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This project describes the fundamental concepts and basic theory of polarization mode dispersion (PMD) in optical fibers. There are described basic the relation between Jones vectors and Stokes vectors, rotation matrices, the definition and representation of PMD vectors, the laws of infinitesimal rotation. After the introduction the first conception with bases of polarization mode dispersion (PMD) in optical fibers, they have become an important body of knowledge basic for the design of high-capacity optical communication systems. PMD effects are linear electromagnetic propagation phenomena occurring in so-called “single-mode“fibers. Despite their name, these fibers support two modes of propagation distinguished by their polarization. Because of optical birefringence in the fiber, the two modes travel with different group velocities, and the random change of this birefringence along the fiber length results in random coupling between the modes. With current practical transmission technology the resulting PMD phenomena lead to pulse distortion and system impairments that limit the transmission capacity of the fiber. I describe different ways of measuring PMD in optical fibre, PMD compensation techniques and analyse PMD results in optical fibres.

The aim of the thesis was to characterize chosen expression vectors used in biotechnologically important bacterial species, Corynebacterium glutamicum, and to test their use in studies of promoter activity control by sigma factors of RNA polymerase. Different properties of these vectors (level of expression of the cloned gene, leaky expression without inducer, dependence of expression level on inducer concentration and cell population homogeneity) were found by determination of expression level of the model gfpuv gene by fluorescence intensity assay of the produced protein and by gfpuv-expressing C. glutamicum cell population analysis using flow cytometry. The vector pEC-XT99A was chosen for testing the bi-plasmid system for assignment of a sigma factor to the chosen promoter. Although the level of expression provided by pEC-XT99A was not high, the vector showed no leaky expression, expression from the vector was comparable for a wide range of IPTG concentrations and the cell population was homogenous concerning the gene expression. Using pEC-XT99A from which individual stress sig genes were expressed, the σD factor was clearly assigned to the up-to-now unknown Pcg0420 promoter. Another vector for isolation and purification of C. glutamicum proteins was used to express the C. glutamicum sigM gene and to...

Bekanntlich sind atmosphärische Rossbywellezüge (RWTs) Lösungen der Singular Vector Analyse eines gedämpften, barotropen Modells mit Nordwinter Grundströmen. In den SV Basen der verwendeten 40 DJF Grundströme konnten nur wenige wachsende den Rossbywellenzügen ähnliche (RWT Moden) Singulären Vektoren (SVen) gefunden werden. Die RWT Moden kommen nur in wenigen Gebieten der Erde vor. Die instabilste Mode entwickelt sich in der Region des Nordpazifiks (NPACs) innerhalb von 4 Tagen in jedem der verwendeten beobachteten DJF Grundströme. Alle anderen RWT Moden kommen nur bei Verwendung einiger der Grundströme vor. Ihre Entwicklungspfade sind eindeutig für Entwicklungszeiten bis zu 96 h und streuen für längere Zeiten. Die NPAC Mode erklärt zum Optimierungszeitpunkt 96 h bis zu 60 % der atmosphärischen kinetischen Energie (KE) auf der 300 hPa Fläche in der NPAC Region. Es konnte auch gezeigt werden, daß die Zeitreihe des beobachteten Wachstums der NPAC Mode mit dem berechneten Wachstum (den Eigenwerten) konsistent ist. Interessanterweise zeigt die NPAC-KE zum Optimierungszeitpunkt 96 h auch eine schwach signifikante Korrelation mit dem PNA-Index, die für die Optimierungszeit 144 h nicht mehr existiert. Die Ergebnisse legen die Vermutung nahe, daß die verwendeten Grundströme die Entwicklung der RWT Moden bis zu einer Entwicklungszeit von 4 Tagen dominieren und daß die finite Instabilität maßgeblich zur Entwicklung der beobachteten NPAC Rossbywellenzüge in der Atmosphäre beiträgt. Die Ergebnisse geben Hinweise darauf, daß die NPAC mode auch einen Beitrag zur Entwicklung der PNA leistet.

