Mass spectrometry is an indispensable tool in lipidomics research. Current advances and progress in the technology of mass spectrometry have allowed for the identification, quantification and characterization of lipid molecular species to further our understanding of their biological roles. In this thesis, I assessed the influence post-mortem times have on quantitative lipidomics. Using liquid chromatography - electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC-ESIMS/MS) on a triple-quadrupole mass spectrometer and multiple-reaction-monitoring (MRM) mode, the glycerophosphocholine (GPC) metabolites and second messengers in the hippocampus of N3 & N4 C57BL/6 x 129/SV were profiled at various post-mortem interval (PMI). I found that disruption to the GPC metabolite and second messengers lipidome occured as early as 1 hour postmortem and fluctuate up till at least 12 hours post-mortem. Therefore, PMI is a variable in lipidomic studies that must be controlled for, and brain samples which are collected with PMI variations must be matched to avoid misinterpretation. Subsequently, I developed a working protocol to visualize the location and distribution of different classes of glycerophospholipids, ceramides, and sphingomyelin in whole mouse brain sections. This visualization technique is novel because it does not require tissue staining or immunohistochemistry; instead, it was performed using an atmospheric-pressure matrix-assisted laser desorption/ionization (AP-MALDI) source coupled to an orbitrap mass spectrometer. As part of this lipid visualization technique, I also developed a protocol for sublimation as a simple, effective and reproducible matrix application method for brain tissue. The lipid-compatible matrix, 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB), was assessed and optimized for imaging lipid targets. The high mass-resolution and accuracy characteristics of the orbitrap mass spectrometer and its capability to perform tandem mass spectrometry via high-collision dissociation allowed for the identification of approximately 200 different lipid species directly from brain tissue using the visualization technique I developed. Altogether, the work in this thesis has showed that post-mortem changes in the lipidome are quantifiable and has provided a novel avenue to further assess these changes by means of imaging mass spectrometry.

The research is concerned with how the post-mortem report can be used as a source of information in the investigation of murder cases to identify crime, individual crimes and trace suspects, etc. The understanding of the post-mortem report, and the information which can be obtained from it, will assist the police investigators to handle murder cases in a professional way. The purpose of this research was to evaluate the existing manner in which police investigators use post-mortem reports in their investigations, with the intention of determining its strengths and weaknesses, and considering how the usage can be improved. Secondly, the researcher wanted to explore how investigators use postmortem reports as a source of information in their investigations. To accomplish this, the researcher perused international and national literature in an attempt to explore the field. The researcher wanted to apply the new research knowledge in order to develop good practice in the field. This has been done by recommending new procedures to enhance performance and to improve the conviction rate in court cases. / Police Practice / M.Tech. (Forensic Investigation)

Aufgrund der rasanten technischen Entwicklung im Bereich der pränatalen Diagnostik in den letzten Jahren werden mehr angeborene Fehlbildungen zu einem früheren Zeitpunkt der Schwangerschaft und detaillierter erkannt. Das führt dazu, dass die zur Autopsie gelangenden Feten zunehmend kleiner sind und komplexere Befunde aufweisen. Gleichzeitig werden die genetischen Ursachen von mehr Erkrankungen, Fehlbildungen und Syndromen aufgedeckt, so dass die DNA-Diagnostik, Chromosomenanlyse u.a. molekulargenetische und biochemische Erkenntnisse die klinisch-genetische Diagnostik zunehmend ergänzen. Durch Festlegung einer gezielten Autopsiestrategie und Nutzung moderner Kommunikationsmittel kann der Pathologe die in den letzten Jahren gestiegenen klinischen Anforderungen erfüllen. Ein Problem ist es jedoch, dass nicht genügend Pathologen auf dem Gebiet der Fetalpathologie spezialisiert sind. Das trifft nicht nur für Deutschland zu, sondern das ist mehr oder weniger eine weltweite Situation. Ein möglicher Lösungsansatz dieses Problems wäre die Nutzung von Softwareprogrammen, die dazu dienen, unerfahrene Pathologen moderne