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Für den Monat August 2023 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an Dr. Daniel Kluger und Prof. Joachim Groß aus dem Institut für Biomagnetismus und Biosignalanalyse für die Publikation: Modulatory dynamics of periodic and aperiodic activity in respiration-brain coupling. Nature Communications 14(1).2023: 4699 [Volltext]
Es ist zunehmend anerkannt, das physiologische Rhythmen wie die Atmung neuronale Oszillationen modulieren, die menschlichem Handeln, Wahrnehmung und Kognition zugrunde liegen. Die Verbindung zwischen Atmung und aperiodischer Hirnaktivität – ein nicht-oszillatorischer Marker der Balance zwischen Erregung und Hemmung – ist dagegen noch völlig unerforscht.
Wir verwenden zeitaufgelöste Messungen aperiodischer und oszillatorischer Komponenten neuronaler Aktivität im Ruhezustand, um ihre jeweilige Dynamik in der Kopplung von Atmung und Hirnaktivität zu untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Atmung ein physiologischer Modulator kortikaler Signalübertragung ist, was ihre Bedeutung für die Regulierung von Erregungszuständen unterstreicht. Fluktuationen aperiodischer Hirnaktivität sind stark an den Atemzyklus gekoppelt, was darauf hindeutet, dass spontane Verschiebungen von Erregungszuständen zumindest teilweise von körperlichen Signalen moduliert werden. Die unterschiedlichen Dynamiken ihrer Kopplung werfen die Frage auf, ob es einen funktionellen Unterschied in der Art und Weise gibt, wie jede Komponente mit der Atmung verbunden ist.
Veränderungen von Erregbarkeitszuständen wurden bei neuro-psychiatrischen Erkrankungen wie Alzheimer, Schizophrenie, ASD und Epilepsie gezeigt. Die Verknüpfung dieser bekannten neuronalen Veränderungen mit peripheren Signalen könnte wesentliche Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen Körper und Gehirn in klinischen Populationen liefern.
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Für den Monat Juli 2023 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an Miriam Burmeister und Lydia Sorokin aus dem Institut für Physiologische Chemie und Pathobiochemie: Science Advances. 9(29). 2023: eadg0686 [Volltext].
Die Blut-Hirn Schranke besteht aus einer Endothelzellschicht, der darunter liegenden Basalmembran und der parenchymalen Barriere/Glia Limitans. Es ist bekannt, dass Matrixmetalloproteinasen (MMP)-2 und MMP-9 für die Leukozytenpenetration dieser Barriere bei einer Neuroinflammation essentiell sind und deren funktionale Integrität beeinflussen. Trotzdem ist die Datenlage dazu rar, wie MMP-2 und MMP-9 die prenchymale Barriere exakt beeinträchtigen.
Mithilfe eines maßgeschneiderten, sensitiven, labelfreien Massenspektrometrie-basierten Sekretom-Ansatzes identifizierten die Studienautorinnen und -autoren 119 potenzielle MMP-9 und 21 MMP-2 Substrate an der Oberfläche von primären Astrozyten. Es wurden sowohl bekannte Substrate indetifiziertt als auch eine breite Palette von zuvor unbekannten MMP-abhängigen Events, welche an Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen beteiligt sind. Anhand eines Tiermodells für Neuroinflammation zur Bewertung der beeinträchtigten astroglialen Barriere wurden MMP-Substrate in vivo bestätigt und einige davon auch in menschlichen Multiple-Sklerose-Proben nachgewiesen, darunter VCAM-1 und NrCAM.
Die Arbeit liefert eine Datenbank, die zur Identifizierung von MMP-2 und MMP-9 Substraten verwendet werden kann, welche sowohl zur Homöostase als auch zum Abbau der Astroglia-Barriere bei Entzündungen beitragen könnten. Dies trägt zum Verständnis der molekularen Prozesse bei, die für die astrogliale Barrierefunktion verantwortlich sind.
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Für den Monat Juni 2023 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an Marcel E. Friedrich, Dr. Veronica A. Ferrando, Dr. Yvonne Börgeling und Prof. Dr. Stephan Ludwig aus dem Institut für Virologie: Emerg Microbes Infect. 2023 Dec;12(1):2212809 [Volltext].
Influenza-A-Viren (IAV), die Erreger der saisonalen Grippe, können in seltenen Fällen auch Pandemien verursachen. Hierbei spielen Zoonosen, die Übertragungen durch nicht-menschliche Wirte, sowie der Austausch von viralen Genomsegmenten eine wichtige Rolle. Die letzte Pandemie fand 2009 statt, nach einer Übertragung von Schweinen auf den Menschen. Trotzdem sind verlässliche Labormodelle für die Analyse der Evolution von IAV in Schweinen bisher kaum verfügbar.
In unser Studie verwendeten wir eine neu generierte Schweinelungenzelllinie, um die Evolution von IAV in vitro zu erforschen. Als Beispielviren nutzten wir das pandemische Virus von 2009 und ein Schweineinfluenzavirus, welche zusammen auch in der Natur durch den Austausch von Genomsegmenten neue IAV-Stämme hervorbringen.
Wir konnten eine Reihe neuer Varianten identifizieren, die genetische Mischungen der beiden Viren sind. Mit diesen Viren infizierten wir aus Patienten entnommenes Lungengewebe und wiesen ein mögliches zoonotisches Potential dieser Varianten nach. Außerdem untersuchten wir verschiedene Mutationen durch Modellierung des potenziellen Einflusses auf die Bindungsaffinität des Hämagluttinins und die Analyse der Aktivität der viralen Polymerase.