Support Vector Machines (SVMs) are rarely benchmarked against other classification or regression methods. We compare a popular SVM implementation (libsvm) to 16 classification methods and 9 regression methods-all accessible through the software R-by the means of standard performance measures (classification error and mean squared error) which are also analyzed by the means of bias-variance decompositions. SVMs showed mostly good performances both on classification and regression tasks, but other methods proved to be very competitive. / Series: Report Series SFB "Adaptive Information Systems and Modelling in Economics and Management Science"

Immunogenität von retroviralen und lentiviralen Vektoren wurde als ein Haupthindernis für deren Applikation in der Gentherapie betrachtet worden. Dies kann jedoch als Vorteil für den Einsatz dieser Vektoren als Impfstoffkandidaten gegen HIV-Infektion und AIDS genutzt werden. Um das Potenzial von lentiviralen Vektoren eine humorale und zelluläre Immunantwort zu induzieren zu prüfen, wurde eine Reihe VSV-G-pseudotypisierter replikations-inkompetenter HIV-1-Vektoren hergestellt, die entweder ein Kodon-optimiertes HIV-p17/p24 (hgag)- oder das Grün fluoreszierende Protein (GFP)-Transgen enthalten. Die Infektion mit dem VSV-G pseudotypisierten HIV-1-Vektor pGJ2 führte in allen getesteten Zelllinien und auch in primären humanen und murinen Zellen zur Transgenexpression. Ebenfalls konnte eine direkte Expression des Transgens in vivo nachgewiesen werden. Balb/c-Mäuse wurden in einem Vektoren- oder DNA-Prime und Vektoren-Boost-Verfahren immunisiert und die humorale und zelluläre Immunantwort wurde untersucht. Die Primärimmunisierung mit DNA und Boosting mit den lentiviralen Vektoren induzierte eine Gag-spezifische humorale Immunantwort, hohe Titer von VSV-G-neutralisierenden Antikörpern und eine Gag- und EGFP-spezifische zytotoxische T-Zell-Antwort. Dabei wurde festgestellt, dass sowohl Strukturbestandteile des lentiviralen Vektors als auch die Transgenexpression zur Aktivierung der Immunantwort beitrugen. So machen die einzigartigen biologischen und immunologischen Eigenschaften der replikationsdefizienten HIV-Vektoren aus diesen Konstrukten wertvolle Werkzeuge, um weiter die Immunmechanismen, die für den Schutz gegen HIV-Infektion und Krankheit bedeutsam sind, zu studieren. Im Rahmen der hierzu durchgeführten Arbeiten wurden außerdem Vacciniavirus/HIV-1-Hybridvektoren hergestellt und analysiert. Um die Transkription der lentiviralen Vektor-Kassette durch das Vacciniavirus zu ermöglichen, wurde vor den Transkriptionsstart ein Vaccinia-Promotor gesetzt und an das 3’-Ende das Transkription-Stoppsignal angehängt. Obwohl die genomische Analyse eine erfolgreiche Herstellung der Hybridvektoren bestätigen konnte, muss die Produktion der lentiviralen Vektoren nach der Vaccinia-Infektion weiter optimiert werden. Nichtsdestotrotz könnte die Kombination von replizierenden Vacciniaviren und replikationsinkompetenten HIV-Vektoren ein neuartiges Impfkonzept darstellen. Die Expression von HIV-Strukturgenen würde in der ersten Phase der Infektion mit dem Vacciniavirus/HIV-1-Hybridvektor zu einer starken humoralen und zellulären Immunantwort führen. Die Bildung von lentiviralen Vektoren würde diese Immunantwort weiter boosten, und falls die lentivirale Vektorkassette dann ein entsprechendes Transgen enthalten würde, würde dies weiter die Immunantwort verstärken und vor allem könnte diese Art des Impfstoffes eine langzeitige falls nicht dauerhafte HIV-spezifische Immunantwort erzeugen. / Immunogenicity of retroviral and lentiviral vectors has been