Anleitungen während der Autopsie von Feten zu geben. Das kann mit einer telepathologischen Betreung durch einen Experten auf diesem Gebiet kombiniert werden. Darüberhinaus erlaubt die derzeitige digitalisierte Befunddokumentation den Vergleich aktueller mit gespeicherten Fällen sowie Recherchen und stellt eine gute Basis zur Erstellung von Lehrmaterial dar. / Due to the enormous technical developments in recent years in the area of prenatal ultrasound more malformations are detected in greater detail and at an earlier point in time during pregnancy than in the past. As a result, fetuses of increasingly smaller size and with complex diagnoses are presented for autopsy. At the same time, the genetic causes of ever more diseases, malformations and syndromes are being discovered, so that DNA diagnostics, chromosome analysis and, among others, molecular-genetic and biochemical investigations have come increasingly to complement clinical-genetic diagnostics. Through establishment of a clinically oriented autopsy strategy and the use of modern communication media, pathologists can satisfy the increased clinical demands of recent years. The remaining problem is that we do not have enough pathologists experienced in fetal pathology. This is not only true for Germany, it is more less the situation worldwide. One means of dealing with this problem may be the use of software programs to guide inexperienced pathologists through the modern autopsy procedure. This can be combined with the use of telepathological advise given by an expert in the field. Over and above this, digitized documentation of findings can be used in research, which allows the comparison of current with previously saved cases and presents a good basis for the development of education material.

Aufgrund der rasanten technischen Entwicklung im Bereich der pränatalen Diagnostik in den letzten Jahren werden mehr angeborene Fehlbildungen zu einem früheren Zeitpunkt der Schwangerschaft und detaillierter erkannt. Das führt dazu, dass die zur Autopsie gelangenden Feten zunehmend kleiner sind und komplexere Befunde aufweisen. Gleichzeitig werden die genetischen Ursachen von mehr Erkrankungen, Fehlbildungen und Syndromen aufgedeckt, so dass die DNA-Diagnostik, Chromosomenanlyse u.a. molekulargenetische und biochemische Erkenntnisse die klinisch-genetische Diagnostik zunehmend ergänzen. Durch Festlegung einer gezielten Autopsiestrategie und Nutzung moderner Kommunikationsmittel kann der Pathologe die in den letzten Jahren gestiegenen klinischen Anforderungen erfüllen. Ein Problem ist es jedoch, dass nicht genügend Pathologen auf dem Gebiet der Fetalpathologie spezialisiert sind. Das trifft nicht nur für Deutschland zu, sondern das ist mehr oder weniger eine weltweite Situation. Ein möglicher Lösungsansatz dieses Problems wäre die Nutzung von Softwareprogrammen, die dazu dienen, unerfahrene Pathologen moderne Anleitungen während der Autopsie von Feten zu geben. Das kann mit einer telepathologischen Betreung durch einen Experten auf diesem Gebiet kombiniert werden. Darüberhinaus erlaubt die derzeitige digitalisierte Befunddokumentation den Vergleich aktueller mit gespeicherten Fällen sowie Recherchen und stellt eine gute Basis zur Erstellung von Lehrmaterial dar. / Due to the enormous technical developments in recent years in the area of prenatal ultrasound more malformations are detected in greater detail and at an earlier point in time during pregnancy than in the past. As a result, fetuses of increasingly smaller size and with complex diagnoses are presented for autopsy. At the same time, the genetic causes of ever more diseases, malformations and syndromes are being discovered, so that DNA diagnostics, chromosome analysis and, among others, molecular-genetic and biochemical investigations have come increasingly to complement clinical-genetic diagnostics. Through establishment of a clinically oriented autopsy strategy and the use of modern communication media, pathologists can satisfy the increased clinical demands of recent years. The remaining problem is that we do not have enough pathologists experienced in fetal pathology. This is not only true for Germany, it is more less the situation worldwide. One means of dealing with this problem may be the use of software programs to guide inexperienced pathologists through the modern autopsy procedure. This can be combined with the use of telepathological advise given by an expert in the field. Over and above this, digitized documentation of findings can be used in research, which allows the comparison of current with previously saved cases and presents a good basis for the development of education material.

