Um aussagekräftige, mit dem Experiment vergleichbare Resultate aus Berechnungen der Gitter-QCD zu erhalten, ist die Extrapolation zum Kontinuum unabdingbar. Das bewährte Symanzik-Verbesserungsprogramm führt zu einer systematischen Reduzierung der Ordnung von Cutoff-Effekten, die eine bessere Kontrolle über die genannten Fehler sowie größere und damit erschwinglichere Gitterabstände ermöglicht. Auf die Wilson-Fermionenwirkung bezogen bedarf es nur des Hinzufügens des Sheikholeslami-Wohlert-Terms mit dem O(a)-Verbesserungskoeffizienten csw. In der vorliegenden Arbeit wird eine Strategie zur nicht-perturbativen Bestimmung dieses Koeffizienten in der Theorie mit Nf=3+1 massiven Seequarks entwickelt. Diese ist in ein allgemeines, massenabhängiges Renormierungs- und Verbesserungsschema eingebettet, dessen Grundlagen dargelegt werden. Die Auferlegung der Verbesserungsbedingung, bei der die PCAC-Relation im Schrödinger-Funktional Verwendung findet, geschieht entlang einer Linie konstanter Physik, welche dem Charm-Quark näherungsweise seine physikalische Masse zuordnet. Dieser vergleichsweise aufwendige Ansatz hat zum Ziel, große, massenabhängige O(a^2)-Effekte in zukünftigen Simulationen im großen Volumen mit vier dynamischen Quarkspezies zu vermeiden. Die numerischen Resultate dieser Arbeit werden unter Verwendung der tree-level-verbesserten Lüscher-Weisz-Eichwirkung gewonnen. Da die sogenannte Gradient-Flow-Kopplung bei der Definition der Linie konstanter Physik Verwendung findet, wird in einer zusätzlichen Untersuchung die Wechselbeziehung dieser Kopplung mit der Topologischen Ladung beleuchtet, insbesondere im Bezug auf die unter den Namen Critical Slowing Down und Topology Freezing bekannten Phänomene. / In order to obtain sensible results from Lattice QCD that may be compared with experiment, extrapolation to the continuum is crucial. The well-established Symanzik improvement program systematically reduces the order of cutoff effects, allowing for better control of the aforementioned errors, as well as larger and thus more affordable lattice spacings. Applied to the Wilson fermion action, it entails the addition of the Sheikholeslami–Wohlert term with the O(a) improvement coefficient csw. In this work, a strategy is developed for the non-perturbative determination of csw in the theory with Nf=3+1 massive sea quarks. It is embedded in a general, mass-dependent renormalization and improvement scheme, for which we lay the foundations. The improvement condition, formulated by means of the PCAC relation in the Schrödinger Functional, is imposed along a line of constant physics that is designed to be close to the physical mass of the charm quark. The aim of this rather elaborate approach is to avoid large, mass-dependent O(a^2) effects in future large volume simulations with four dynamical quark species. The numerical results are worked out using the tree-level improved Lüscher–Weisz gauge action. Since the gradient flow coupling is employed in the definition of the line of constant physics, its interdependence with the topological charge in regard to critical slowing down and topology freezing is investigated in a supplemental study.