regarded as a major impediment to the use of these constructs in gene therapy. However, this may be exploited for the design of vaccine candidates against HIV infection and AIDS. To test the specific potential to induce antibody and cytotoxic T lymphocyte responses to HIV-derived vectors, a set of VSV-G-pseudotyped replication-defective vectors that contain a codon-optimized p17/p24 HIV-1 Gag or the green fluorescent protein (GFP) gene as transgene were constructed. Infection with the gag or gfp gene-containing vector particles resulted in transgene expression in cell lines and primary human and murine cells. Moreover, the direct transgene expression mediated by this lentiviral vector was also detected after in vivo application. Balb/c mice were immunised in a vector or DNA prime vector boost fashion and humoral and cellular immune responses were examined. Immunisation with DNA as prime, and the lentiviral vectors as boost, induced a Gag-specific antibody response, high titers of neutralising antibodies directed against the VSV-G protein and Gag- and EGFP-specific cytotoxic T lymphocyte (CTL) responses. CTL responses were induced by both structural proteins contained in the vector preparation and through expression of the transgene. Thus, the unique biological and immunologic properties of single-cycle HIV vectors make the constructs valuable tools to further study immune mechanisms relevant to protection from HIV infection and disease. Moreover, to develop a novel HIV vaccine strategy, recombinant vaccinia viruses that express functional HIV-based vector genomes, were constructed. For this purpose, the proviral lentiviral genome, engineered into the vaccinia virus, was subjected to several modifications, including the replacement of retroviral promoter sequences by vaccinia virus sequences and the precise fusion of the transcription stop signal downstream of the transcription unit, allowing cytoplasmic transcription of distinct full-length lentiviral transcripts. The developed chimeric vector should be able to produce the transduction-competent lentiviral particels after single infection of the host cells. However, the genome analysis confirm the successful construction of vaccinia/HIV hybrid vector, the generation of lentiviral particles after vaccinia infection have to be optimized. Nevertheless, due to the favorable properties of vaccinia vectors, including high coding capacity, stability, and wide host range, vaccinia viral/HIV chimeric vectors can be promising HIV vaccine candidate. The expression of HIV-structural genes would lead in the first phase of the infection with the vaccinia/HIV-1 hybrid vector to strong humoral and cellular immunity. The generation of lentiviral vectors would boost this immune response, especially if the lentiviral vector cassette will contain an appropriate transgene. This kind of the vaccine could induce strong long-term or lasting HIV-specific immune response.

Die rheumatoide Arthritis (RA) ist eine Autoimmunerkrankung, die durch anhaltende Gelenksentzündungen gekennzeichnet ist und mit einer fortschreitenden Degradierung des Knorpels und Knochen einhergeht. Ungefähr 2 % der erwachsenen Bevölkerung weltweit sind betroffen und leiden unter erheblichen Gelenkschmerzen und Beeinträchtigungen. Der intraartikuläre Transfer anti-entzündlicher Gene (z.B. des Interleukin-1 Rezeptorantagonisten – IL1RA) zeigte signifikante Bedeutung in präklinischen und Phase-I klinischen Studien der RA Therapie. Die meisten dieser Studien verwendeten MLV-basierte orthoretrovirale Vektoren für eine stabile Transgenexpression, tragen aber das Risiko