The research is concerned with how the post-mortem report can be used as a source of information in the investigation of murder cases to identify crime, individual crimes and trace suspects, etc. The understanding of the post-mortem report, and the information which can be obtained from it, will assist the police investigators to handle murder cases in a professional way. The purpose of this research was to evaluate the existing manner in which police investigators use post-mortem reports in their investigations, with the intention of determining its strengths and weaknesses, and considering how the usage can be improved. Secondly, the researcher wanted to explore how investigators use postmortem reports as a source of information in their investigations. To accomplish this, the researcher perused international and national literature in an attempt to explore the field. The researcher wanted to apply the new research knowledge in order to develop good practice in the field. This has been done by recommending new procedures to enhance performance and to improve the conviction rate in court cases. / Police Practice / M.Tech. (Forensic Investigation)

Les personnes qui vivent avec le VIH (PVVIH) doivent prendre un traitement d’antirétroviraux combinés (ART) pour contrôler la réplication virale et empêcher le développement d’une immunodéficience dont l’issue est fatale. Les ART protègent les cellules saines de l’infection et permettent ainsi de rendre la charge virale plasmatique indétectable. Cependant, l’arrêt des ART entraine presque inévitablement un rebond de la charge virale, puisque le virus n’est jamais complètement éliminé par le système immunitaire. En effet, de multiples cellules infectées, où le virus s’est intégré et demeure dans un état de latence, restent présentes tout au long de la vie des PVVIH. Une partie de ces cellules infectées forme le réservoir compétent pour la réplication. Les provirus responsables du rebond de la charge virale possèdent trois caractéristiques : ils gardent la capacité d’être réactivés (sortie de latence), ils sont génétiquement intacts, et ils peuvent produire de nouvelles particules virales infectieuses. Afin de guérir les PVVIH de l’infection, il faut donc cibler les quelques rares cellules portant un provirus intact et inductible. Pour ce faire, il est impératif de comprendre comment ces cellules sont maintenues pendant les années de ART, de les localiser dans tout l’organisme, et d’identifier ce qui peut les distinguer des autres. Ce sont ces trois aspects que nous avons abordés au cours des travaux de recherche présentés dans cette thèse, autant à l’échelle de la cellule unique que de l’organisme entier. Nos résultats montrent que les provirus compétents pour la réplication persistent dans des lymphocytes T CD4+ mémoires exprimant l’intégrine VLA-4 en grande quantité, que les provirus intacts peuvent subsister au sein de différents compartiments anatomiques, que les provirus inductibles et compétents pour la traduction de la protéine virale p24 sont majoritairement défectifs, et que l’expansion clonale est un mécanisme important qui favorise le maintien du réservoir viral dans le sang et dans les tissus tout en favorisant la diversité phénotypique de ces cellules. / People with HIV (PWH) must take combinational antiretroviral therapy (ART) to control viral replication and avoid developing fatal immunodeficiency. ART allows achieving undetectable plasma viral load, and thus protects uninfected cells from HIV. However, ART interruption will almost inevitably result in a viral rebound since HIV is never completely cleared by the immune system. Indeed, a group of infected cells, where the virus has integrated and remains in a latent state, persists throughout the life course of PWH, and some of these cells form the replicationcompetent reservoir. Proviruses responsible for viral rebound have three characteristics: they can be induced to exit their latent state, they are genetically intact, and they are able to produce new infectious viral particles. Therefore, in order to cure PWH, it is essential to target the few cells with intact and inducible provirus, and to be able to do so, it is imperative to understand how these cells are maintained during years of ART, to localize them throughout the body, and to identify what distinguishes them from other cells. These three aspects are the focus of the work presented in this thesis, whether at the single-cell level or looking through the whole body. Our results show that replication-competent proviruses persist in memory CD4+ T cells expressing high levels of the integrin VLA-4, that intact proviruses can persist among various anatomical compartments, that inducible and translation-competent proviruses are predominantly defective, and that clonal expansion is an important mechanism that favors the maintenance of reservoir cells both in the blood and in deep tissues in addition to diversify phenotypically those cells.