Der Charakter der Schwellwertdynamik vieler physikalischer, chemischer und biologischer Systeme hat sich in neueren Experimenten als im wesentlichen nicht Markowsch herausgestellt. In diesem Fall sind die "Ubergangsraten von der Zeit und den Anfangsbedingungen abh"angig und es stellen sich komplexe Wahrscheinlichkeitsverteilungen f"ur die erste Durchgangszeit ein. In dieser Arbeit werden verschiedene Aspekte nicht Markowscher Schwellwertprobleme und deren Anwendung bei der Beschreibung der Dynamik von Neuronen untersucht. In dieser Arbeit entwickeln wir einen analytischen Zugang zu nicht Markowschen Problemen, dem die Theorie der Schwellwert"uberschreitung zu Grunde liegt. Im Ergebnis erhalten wir mehrere analytische N"aherungen f"ur die Wahrscheinlichkeitsverteilung der ersten Durchgangszeit f"ur Zufallsprozesse mit differenzierbaren Trajektorien. Die Qualit"at und der G"ultigkeitsbereich der N"aherungen werden von uns sorgf"altig untersucht. Die abgeleiteten N"aherungen decken dabei den gesamten Bereich zwischen fast Markowschen und stark nicht Markowschen Problemen ab. Diese analytischen N"aherungen werden in Kombination mit numerischen Methoden genutzt, um Spikemuster in resonanten und nicht-resonanten Neuronen zu untersuchen. Im Besonderen haben wir uns dabei f"ur die Entstehung spontaner, durch zellinternes Rauschen hervorgerufener, Spikemuster in stellaten (resonanten) und pyramidalen (nicht-resonanten) Zellen des entorhinalen Kortex in Ratten interessiert. Diese zwei Neuronentypen zeigten deutliche Unterschiede in den Spikemustern, die den jeweiligen Unterschieden in den unterschwelligen Dynamiken zuzuordnen sind. Des weiteren wurden negative Korrelationen in den Spikesequenzen f"ur beide Neuronentypen gefunden. Um diese negativen Korrelationen angemessen zu beschreiben, haben wir einen nicht erneuerbaren Schwellenmechanismus in das Resonate-and-Fire Modell integriert. / Recent experiments revealed the non-Markovian character of the escape dynamics in many physical, chemical and biological systems on time scales prior to relaxation. The escape rates in the non-Markovian case are time-dependent and the escape times are dictated by the initial conditions. Complex, multipeak distributions of the first passage time are characteristic for the non-Markovian case. In this thesis we investigate various aspects of the non-Markovian first passage time problem and in particular its application to the dynamics of neurons. We elaborate an analytical approach to the non-Markovian first passage time problem, which is based on the theory of level-crossings, and obtain several analytical approximations for the first passage time density of a random process with differentiable trajectories. We compare the quality of these approximations and ascertain their regions of validity. Our approximations are applicable and provide accurate results for different types of dynamics, ranging from almost Markovian to strongly non-Markovian cases. These analytical approximations in combination with numerical methods are applied to investigate the spike patterns observed in resonant and nonresonant neurons. In particular, we focus on spontaneous (driven by intrinsic noise) spike patterns obtained in stellate (resonant) and pyramidal (nonresonant) cells in the entorhinal cortex in rat. These two types of neurons exhibit striking different spike patterns attributed to the differences in their subthreshold dynamics. We show that the resonate-and-fire model with experimentally estimated parameter values can quantitatively reproduce the interspike interval distributions measured in resonant as well as in nonresonant cells. We also found negative interspike interval correlations in both types of neurons. To capture these negative correlations, we introduce a novel nonrenewal threshold mechanism in the resonate-and-fire model.