der Insertionsmutagenese. Wir haben foamyvirale Vektoren (FVV) etabliert, welche von apathogenen Elternviren abgeleitet sind und sich durch ein breites Wirtsspektrum und ein vorteilhaftes Integrationsmuster ins zelluläre Genom auszeichnen. In dieser Arbeit wurden IL1RA exprimierende prototypische foamyvirale Vektoren (PFV) generiert, deren chondroprotektives Potential in vitro und in einem indirekten Gentransferansatz in Kniegelenken von Wistar und athymischen Nacktratten in vivo evaluiert wurde. PFV Vektoren mit der kodierenden Sequenz für den humanen IL1RA, einer internen ribosomalen Eintrittsstelle (IRES) und EGFP wurden generiert und mit Verwendung eines Vier-Plasmidsystem, bestehend aus dem Vektorplasmid (IL1RA-IRES-EGFP) und den Expressionsplasmiden FV-gag, FV-pol und FV-env in 293T Zellen produziert. Ebenso wurden Kontrollvektoren welche nur EGFP exprimieren generiert. Transduktionsexperimente wurden mit primären humanen mesenchymalen Stammzellen (MSZ) aus Knochenmarkaspiraten, der Tert-4 mesenchymalen Stammzelllinie, HT1080 Fibroblasten und primären Ratten Synovialfibroblasten durchgeführt. Die Transgenexpression wurde mittels Fluoreszenzmikroskopie (EGFP), ELISA (IL1RA) und quantitativer Real-Time PCR (IL1RA) evaluiert. Die Funktionalität des IL1RA-Proteins wurde mit einem Prostaglandin E2 (PGE2) Assay gezeigt. Dazu wurden FV.IL1RA transduzierte Tert-4 Zellen und unbehandelte Zellen mit 10 ng/ml IL1 inkubiert. Als readout für die IL1-Stimulation dienten die PGE2 Mengen in den konditionierten Medien. Die Zellkulturüberstände wurden 48 h nach IL1-Gabe auf ihren PGE2 und IL1RA Gehalt hin untersucht. Die PGE2 Menge war dabei, im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollen, in den FV.IL1RA transduzierten Zellen signifikant erniedrigt. Nach der Transplantation von foamyviral transduzierten Synovialfibroblasten in Kniegelenke von Wistar und athymischen Nacktratten, war die intraartikuläre (i.a.) Transgenexpression in den Wistar Ratten zunächst hoch, fiel jedoch nach ungefähr 3 Wochen ab. Im Gegensatz dazu war die foamyviral vermittelte IL1RA-Expression in den immundefizienten Ratten für 12 Wochen auf sehr hohen Leveln stabil. Ein Maximum wurde an Tag 10 nach i.a. Transplantation mit ca. 450 ng pro Gelenk erreicht. Untersuchungen zur Biodistribution zeigten keine extraartikuläre Transgenexpression in allen untersuchten Organen (Gehirn, Herz, Lunge, Leber, Niere, Milz, Gonaden und Serum). Diese Resultate, zusammen mit dem Ausbleiben von sekundären Erkrankungen, wie bspw. Tumoren, in allen behandelten Tieren, sprechen für die Sicherheit des Ansatzes. Die Arbeit zeigt, dass FVV verwendet werden können, um primäre Synovialfibroblasten und MSZ effizient mit Markergenen und dem anti-entzündlichen IL1RA Transgen zu transduzieren. Die dabei erzielten Transgenlevel sind in der Lage, die Effekte von hochdosiertem IL1 zu blockieren. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass FVV sehr effiziente Werkzeuge für den ex vivo Gentransfer sind und unterstreichen ihr großes Potential für die Bereitstellung anti-entzündlicher Transgene in primären Zellen und Geweben. Zukünftig soll diese Technologie in Tiermodellen der Arthritis angewendet werden. Das Fernziel der Arbeiten besteht in der Etablierung und Evaluierung eines Gentransfersystems, welches die in vivo Applikation am Menschen erlaubt. / Rheuamtoid arthritis (RA) is an autoimmune disease with persistent joint inflammation that results in progressive degradation of cartilage and bone. Approximately 2 % of the adult population worldwide are estimated to be affected by RA and suffer from substantial