \textit{Bacillus subtilis}, enhanced oncolytic properties of vaccinia virus, and control optogenetic nucleotide processing networks for DNA storage. Cat-E is designed as a user-friendly interface (https://cat-e.bioinfo-wuerz.eu/) for analysing and interpreting cancer-related omics data. It aggregates diverse datasets from sources like OvirusTDB, TCGA, DrugBANK, and PubChem. This tool supports a wide range of analyses, including differential gene expression, metabolic pathway exploration, and survival analysis. Through practical case studies, including lung adenocarcinoma, Cat-E provides an invaluable resource for researchers, clinicians, and students, helping in the identification of novel diagnostic markers and therapeutic targets across different cancer types. By using PRO-Simat and Cat-E, the thesis presents new insights into key pathways and molecular markers significant for cancer, illustrating how computational modelling combined with genomic data can reveal important molecular interactions and their changes over time including activation, inhibition and signaling cascades involved in health but also various disease states, stressing cancer (Cat-E). The development of PRO-Simat and Cat-E does not only facilitate the understanding of disease mechanisms but also support the progress of personalized medicine approaches in allowing to explore future cancer treatment strategies. The thesis emphasizes the potential of these tools to transform cancer research by providing deep insights into molecular mechanisms of disease and offering new targets for therapeutic intervention strategies. This demonstrates a strong commitment to addressing urgent tasks in cancer research and future clinical application, potentially leading to powerful advancements in the fight against pancreatic cancer. / Krebs ist eine der schwierigsten Krankheiten, die es zu verstehen und zu behandeln gilt, da sie sehr komplex ist. In der Krebsforschung werden verschiedene innovative Ansätze verwendet, um biologische Daten zu analysieren und bessere therapeutische Strategien zu entwickeln. Web-Tools, die biologische Analysen beinhalten, ermöglichen einen einfachen Zugang zu computergestützten Werkzeugen und Krebsgenomikdaten und dienen als Brücke zwischen computergestützter Biologie und klinischer Praxis. Diese Werkzeuge haben in letzter Zeit die Entdeckung neuer Biomarker und therapeutischer Ziele für verschiedene Krebserkrankungen beschleunigt. Diese Arbeit erforscht die Integration mehrerer Berechnungswerkzeuge in der Netzwerkforschung, indem sie zwei neue R/Shiny Web-Tools für eine integrierte Analyse von Protein-Interaktionen und zellulären Netzwerkdynamiken für den gesunden Zustand und verschiedene Krankheitszustände bereitstellt, mit Schwerpunkt auf der Krebsforschung. Die Web-Tools PRO-Simat (PROtein Simulation Analysis Tool) und Cat-E (Cancer Target Explorer) wurden entwickelt, um die Krebsforschung voranzubringen, mit besonderem Schwerpunkt auf Bauchspeicheldrüsenkrebs, der durch eine niedrige Fünf-Jahres-Überlebensrate von etwa 13% gekennzeichnet ist, was die Notwendigkeit innovativer Forschungsansätze unterstreicht. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung effektiverer Behandlungsstrategien zu leisten, um letztlich die Ergebnisse und die Lebensqualität der Patienten zu verbessern. PRO-Simat, das unter http://prosimat.bioinfo-wuerz.eu frei verfügbar ist, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Bioinformatik dar und bietet eine umfassende Plattform für die Simulation und Analyse von Proteininteraktionsnetzwerken. Es verfügt über eine umfangreiche integrierte Datenbank mit über 8 Millionen Protein-Protein-Interaktionen in 32 Modellorganismen, einschließlich des menschlichen Proteoms. Unter Verwendung des Jimena-Frameworks ermöglicht es dynamische Netzwerksimulationen, die Anreicherung von Gen-Ontologien und das Pathway Engineering. Dieses Tool ermöglicht es Forschern, komplexe Proteininteraktionen zu visualisieren und eingehende Analysen durchzuführen, was für das Verständnis der molekularen Mechanismen, die verschiedenen Krankheiten, einschließlich Krebs, zugrunde liegen, entscheidend ist. Anwendungsfälle, die die Hauptanwendungen von PRO-Simat demonstrieren, sind die Erforschung von Differenzierungswegen in Bacillus subtilis, die Verbesserung der onkolytischen Eigenschaften von Vaccinia-Viren und die Steuerung optogenetischer Nukleotidverarbeitungsnetzwerke für die DNA-Speicherung. Cat-E ist als benutzerfreundliche Schnittstelle (https://cat-e.bioinfo-wuerz.eu/) für die Analyse und Interpretation von krebsbezogenen Omics-Daten konzipiert. Es aggregiert verschiedene Datensätze aus Quellen wie OvirusTDB, TCGA, DrugBANK und PubChem. Dieses Tool unterstützt eine breite Palette von Analysen, einschließlich der differenziellen Genexpression, der Erforschung von Stoffwechselwegen und der Überlebensanalyse. Anhand praktischer Fallstudien, darunter das Adenokarzinom der Lunge, stellt Cat-E eine unschätzbare Ressource für Forscher, Kliniker und Studenten dar und hilft bei der Identifizierung neuartiger diagnostischer Marker und therapeutischer Ziele für verschiedene Krebsarten. Durch den Einsatz von PRO-Simat und Cat-E werden in dieser Arbeit neue Einblicke in wichtige Signalwege und molekulare Marker, die für Krebs von Bedeutung sind, vorgestellt. Dabei wird gezeigt, wie die computergestützte Modellierung in Verbindung mit genomischen Daten wichtige molekulare Interaktionen und deren Veränderungen im Laufe der Zeit aufdecken kann, einschließlich Aktivierung, Hemmung und Signalkaskaden, die bei Gesundheit, aber auch bei verschiedenen Krankheitszuständen, insbesondere Krebs, eine Rolle spielen (Cat-E). Die Entwicklung von PRO-Simat und Cat-E erleichtert nicht nur das Verständnis von Krankheitsmechanismen, sondern unterstützt auch den Fortschritt der personalisierten Medizin, indem sie die Erkundung künftiger Krebsbehandlungsstrategien ermöglicht. Die Arbeit unterstreicht das Potenzial dieser Software-Werkzeuge, die Krebsforschung voran zu bringen, indem sie tiefe Einblicke in molekulare Krankheitsmechanismen gewähren und neue Ansatzpunkte für therapeutische Interventionsstrategien bieten. Dies zeigt unser starkes Engagement für dringende Aufgaben in der Krebsforschung und für künftige klinische Anwendungen, die möglicherweise zu großen Fortschritten im Kampf gegen Bauchspeicheldrüsenkrebs führen können.