Im ersten Teil der Arbeit analysieren wir BSDEs mit Generatoren, die monoton in y, convex in z, gemeinsam unterhalbstetig und von unten durch eine affine Funktion der Kontrollvariable beschränkt sind. Das erste Hauptresultat ist der Nachweis der Existenz und Eindeutigkeit einer minimalen Superlösung. Wir zeigen, dass für die minimale Superlösung wichtige Eigenschaften, wie zum Beispiel die Flusseigenschaft und die Projektivität gelten. Es stellt sich heraus, dass das Funktional welches die Endbedingung auf das Infimum über alle Wertprozesse zur Zeit null abbildet nicht nur den gleichen Definitionsbereich wie der Erwartungswert hat, sondern auch einige seiner wichtigsten Eigenschaften, wie monotone Konvergenz und Fatou''s Lemma teilt. Das führt im Weiteren zur Unterhalbstetigkeit und zu dualen Darstellungen dieses Funktionals. Schlussendlich zeigen wir eine Lösung des Nutzenmaximierungsproblems für die Exponentialnutzenfunktion. Im zweiten Teil der Arbeit untersuchen wir die quadratische Absicherung von finanziellen Risikopositionen unter Basisrisiko. Zuerst zeigen wir wie optimal abgesichert wird, wenn die Differenz der Logarithmen von Absicherungsinstrument und Risiko asymptotisch stationär ist. Für lineare Risikopositionen leiten wir explizite Formeln für den Absicherungsfehler her und zeigen, dass für nichtlineare Positionen eine schnelle Simulation möglich ist. Zweitens untersuchen wir ein Modell in dem die Korrelation zwischen Absicherungsinstrument und Basiswert stochastisch ist. Wir nehmen an, dass die Korrelation ein Prozess ist, der sich gemäß einer stochastischen Differentialgleichung mit Werten zwischen -1 und 1 entwickelt. Wir leiten eine Integrabilitätsbedingung bezüglich des Korrelationsprozesses her, die uns erlaubt die optimale quadratische Absicherung durch eine einfache Formel zu beschreiben. Weiterhin zeigen wir, dass unsere Bedingungen von einer großen Klasse von Korrelationsdynamiken erfüllt werden. / In the first part of the thesis we analyze BSDEs with generators that are monotone in y, convex in z, jointly lower semicontinuous, and bounded below by an affine function of the control variable. The first central result establishes existence and uniqueness of a minimal supersolution. We show that our setting allows to derive important properties of the minimal supersolution such as the flow property and the projectivity. We find that the functional which maps the terminal condition to the infimum over all value processes evaluated at time zero is not only defined on the same domain as the original expectation operator, but also shares some of its main properties such as monotone convergence and Fatou''s Lemma. Moreover, this leads to lower semincontinuity and dual representations of the functional. Finally, we demonstrate a solution of the problem of maximizing expected exponential utility. In the second part of the thesis we investigate quadratic hedging of contingent claims with basis risk. We first show how to optimally cross-hedge risk when the logspread between the hedging instrument and the risk is asymptotically stationary. For linear risk positions we derive explicit formulas for the hedge error, while for non-linear positions swift simulation analysis is possible. Secondly, we study a model where the correlation between the hedging instrument and the underlying of the contingent claim is random itself. We assume that the correlation is a process which evolves according to a stochastic differential equation with values between the boundaries -1 and 1. We derive an integrability condition on the correlation process that allows to describe the quadratic hedge by means of a simple hedging formula. Furthermore we show that our conditions are fulfilled by a large class of correlation dynamics.