joint pain and disability. The intra-articular transfer of anti-inflammatory genes (e.g. interleukin receptor antagonist protein – IL1RA) showed significant impact in preclinical and early phase clinical trials for RA therapy. Most of these studies used MLV-based orthoretroviral vectors for stable transgene expression, but carry the risk of insertional mutagenesis. We have established foamyviral vectors (FVV) that are derived from apathogenic parent viruses and are characterized by a broad host range and a favourable integration pattern into the cellular genome. Here we used prototype foamyvirus vectors (PFV) that expressed IL1RA and evaluated their protective effects in vitro and in an indirect gene transfer approach in knee joints of Wistar and athymic nude rats in vivo. PFV vectors carrying the coding sequence of the human IL1RA gene, along with EGFP (enhanced green fluorescent protein) linked via an internal ribosomal entry site (IRES), were generated and produced by using a four-plasmid system consisting of the vector plasmid (IL1RA-IRES-EGFP) and the expression plasmids FV-gag, FV-pol and FV-env in 293T cells. Control vectors were also generated that expressed EGFP only. Transduction experiments were performed with different cells including human primary mesenchymal stem cells (MSC) derived from bone marrow-aspirates, the Tert-4 mesenchymal stem cell line, the HT1080 fibroblast cell line and primary rat synovial fibroblasts. The transgene expression was evaluated by fluorescence microscopy (EGFP), flow cytometry (EGFP), ELISA (IL1RA) and realtime polymerase chain reaction (PCR) (IL1RA). Functionality of the IL1RA protein was shown by using a Prostaglandin E2 (PGE2) Assay. For this, FV.IL1RA transduced Tert-4 cells and untreated Tert-4 cells were incubated with 10 ng/ml IL1. As a readout for the IL1 stimulation, levels of PGE2 in conditioned media were determined. Cell culture supernatants were assayed 48 hours later for their PGE2 and IL1RA levels. The PGE2 levels were statistically significantly lower in the FV.IL1RA transduced cells in comparison to untreated controls. After the transplantation of foamyviral-transduced synovial fibroblasts in knee joints of Wistar and athymic nude rats, the intra-articular transgene expression in Wistar rats was initially high and declined after approximately 3 weeks. In contrast, foamyviral-mediated expression of human IL1RA was found to persist for at least 12 weeks at very high levels in immunocompromised rats, with a maximun value of approximately 450 ng human IL1RA per joint at day 10 after intra-articular transplantation. Biodistribution experiments were also performed and revealed the absence of extra-articular transgene expression in all organs analyzed (brain, heart, lung, liver, kidney, spleen, gonad and serum). This finding, along with the nonappearance of secondary disorders such as tumors in all animals treated, argue for the safety of the approach. Here we show that FV vectors can be used to efficiently transduce primary synovial fibroblasts as well as primary MSCs with marker genes as well as the anti-inflammatory IL1RA transgene at levels that were functional to block the effects of high doses of IL1. The results indicate that FV vectors are very efficient tools for ex vivo gene transfer and underscore their high value for delivering antiinflammatory transgenes to primary cells and tissues. In future experiments we aim to apply this technology in animal models of disease. The ultimate goal of this research is the establishment and evaluation of a gene transfer system that allows the application in humans.