Die Systematische Toxikologische Analyse (STA) stellt auf Grund der großen Vielfalt und der ständigen Zunahme an toxikologisch relevanten Substanzen eine der größten Herausforderungen in der chemischen Analyse dar. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Eignung der Flüssigchromatographie in Kombination mit der Hybrid-Quadrupol-Flugzeitmassenspektrometrie (LC-QTOF-MS) für diesen Zweck untersucht. Dazu wurden eine Datenbank mit über 7360 und eine CID-Spektrenbibliothek mit mehr als 2720 toxikologisch relevanten Substanzen erstellt und geeignete Probenvorbereitungsmethoden entwickelt. Die Erprobung der Methoden erfolgte an dotierten Blut- und Haarproben. Hierbei zeigte sich, dass die Analyse im Auto-MS/MS-Modus (Messzyklen von MS- und MS/MS-Spektren) eine Identifizierung basischer Substanzen mittels CID-Spektren zwischen 0,5 und 2 ng/ml im Blut ermöglichte. Die Nachweisgrenzen der für 24 Wirkstoffe validierten Methode in Haaren lagen bei 3 bis 15 pg/mg. Die Eignung der LC-QTOF-MS zur STA von Haarproben wurde an 30 Drogentodesfällen und 60 Todesfällen mit bekannter chronischer Medikamenteneinnahme zu Lebzeiten sowie an 77 Blutproben nachgewiesen. Für die Suche nach Metaboliten wurde ein Metaboliten-Tool entwickelt. In der praktischen Anwendung auf Datenfiles von Blut- und Haarproben erwies sich das Tool als wertvolles Hilfsmittel zur Identifizierung unbekannter Peaks und zur Bestätigung von Suchergebnissen in der Datenbank. Zur automatischen Konzentrationsabschätzung identifizierter Substanzen wurde ein Tool „Estimate Concentration“ geschaffen. Die Überprüfung des Verfahrens an realen Blut- und Haarproben durch Vergleich mit HPLC-DAD- und GC-MS-Ergebnissen wies eine gute Übereinstimmung der Konzentrationen auf. Insgesamt zeigten die Untersuchungen, dass die LC-QTOF-MS zurzeit die am besten geeignete Methode für die STA darstellt. Auch bei einem erst später aufkommenden Verdacht kann eine gezielte Suche in dem bereits gemessenen Datenfile durchgeführt werden. / Due to the large variety and the steady increase of toxicologically relevant substances, systematic toxicological analysis (STA) is one of the most difficult tasks in analytical chemistry and, therefore, a steady topic of research and methodical improvement. For this reason, the suitability of liquid chromatography in combination with hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometry (LC-QTOF-MS) for STA was investigated. For this purpose, a database of more than 7360 and a CID spectra library of more than 2720 toxicologically relevant substances and suitable methods for sample preparation were developed. The application was evaluated at spiked blood and hair samples. It was found that the analysis in Auto-MS/MS mode (alternating measurement cycles of MS and MS/MS spectra) allowed substance identification in blood using CID spectra between 0.5 and 2 ng/ml for basic substances. The detection limits of the validated method in hair ranged from 3 to 15 pg/mg for 24 drugs. The suitability of LC-QTOF-MS for STA was tested for hair samples from 30 drug-related death cases and from 60 death cases with known chronic medication as well as for 77 blood samples. For the search of metabolites, a metabolite tool was developed. In the practical application to data files from blood and hair samples, the tool proved to be very helpful for identification of unknown peaks and for confirmation of results obtained only from the database without CID spectra. A tool "Estimate Concentration" was created for automatic estimation of concentrations of identified substances. The application to real blood and hair samples and the comparison of the concentrations with results from HPLC-DAD and GC-MS showed good agreement. Overall, these investigations showed that LC-QTOF-MS is currently the most favorable method for STA. Because of the comprehensive registration of all substances in a sample, the data files can be checked for the presence of certain poisons even later without new measurements.