Das Bronchialkarzinom ist die häufigste Todesursache bei den Krebserkrankungen und weist eine schlechte Prognose auf. Die Behandlung besteht aus einer Chemotherapie mit platinbasierten Medikamenten, doch der Erfolg ist unbefriedigend. In den letzten Jahren wurden zielgerichtete Therapien gegen Proteine wie den EGFR entwickelt. Klinische Studien zeigten, dass nur Subpopulationen von den Medikamenten Erlotinib und Cetuximab profitieren. Eine bessere (Vor-)Selektion der Patienten ist wünschenswert, um unnötige Behandlungen zu vermeiden. Für diese Analysen bedarf es relevanter präklinischer Modelle. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 25 Xenograftmodelle des Lungenkarzinoms vergleichend charakterisiert. Ein Schwerpunkt bestand im Vergleich der Xenografts mit ihren Patiententumoren. Die Analyse der Histologie, der Proliferationsmarker als auch der Genexpressionsprofile fand übereinstimmende Ergebnisse in den Patiententumoren und ihren abgeleiteten Xenografts. Mit Hilfe von mRNA-, Protein- und SNP-Profilen ressistenzassoziierter Marker der Chemotherapie konnte die Bedeutung der Modelle zur Charakterisierung von prädiktiven und prognostischen Markern aufklärt werden. Diese Arbeit untersuchte auch Marker der anti-EGFR-Therapien. mRNA- und Proteinprofile der ERBB-Rezeptoren sowie der Liganden wurden erstellt und stimmten mit publizierten klinischen Daten überein. Genexpressionsstudien in Erlotinib Respondern und Non-Respondern zur Therapieoptimierung identifizierten den Wachstumsfaktor VEGFA als Ziel für eine Kombinationsbehandlung mit dem Angiogeneseinhibitor Bevacizumab. Die Kombination von Bevacizumab mit Erlotinib führte zu einem reduzierten Tumorwachstum. Die Ergebnisse dieser Arbeit machten deutlich, dass die individuellen Tumoreigenschaften in den patientenabgleiteten Xenografts auf Gen- und Proteinebene erhalten bleiben und diese als Modelle zur Markeranalyse sowie zur Therapieoptimierung eingesetzt werden können. / Lung cancer is still one of the most frequent cancers worldwide. The treatment option is classical chemotherapy that is based upon the combination of platin-based drugs. But no further improvement seems to be possible. For some years targeted drugs against single proteins like the EGFR were developed. The clinical trials showed that only subpopulations of patients benefit from the treatment. A better selection of patients to avoid treatment would be helpful. Therefore, pre-clinical models that are suitable for analysis and that represent clinical populations of patients are required. In this work 25 patient derived xenografts from lung cancer were intensely studied. First, the xenografts were compared with their corresponding patient tumor. The analysis of the histology and the expression of proliferation and epithelial or mesenchymal markers showed concordance of the patient tumor and the derived xenograft. The gene expression profiles were also maintained. Further analysis should elucidate the relevance of the xenografts as models for the characterisation and validation of predictive and prognostic markers. SNP, mRNA and protein expression profiles of resistance markers for chemotherapy were generated and showed similarities with clinical data. As marker for the anti-EGFR targeted therapies the ERBB receptors and the ligands of the EGFR were analysed. The mRNA and protein expression profiles resemble clinical data sets. An optimisation of the therapy should be achieved with gene expression studies. The vascular endothelial growth factor A was identified for a combination treatment with the anti-angiogenic drug bevacizumab in erlotinib resistant tumors. The combination of erlotinib and bevacizumab reduced the tumor growth in selected models. In summary, the analysis could show that the individual characteristics of the patient tumor were maintained in the xenograft. The models are a reliable tool for studies designed to improve treatment strategies.

Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss der gekoppelten Dynamik in nichtlinearen Polymerketten auf Prozesse wie den thermischen Zerfall und den kraftinduzierten Abriss zu untersuchen. Dafür betrachten wir zunächst die Gleichgewichtsrelaxationseigenschaften von Ketten mit nichtlinearen Wechselwirkungspotentialen. Es kann gezeigt werden, dass die Relaxationseigenschaften des End-zu-End-Abstandes wie auch der Hauptkomponenten jene der harmonischen Kette sind. Die Korrelationszeiten weichen jedoch ab. Sogenannte weiche nichtlineare Potentiale erhöhen die Korrelationszeit. Doppelmuldenpotentiale können zum Anwachsen typischer Korrelationszeiten um mehrere Größenordnungen führen. Die Hauptkomponenten, deren Richtungen mit denen der Normalmoden der harmonischen Kette übereinstimmen, zeigen dabei unter Umständen eine subdiffusive Dynamik. In Bezug auf das thermisch aktivierte Bindungsversagen gehen wir auf zwei experimentell wichtige Problemstellungen ein. Zuerst untersuchen wir den thermisch aktivierten Zerfallsprozess einer homopolymeren Kette. Wir berechnen mittlere Aktivierungszeiten einzelner Bindungen für freie und befestigte Ketten. Wir können zeigen, dass diese Zeiten entscheidend von der Gesamtlänge der Kette sowie der Position der Bindung abhängen. An den freien Kettenenden weisen sie ein Minimum auf. Die zweite experimentell relevante Situation entspricht jener in Einzelmolekül-Zugexperimenten. Zusätzlich zum Einfluss nicht Markovscher Fluktuationen im gekoppelten System hat die verzögerte Kraftpropagation entlang der Kette einen weiteren Einfluss auf die Abrissdynamik. In langen Ketten brechbarer Bindungen verursacht das komplexe Zusammenspiel zwischen Kraftpropagation und der dem Abriss zugrundeliegenden Extremwertstatistik eine nicht monotone Abhängigkeit der wahrscheinlichsten Abrisskraft von der Kettenlänge. Abschließend analysieren wir experimentelle Abrissdaten von kovalenten Bindungen in zweisträngigen DNS Ringen. / This work intends to show how the coupled dynamics of a nonlinear polymer chain alters processes such as thermal fragmentation and force-induced rupture. For that purpose we first examine the equilibrium relaxation properties of chains with nonlinear interaction potentials. We find that the relaxation properties of the end-to-end distance and the principal components are essentially those of the harmonic chain, though with shifted correlation times. Soft nonlinear potentials increase the correlation times. Double-well interaction potentials may lead to an increase of the relaxation times by orders of magnitude. The principal components, whose directions follow the normal modes of the harmonic chain, can exhibit vastly different subdiffusive kinetics. Concerning the thermally activated bond rupture in polymer chains we focus on two experimentally relevant situations. First, we consider the thermally activated fragmentation of a homopolymer chain. We calculate mean activation times of individual bonds for free and grafted chains. We show that these times crucially depend on the length of the chain and the location of the bond yielding a minimum at the free chain ends. Second, we study a set up corresponding to the one found in single molecule pulling experiments. In addition to the influence of non-Markovian fluctuations in the coupled system the delayed force propagation into the chain has a further impact on its overall rupture dynamics. In long chains of breakable bonds the complex interplay between the force propagation into the chain and the extreme value statistics underlying rupture causes a non-monotonic scaling of the most probable rupture force as a function of the chain length. Finally we analyze experimental data of the rupture of covalent bonds in ds-DNA loops.