Aufgrund ihrer Charakteristika stellen die Lentiviren besonders gut geeignete Vektoren für den Gentransfer in eukaryotische Zellen dar. Lentivirale Vektoren sind in der Lage ruhende und sich nicht teilende Zellen zu infizieren und ihr genetisches Material in das Zielzellgenom zu integrieren. Dies führt zu einer stabilen Expression des Zielgens in den infizierten Zellen und deren Tochterzellen. In den vergangenen Jahren wurden eine Reihe replikationsinkompetenter lentiviraler Vektoren für verschiedene Studien, meist für gentherapeutische Ansätze, hergestellt. Replikationsinkompetente Vektoren sind in der Lage Zielzellen einmalig zu infizieren, können aber in den Zielzellen nicht weiter replizieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein auf HIV-1 basierendes replikationsinkompetentes Vektorsystem etabliert. Mit Hilfe des replikationsinkompetenten Vektorsystems wurde eine rasch durchführbare phänotypische Resistenztestung etabliert, welche für die Messung der Sensitivität von HIV gegen antivirale Inhibitoren geeignet ist. Die Transduktionseffizienz wurde durch den Einbau eines Markergens in das Vektorsystem untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass mit dem Vektorsystem Zielzellen mit hoher Effizienz transduziert werden können. Inhibitoren gegen die virale Protease, Reverse Transkriptase und Integrase waren in der Lage die Transduktion auf konzentrationsabhängige Weise zu reduzieren. In das Vektorsystem konnten PR- und RT-Sequenzen sowohl von viralen Isolaten als auch von Patienten eingesetzt werden und deren Sensitivität bzw. Resistenz gegen die zur Zeit zur Verfügung stehenden Medikamente konnten nachgewiesen werden. Da das hergestellte Vektorsystem den wichtigen Sicherheitsmaßnahmen entspricht, stellt dieses eine sichere Alternative zur Testung der Wirksamkeit von antiviralen Substanzen bei HIV-infizierten Patienten dar. Unter Verwendung des replikationsinkompetenten Vektorsystems konnte die Testung unter biologischer Sicherheitstufe 2 innerhalb von zwei Wochen ausgeführt werden. Damit wurden die bislang zur Verfügung stehenden phänotypischen Resistenztestungen deutlich verbessert. In dieser Arbeit wurde außerdem untersucht, ob das Foamyvirus (FV) Hüllprotein (Env) in der Lage ist, lentivirale Partikel zu pseudotypisieren und welche Bereiche des Hüllproteins für die Pseudotypisierung notwendig sind. Es wurde festgestellt, dass HIV-Kapside mit dem Hüllprotein des Felinen Foamyvirus (FFV) mit sehr hoher Effizienz pseudotypisiert werden können. Das Hüllprotein der Primaten Foamyviren konnte die Pseudotypisierung von lentiviralen Partikel nicht unterstützen. Mit Hilfe verschiedener Mutanten wurde gezeigt, dass bei der Pseudotypisierung das Signalpeptid (SP) eine wichtige Rolle spielt. Die Unterschiede in der Effizienz der Pseudotypisierung zwischen Hüllproteinen von FV verschiedener Spezies wurden primär durch das jeweilige SP bedingt. Aufgrund seines breiten Wirtsspektrum und der Konzentrierbarkeit bietet das FFV-Env eine attraktive Alternative zu herkömmlich verwendeten Hüllproteinen bei der Produktion und Anwendung von HIV-Vektoren. / Vectors based on lentiviruses are highly efficient vehicles for gene transfer approaches. The principle advantages of lentiviral vectors include the infection of nondividing cells, integration into the host cell genome, high level of gene expression and transmission to all the progeny of the infected cell. Within the last years many replication-defective lentiviral vectors have been developed. Replication-defective vectors infect cells, but can not replicate after infection. In the course of these studies a self-inactivating replication-defective vector system derived from the human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) with enhanced biosafety features was constructed. The vector system was used to develop a rapid and easy phenotypic drug resistance assay to detect and measure emerging resistance of HIV against antiviral drugs. The vector system contains a reporter gene for rapid quantification of transduced target cells. The vector proved highly efficient for transducing target cells. Reporter gene transduction could be inhibited with nucleoside and non-nucleoside reverse transcriptase (RT) inhibitors, integrase (IN) and protease (PR) inhibitors in a dose dependent manner. Protease (PR) and reverse transcriptase (RT) gene coding sequences derived either from proviral isolates or from HIV-infected patients could be inserted into this vector system. Both sensitivity and resistance against currently used antiviral drugs could be detected. Due to the biosafety features of the vector system this novel drug resistance assay represents a rapid and easy method without the need for propagation of infectious virus. In the course of these studies was also studied whether capsids of the HIV-1 can be pseudotyped with wild-type and chimeric foamy virus (FV) envelope proteins from virus isolates derived from different species. Further, it was analysed which domains of the FV envelope play a role in pseudotyping HIV capsids. HIV capsids could be efficiently pseudotyped with feline foamy virus (FFV) envelope protein. The primate foamy virus envelope was not able to support the export of lentiviral capsides. The experiments with the chimeric mutants revealed that the signal peptid plays a key role in pseudotyping. Due to the unique properties of the FFV envelope, including the broad host range and the ability to tolerate concentration of viral particles by ultracentrifugation, pseudotyping of HIV capsids with this envelope might provide a useful tool for future gene transfer approaches.