Lehre zu Planetarer Gesundheit befasst sich mit den Wechselwirkungen zwischen den zunehmenden Klima- und Umweltveränderungen und der menschlichen Gesundheit. Lernziele dazu sind aktuell nicht flächendeckend in das Curriculum des Medizinstudiums in Deutschland integriert, obgleich vielfach gefordert, u.a. von der Association of Medical Education in Europe (AMEE). Unsere Studie erhob die bereits bestehenden Lehrangebote zu PG an medizinischen Fakultäten in Deutschland. Im Mai/Juni 2021 wurden alle 39 medizinische Fakultäten in Deutschland angeschrieben. Von Juli bis September 2021 wurden 51 strukturierte Interviews mit Personen geführt, die Themen zu PG unterrichten oder die Lehre dazu koordinieren. Eingeschlossen wurden Lehrveranstaltungen mit definierten Inhalten aus dem optionalen Zusatzkatalog „Planetare und Globale Gesundheit“ des Nationalen Kompetenzbasierten Lernzielkatalogs Medizin (NKLM) [54]. Erfragt wurden Lehrinhalte und -methoden, Verortung im Curriculum, Umfang, Zielgruppen, Prüfungsmethoden, und die Beteiligung studentischer Initiativen. Die Datenanalyse erfolgte deskriptiv. Von 31 der 34 erreichten medizinischen Fakultäten wurde angegeben, dass Lehrveranstaltungen hierzu existieren. Insgesamt wurden 95 Lehrveranstaltungen erfasst, davon 56,8% im Wahlpflichtbereich, 33,6% curricular und 9,5% extracurricular. Eine Zunahme des Angebots war besonders seit dem Wintersemester 2019/20 zu verzeichnen. Für 71% der Veranstaltungen wurde die Anzahl der Unterrichtseinheiten (UE) angegeben; pro Fakultät wurde zwischen einer und 81 UE angegeben, mit einem Median von vier UE. Eine Vielzahl unterschiedlicher Prüfungs- und Lehrmethoden, mit innovativen und transformativen Methoden insbesondere im Bereich der Wahlpflichtfächer, wurden beschrieben. In 47,4% der Veranstaltungen waren Studierende an Anregung, konkreter Planung und/oder Durchführung beteiligt, davon entfielen 77,8% auf die Wahlpflichtfächer. In den letzten Jahren ist das Lehrangebot in Themen planetarer Gesundheit für Medizinstudierende in Deutschland gewachsen und gewinnt an Bedeutung. Dies ist jedoch vor allem im Wahlpflichtbereich und noch nicht flächendeckend curricular zu beobachten. Damit zukünftige Ärzte und Ärztinnen in den relevanten Zusammenhängen zwischen Klima, Umwelt und Gesundheit ausgebildet und zu notwendigem transformativem Handeln befähigt werden, ist eine curriculare Integration von Themen Planetarer Gesundheit in die Ausbildung von Medizinstudierenden erforderlich. / Teaching on planetary health (PH) deals with the interactions between increasing climate and environmental changes and human health. Learning objectives in this field are not currently integrated into the curriculum of medical studies in Germany across the board, although it has been called for many times, for example by the Association of Medical Education in Europe (AMEE). Our study surveyed the existing PH courses offered at medical faculties in Germany. In May/June 2021, all 39 medical faculties in Germany were contacted. From July to September 2021, 51 structured interviews were conducted with people who teach or coordinate teaching on PH topics. Courses with defined content from the optional additional catalog “Planetary and Global Health” of the National Competence-Based Learning Objectives Catalog for Medicine (NKLM) [54] were included. Teaching content and methods, location in the curriculum, scope, target groups, examination methods and the participation of student initiatives were surveyed. The data analysis was descriptive. Of the 34 medical faculties contacted, 31 stated that courses on this topic existed. A total of 95 courses were recorded, 56.8% of which were elective, 33.6% curricular and 9.5% extracurricular. There has been an increase in the number of courses on offer since the 2019/20 winter semester in particular. The number of teaching units (TU) was recorded for 71% of the courses; between one and 81 TU were specified per faculty, with a median of four TU. A variety of different examination and teaching methods were described, with innovative and transformative methods, particularly electives courses. In 47.4% of the courses, students were involved in initative, planning and/or implementation, 77.8% of which were elective subjects. In recent years, the range of courses on planetary health topics for medical students in Germany has grown and is becoming increasingly important. However, this can be observed primarily in the elective area and not yet across the board in the curriculum. In order to train future doctors in the relevant connections between climate, environment and health and to enable them to take the necessary transformative action, a curricular integration of planetary health topics into the training of medical students is required.

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