Limitierend für pharmakologische Therapien ist oft die Unfähigkeit des Wirkstoffes, biologische Membranen zu überwinden, weswegen häufig Transportmoleküle wie z.B. zellpenetrierende Peptide (CPPs, cell penetrating peptides) benutzt werden. Von den über 100 beschriebenen CPPs wurde bisher nur eine kleine Anzahl systematisch verglichen, was die Auswahl des „richtigen“ CPPs für eine Anwendung erschwert. Ziel dieser vorliegenden Arbeit war es, das pro-apoptotische Peptid KLA mittels CPPs spezifisch in Krebszellen zu transportieren. Untersucht wurden: (I) Verschiedene CPPs in unterschiedlichen Zelltypen zur Selektion der „besten“ CPPs; (II) Der Einflusses des CPP C-Terminus auf die Internalisierung und zelluläre Verteilung; (III) Der zelluläre KLA-Transport mittels CPPs via einer nicht-kovalenten Administration. 22 verschiedene CPPs wurden in sieben Zelltypen untersucht, wobei Toxizität, Zellaufnahme und zelluläre Lokalisation mittels Fluorescein markierten CPPs in Fluoreszenzspektroskopie und konfokaler Mikroskopie betrachtet wurden. Abhängig von der Zellaufnahme wurden die CPPs in drei Gruppen klassifiziert. Die Untersuchung carboxylierter und carboxyamidierter CPP C-Termini ergab, dass in den meisten Fällen ein Carboxyamid die zelluläre Aufnahme begünstigte. Drei CPPs (MPG, Penetratin und Integrin) wurden ausgewählt, um das pro-apoptotische KLA Peptid in zwei Krebszelllinien (MCF-7 Brustkrebszellen und leukämische RAW264.7 Makrophagen) im Vergleich zu Fibroblasten (Cos-7) nicht-kovalent zu transportieren. Der erfolgreiche KLA-Transport hing vom CPP, dessen C-Terminus und der Zelllinie ab. Die Analyse der Viabilität nach CPP:KLA Administration ergab, dass MPG-CONH2:KLA (1:2) toxisch für Makrophagen und Brustkrebszellen, aber nicht für Fibroblasten war. Die Toxizität konnte der Apoptose zugeordnet werden. Die vorliegende Arbeit liefert wichtige Informationen über die Auswahl des passenden CPPs für den nicht-kovalenten Transport des pro-apoptotischen KLA-Peptids. / Limitations in a pharmacological therapy are often due to the inability of drugs to overcome the cell membrane and therefore transporting molecules are being used, e.g. cell penetrating peptides (CPPs). Only a few of the over 100 described CPPs have been compared systematically making the choice of “the” CPP for a given application difficult. The goal of the presented work is the CPP mediated delivery of the pro-apoptotic peptide KLA in breast cancer cells as proof of principle for a therapeutical application. Analysed were (I) Different CPPs in various cell types to select the “best” one, (II) The influence of the CPP C-termini on uptake and localisation, (III) The cellular KLA delivery via a non-covalent CPP administration. 22 CPPs were compared in seven cell types thereby looking at toxicity, cellular uptake and subcellular localisation using fluorescein labelled CPPs for fluorescence spectroscopy and confocal microscopy. The resulting uptake information allowed the classification of the CPPs in three main groups. The evaluation of carboxylated and carboxyamidated CPP C-termini revealed that a carboxyamide mostly enhanced the cellular CPP uptake. Three CPPs were selected (MPG, penetratin and integrin) to deliver the pro-apoptotic KLA peptide in two cancer cell lines (breast cancer MCF-7 cells and RAW264.7 macrophages) compared to fibroblasts (Cos-7) via the non-covalent strategy. A successful KLA delivery depended on the applied CPP, its C-terminus and the used cell line. The biological activity of the pro-apoptotic KLA peptide was determined via the cell viability (MTT assay). The co-incubation of MPG-CONH2:KLA (1:2) was able to induce toxicity in breast cancer cells and leukaemic macrophages, but not in fibroblasts. The viability reductions were then assigned to apoptosis. This work provides important information for the choice of an adequate CPP for the pro-apoptotic KLA peptide delivery and presents the advantage of the non-covalent delivery strategy.