In dieser Arbeit wurde zum einen die Penetration von Foamyviren (FV) unter besonderer Berücksichtung des FV Hüllglykoproteins (Env) untersucht, zum anderen wurden Adenovirus-Foamyvirus (Ad-FV) Hybridvektoren zur Kombination der Vorteile beider Vektorsysteme konstruiert und analysiert. Das Ziel war die Herstellung von Ad-FV Vektoren mit hohen Titern, die stabil in das Genom des Wirts integrieren. Über die Penetration von FV ist bisher wenig bekannt. Umhüllte Viren können entweder durch direkte Fusion der viralen Hülle mit der Zellmembran oder durch rezep-torvermittelte Endocytose, oft mit einem pH-abhängigen Fusionsschritt der viralen Membran mit der Membran intrazellulärer Kompartimente, in Zielzellen gelangen. In dieser Studie wurde die Abhängigkeit der FV Env vermittelten Infektion verschie-dener FV Spezies von lysosomotropen Agenzien mit MuLV oder Prototyp FV (PFV) Pseudotypen analysiert. Ähnlich wie bei Vesikuläres Stomatitis Virus Glykoprotein (VSV-G) Pseudotypen wurde die FV Env vermittelte Infektion von fast allen Agen-zien, die den endosomalen pH anheben, inhibiert. Allerdings hatte Chloroquin keine inhibitorische Wirkung auf die FV Env vermittelte Infektion im Gegensatz zu der VSV-G katalysierten, was auf einen unter-schiedlichen Penetrationsmechanismus schließen lässt. Eine Analyse der pH-Abhängigkeit der FV Env Fusionsaktivität in einem Zell-Fusionsassay zeigte eine Induktion der Fusionsaktivität mit einer maximalen Stärke bei pH 5,5. Nur bei PFV Env wurde eine basale Fusionsaktivität bei neutralem pH detektiert. Die relativ schnelle Induktion der Fusionsaktivität in saurem Milieu weist auf eine Konformationsänderung des Hüllglykoproteins zur Transformation in einen fusionsaktiven Status hin. Aufgrund dieser Daten kann man von einem endocytotischen, pH-abhängigen Penetrationsmechanismus von FV ausgehen. Zur Kombination der Vorteile von Adenoviren und FV wurde ein Ad-FV Hybridvektorsystem konstruiert um eine effizientes Werkzeug zum stabilen Gentransfer zu schaffen. Das System besteht aus adenoviralen Hochkapazitäts- (HC-Ad) Vektoren auf Adenovirus 5 Basis, die eine selbst-inaktivierende PFV Vektor Kassette unter Kontrolle eines humanen Cytomegalovirus- (hCMV) Promotors oder des reversen Tet Transaktivator Systems (Tet) enthalten. In alle Vektoren ist eine Verstärktes Grün Fluoreszierendes Protein (EGFP) Expressionskassette als Markergen integriert. Es wurden sowohl FV Vektoren, die nach der Primärinfektion über einen intrazellulären Transduktionsmechanismus stabil integrieren, als auch solche, die über einen Se-kundärzyklus mit Hilfe extrazellulärer Partikel stabil transduzieren können, hergestellt. Die Ad-FV Vektoren konnten mit zu herkömmlichen HC-Ad Vektoren vergleich-baren Titern bis zu 1010 iU/ml produziert werden. In Ad-FV infizierten Zellen war die erwartete FV Proteinexpression und ihre Induzierbarkeit bei Ad-FVTet Vektoren nachweisbar. Mit diesen Vektorsystemen infizierte Zellen zeigten eine signifikant höhere persistierende Transgenexpression im Vergleich zu mit HC-Ad oder Kontroll- Ad-FV Vektoren ohne ein funktionales FV pol ORF infizierten Zellen. Eine Southern Blot Analyse von Ad-FVTet infizierten Einzelzellklonen mit persistierender EGFP Expression belegte eine stabile Integration der FV Vektor Kassette. In dieser Arbeit konnten Ad-FV Vektoren mit hohem Titer hergestellt werden, die eine, auch im Vergleich mit bisher publizierten Ad-Retrovirus Systemen, stark erhöhte Effizienz des persistenten Transgentransfers