Die Gentherapie hat in den letzten Jahren wesentliche Entwicklungen im Vektordesign, der kontrollierte Expression sowie der Sicherheit ihrer Anwendung durchgemacht. Die Erkenntnis, dass die Tumorgentherapie allein nur in begrenztem Maße zum erhofften therapeutischen Benefit für den Patienten beitragen kann, führte zum Konzept der lokalen Gentherapie als Teil anderer, etablierter Tumortherapien. In diesem Zusammenhang wird die Gentherapie als eine moderne Option zur Steigerung der Effizienz von Chemotherapie, Strahlentherapie oder Hyperthermie verstanden. Zum Erreichen dieses Zieles ist die Etablierung Therapie-regulierbarer Vektorsysteme von besonderer Attraktivität. Im Rahmen der Strategie des lokalen Transfers therapeutischer Gene bietet inzwischen die Anwendung nicht-viraler Transfersysteme, wie z.B. in vivo-Elektrotransfer, Gene-Gun oder Jet-Injection eine klinisch applikable Technologie. Die Etablierung einer effizienten, auf der Jet-Injection basierenden nicht-viralen Transfertechnologie und die Analyse ihres Potentials für eine klinische Anwendung in einem multimodalen Therapiekonzept war ein wesentliches Ziel der Arbeit. Es wurde gezeigt, dass die Jet-Injection in tierexperimentellen Tumormodellen zur effizienten Expression der Transgene führt, dass sowohl Eindringtiefen, als auch Verteilung der Jet-Injection optimal für einen effizienten Gentransfer sind und die Höhe der Genexpression mit etablierten Gentransfer-Technologien, wie z.B. der in vivo-Lipofektion, vergleichbar ist. Basierend auf der Strategie des Einsatzes der Gentherapie in Kombination mit anderen Therapien, bestand ein weiteres Ziel der Arbeit in der Charakterisierung und Anwendung konditioneller Vektorsysteme, mit denen die Expression therapeutischer Gene durch Chemotherapie oder Hyperthermie kontrollierbar ist. Derartige Vektoren, in denen der humane Multidrug Resistenzgen 1- (mdr1) Promotor genutzt wurde, exprimierten vor allem Zytokingene, die die therapeutische Effizienz von Zytostatika oder der Hyperthermie verbessern. Die Zytostatika-und auch Hitze-Induzierbarkeit der mdr1-Promotor gesteuerten Genexpression konnte in verschiedenen Tumormodellen in vitro und in vivo erfolgreich demonstriert werden Diese Untersuchungen zeigten, dass eine Zytostatika-induzierte Gentherapie zu einer besseren Tumortherapie beiträgt. Die Kombinations-Experimente der konditionellen Gentherapie im Kontext einer Hyperthermie geben erste Hinweise, dass auch hier die therapeutische Effektivität in vitro und in vivo gesteigert werden kann. Im Rahmen des Konzepts der kombinierten Gen- und Chemotherapie von Tumoren ist in der Arbeit vor allem auf das chemosensitivierende Potential von Zytokinen gesetzt worden. Besonders für TNF-a, IL-2 sowie IFN-g konnte gezeigt werden, dass diese Zytokine zu einer Modulation der Expression MDR-assoziierter Gene, wie dem mdr1, MVP/LRP und auch MRP1 in der Lage sind und dadurch zur Chemosensitivierung in verschiedenen Tumormodellen führt. Diese Befunde bildeten eine wichtige Rationale für den Einsatz von Zytokingenen im Rahmen der Tumorgentherapie zur Überwindung der MDR. Gentransferexperimente mit TNF-a- und IL-2-exprimierenden Vektoren konnten analog zur Applikation rekombinanter Zytokine die Modulation der Gene mdr1 und MVP/LRP zeigen, die mit der Erhöhung der Sensitivität gegenüber Zytostatika wie Vincristin oder Adriamycin assoziiert ist. / Gene therapy has made great achievements in vector design, controlled gene expression and in safety. The fact, that gene therapy as single therapy has only limited potential for the benefit in the therapy for cancer patients, has led to the concept of local gene therapy as part of other, established therapies. In this context, gene therapy serves as a modern option to improve the efficiency of chemotherapy, radiotherapy or hyperthermia. To achieve this goal, the establishment of therapy-regulatable vectors is of particular attractiveness. For the concept of local transfer of therapeutic genes non-viral transfer systems, such as in vivo electrotransfer, gene gun or jet-injection represent clinically applicable transfer technologies. One major issue of this work was the establishment of an efficient, jet-injection based non-viral transfer technology and the analysis of its potential for clinical application in a concept of multimodal therapy. It has been shown in vivo, that efficient transgene expression can be achieved by jet-injection, that penetration and distribution of the transgene are optimal for an efficient gene transfer and that the level of gene expression is comparable to established gene transfer technologies, sch as in vivo lipofection. Based on the strategy of combination of gene therapy with other therapies, another goal of this work aimed at the characterization and utilization of conditional vector systems, by which expression of therapeutic genes is controllable by chemotherapy or hyperthermia. By such vectors, in which the human multidrug resistance gene 1 (mdr1) promoter was employed, cytokine genes were expressed, which are capable to improve the therapeutic efficacy of cytostatic drugs or of hyperthermia. The drug- and heat-inducibility of mdr1 promoter-driven gene expression has successfully been demonstrated in in vitro and n vivo tumor models. The studies have also shown, that drug-induced gene therapy leads to improved tumor treatment. Combination experiments of conditional gene therapy in the context with hyperthermia give first indication of an increased therapeutic efficiency in vitro and in vivo. For the concept of combined gene- and chemotherapy the chemosensitizing potential of cytokines was exploited. It has been shown, particularly for TNF-a, IL-2 and IFN-g, that these cytokines are capable to modulate the expression of MDR-associated genes, such as mdr1, MVP/LRP or MRP1 leading to chemosensitization in different tumor models. These observations represent an important rationale for the use of cytokine genes in gene therapy for MDR-overcoming. Gene transfer experiments with TNF- or IL-2 expressing vectors showed the modulation of mdr1 or MVP/LRP expression, associated with increased sensitivity towards cytostatic drugs, such as vincristine or adriamycin.