durch stabile Integration zeigten. / In this study, both, the analysis of the penetration mechanism of Foamy Viruses (FV), focusing on the FV envelope glycoprotein (Env), and the construction and analysis of Adenovirus (Ad)-FV hybrid vectors for efficient prolonged transgene expression, was addressed. Little is known about the uptake of foamy viruses, a subfamily of retroviruses, into target cells. In general enveloped viruses use two different entry strategies, an endocytotic entry pathway, mostly involving a pH-dependent fusion process, and a pH-independent fusion process at the cell membrane. In this study, we examined the pH dependence of FV entry by analyzing FV Env mediated infectivity of target cells in the presence of weak bases, vacuolar ATPase inhibitors and carboxylic ionophores using Murine Leukemia Virus (MuLV) or FV vector pseudotypes. Similiar to Vesicular Stomatitis Virus glycoprotein G (VSV-G) mediated uptake, FV Env mediated entry was inhibited by most agents used. However, in contrast to VSV-G pseudotypes, chloroquine failed to reduce the infectivity of FV Env pseudotypes, implying that the pathway is different from that of VSV-G. Various glycoproteins from other FV species showed a similiar inhibition pattern as the prototype FV (PFV). Analysis of the pH-dependence of the FV mediated fusion process in a cell-to-cell fusion assay revealed an induction of syncitia formation by a short exposure to acidic pH, peaking around pH 5.5. The very short time period of exposure to low pH neccessary for the induction of fusion activity implies a conformational change of FV Env at low pH to transform to a fusogenic state. Interestingly, of all FV Env species analyzed only the PFV Env had a significant fusion activity a neutral pH. Taken together, these data suggest a pH-dependent endocytotic pathway of infection of target cells by FV. In this work, an adenoviral/foamyviral (Ad-FV) hybrid vector system was developed to exploit the favourable features of the two parental viral species for efficient and stable gene transfer. The system consists of high capacity (HC-Ad) Adenovirus 5 vectors containing self-inactivating PFV vector cassettes under control of a human cytomegalovirus- (hCMV) promotor or the reverse Tet transactivator system (Tet). The PFV Enhanced Green Fluorescent Protein (EGFP) transfer vectors encoded by this vector cassettes could either transduce target cells by an intracellular retrotransposition step or by an additional secondary cycle with extracellular paticles. The Ad-FV vectors could be produced with titers up to 1010 iU/ml, comparable to conventional Ad vectors. We were able to demonstrate the predicted pattern of PFV protein expression in Ad-FV vector infected cells and the induction of PFV protein expression in Ad-FVTet infected cells. Long-term analysis of cells infected by the chimeric vec-tors showed a significantly higher amount of persistent transgene expressing cells when compared to cells infected by a control vector containing a non-functional FV pol ORF or by a conventional HC-Ad vector. Southern blot analysis of persistently transgene expressing cells indicated stable integration of the PFV vector genome in cells infected by Ad-FVTet vectors. In summary, our results demonstrate the production of high titer Ad-FV hybrid vectors mediating, even compared to other published Ad-Retrovirus systems, prolonged transgene expression by stable integration.

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