Atsakomybė už tarptautinės teisės nedraudžiamus veiksmus suprantama kaip valstybių pareiga kompensuoti padarytą materialią žalą, vykdant rizikingą veiklą, kurios nedraudžia tarptautinė teisė. Tarptautinės objektyviosios atsakomybės normos yra specialios, jos turi apibrėžtą veikimo sferą tokiuose tarptautinės teisės posakiuose kaip tarptautinė kosmoso teisė, tarptautinė jūrų teisė, tarptautinė atominė teisė, kuriuose tarptautinė atsakomybė, susijusi su padidinto pavojaus šaltinių veikimu, gali būti numatyta tarptautinėse sutartyse. Labiausiai reglamentuota valstybių atsakomybė už tarptautinės teisės nedraudžiamus veiksmus yra kosmoso teisėje, kur numatoma absoliuti vykdančios kosminę operaciją valstybės atsakomybė už padarytą žalą. Kitose minėtose sutartyse numatoma tik dalinė (valstybės atsakingos už žalos atlyginimo ar prevencijos mechanizmo sukūrimą ar pan.), o žalą privalo atlyginti „teršėjas“ (privatus subjektas, užsiimantis padidinto pavojaus veikla). Apskritai autorė daro išvadą, kad šioje srityje trūksta privalomų tarptautinės teisės šaltinių-ji yra nepakankamai reglamentuota. / -. / Verantwortung für die Handlung, die in der internationalen Recht nicht verboten, aber gefährlich ist, ist die staatliche Pflicht die Materialischaden bezahlen. Diese Verantwortung ist am meisten in der Kosmosrecht, wo absolute Verantwortung der Staat, die kosmische Operation verwirkliche, reglamentiert. Im allgemeinen aber Staaten anerkennen die Pflicht in der rechtliche Handlung gemachte Schaden nicht.

Die Wnt/ β-Catenin-Signaltransduktion nimmt eine exponierte Stellung in der kolorektalen Karzinogenere ein. Niclosamid ist ein Derivat der Salicylsäure, das bei Bandwurm- infektionen eingesetzt wird. Es konnte gezeigt werden, dass Niclosamid den Wnt/ β-Catenin-Signalweg moduliert. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den therapeutischen Einsatz des Niclosamids beim kolorektalen Karzinom zu evaluieren. Die Zellproliferation von kolorektalen Karzinomzelllinien (humane SW480 und SW620 Zellen sowie CC531 Zellen einer Ratte) und von Rattenfibroblasten wurde nach 12 und 24 Stunden Inkubation mit Niclosamid durch lichtmikroskopische Zellzahlbestimmungen beurteilt. Die Apoptoseraten wurden mit einem Zelltod-Assay ermittelt. Eine Immunfluoreszenzfärbung gab Aufschluss über das Expressionsmuster von aktivem β-Catenin. Die Promotoraktivität des LEF/ TCF-Transkriptionsfaktors wurde nach Transfektion mit TOPflash mithilfe eines Luciferase Assays analysiert. Die Genexpression von Wnt-modulierenden Faktoren (Bcl-9 und Wif1), von Komponenten des ß-Catenin- Degradationskomplexes (Axin2 und GSK 3β), von kanonischen Zielgenen (Met, MMP7 und Cyclin D1) und von c-jun als Schlüsselprotein des nicht-kanonischen Wnt/ JNK-Signalweges wurde in der RT-PCR untersucht. Auf Proteinebene wurden zur Bestätigung zusätzlich Western Blots mit Antikörpern gegen aktives β-Catenin und c-jun durchgeführt. Die Zellproliferation kolorektaler Karzinomzelllinien wurde dosisabhängig inhibiert, und Niclosamid führte zu Apoptose. Nach Inkubation mit Niclosamid kam es nicht zur Umverteilung von aktivem β-Catenin von der nukleären in die zytosolische Fraktion. Die Wnt-Promotor-Aktivität von LEF/ TCF wurde nach 12 Stunden Inkubation mit 10 und 50 μM Niclosamid jedoch signifikant gesenkt. Kanonische Wnt-Zielgene (Met, MMP7 und Cyclin D1) sowie der Koaktivator Bcl-9 wurden auf Transkriptionsebene gehemmt, während das nicht-kanonische Schlüsselprotein c-jun aktiviert wurde. Fasst man zusammen, so führt die Inkubation mit Niclosamid zu inhibitorischen Effekten auf kolorektale Karzinomzelllinien und zu einer reduzierten kanonischen Wnt-Aktivität. Diese Effekte können durch eine gestörte Formation des Triple-Komplexes aus Bcl-9, β- Catenin und LEF/ TCF und einer Aktivierung von c-jun und damit des nicht-kanonischen Wnt/ JNK-Signalweges bedingt sein. In in vivo-Untersuchungen beabsichtigen wir, in einem Tiermodell die Daten zu verifizieren und so den Einsatz des Niclosamids als Option für Patienten mit metastasiertem kolorektalem Karzinom weiterführend zu beurteilen.

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