Wir stellen in dieser Arbeit ein neues in-vitro-Schweinelungenzellmodell vor, welches für die weitere Erforschung der Evolution von Viren in Schweinen genutzt werden kann. Unsere Erkenntnisse zur genetischen Kompatibilität der verwendeten Virusstämme unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen der Evolution von IAV in Schweinen.
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Für den Monat Mai 2023 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an Melina Hußmann und Stefan Schulte-Merker aus dem Institut für Kardiovaskuläre Organogenese und Regeneration für die Publikation: Svep1 is a binding ligand of Tie1 and affects specific aspects of facial lymphatic development in a Vegfc-independent manner. eLife. 2023; 12 e82969 [Volltext].
Funktionsstörungen des lymphatischen Gefäßsystems können zu Lymphödem, entzündlichen Erkrankungen und Glaukom führen. Da Behandlungsmöglichkeiten oft nur vorübergehend wirken, könnte das Verständnis molekularer Mechanismen, die die Lymphangiogenese steuern, neue Therapieansätze ermöglichen. Im Jahr 2017 wurde SVEP1 als essentieller Regulator der Lymphangiogenese bei Fisch und Maus entdeckt. Allerdings blieb der Mechanismus von SVEP1 ungeklärt.
Die Studie zeigt, dass das sekretierte Protein SVEP1 und der Transmembranrezeptor TIE1 während der Entwicklung einiger weniger, bestimmter Aspekte des lymphatischen Netzwerks von Zebrafischembryonen eine entscheidende Rolle spielen. Bemerkenswerterweise entwickeln sich diese Gefäße unabhängig von der Vegfc-Signalkaskade, der prominentesten Signalachse bei der Lymphangiogenese. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass mehrere phänotypische Merkmale im Gefäßsystem von Svep1-Mutanten in Tie1-Mutanten, aber nicht in Tie2-Mutanten rekapituliert werden. Durch genetische Interaktionsstudien im Fisch und Proteinbindungs-Assays mit menschlichen Proteinen wurden Interaktion und Bindung von SVEP1 und TIE1 nachgewiesen und somit wurde SVEP1 als neuer und bisher einziger Ligand von TIE1 identifiziert.
Da vor kurzem SVEP1 als Kandidatenlokus für das Offenwinkelglaukom identifiziert wurde und da kombinierte heterozygote Mutationen für SVEP1 und TIE2 bei menschlichen Glaukom-Patienten gefunden wurden, liefern unsere Daten nicht nur neue Erkenntnisse zur lymphatischen Entwicklung, sondern sind auch relevant für die Klinik und neue Therapieansätze.
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Bitte denken Sie daran, dass die Zweigbibliothek Medizin, die weiteren Zweigbibliotheken als auch die ULB am Donnerstag den 08. Juni (Fronleichnam) geschlossen bleiben.
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Am Montag, 05.06.2023, in der Zeit von 15-17 Uhr möchten wir Ihnen Gelegenheit geben, das Team und die Spezifika des Studiengangs an der WWU in Münster via Zoom kennen zu lernen. Studiengangsinteressierte erhalten an diesem Termin Informationen zu den Inhalten und dem Aufbau des dual ausgerichteten Studiums in Münster sowie wichtige Informationen über Anforderungen und Herausforderungen des Studiengangs.
Zugangsdaten 05.06.2023, 15-17 Uhr.
Für den Monat April 2023 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an Robert Seifert und Kambiz Rahbar aus der Klinik für Nuklearmedizin für die Publikation: A Prognostic Risk Score for Prostate Cancer Based on PSMA-PET-derived Organ-specific Tumor Volumes. Radiology 2023 Apr 18 [Volltext].
Die das prostataspezifische Membranantigen darstellende PSMA-PET/CT hat sich zum Referenzstandard der Bildgebung von Patienten mit Prostatakarzinom entwickelt. Sie ermöglicht die genaue Lokalisierung von Tumormanifestationen und Metastasen. Die Untersuchungen werden aktuell jedoch manuell ausgewertet und nur exemplarische Läsionen in der klinischen Routine genauer charakterisiert.
Durch einen KI-basierten Ansatz wurden zunächst alle Tumormanifestationen und Metastasen in den PSMA-PETs segmentiert. Das so bestimmte PSMA-PET-basierte Tumorvolumen ist ein hervorragender Parameter, um die Erkrankungsschwere quantitativ zu erfassen. Die Studie konnte darüber hinaus zeigen, dass die Bestimmung des Tumorvolumens pro Organsystem zu einer höheren Genauigkeit bei der Vorhersage der Überlebenswahrscheinlichkeit führt. Dies scheint darin begründet zu sein, dass der Ort der Metastase die Aggressivität der Krebserkrankung bestimmt. Mittels der PSMA-PET-basierten Parameter wurde ein Nomogramm entwickelt, das jeder Nuklearmediziner zur Bestimmung der Überlebenswahrscheinlichkeit verwenden kann.
Diese Arbeit konnte erstmals die Relevanz der Bestimmung des Tumorvolumens zur Vorhersage der Überlebenswahrscheinlichkeit von Patienten mit Prostatakarzinom an einer Kohorte von über 1.000 Patienten zeigen. Die Ergebnisse konnten an einer externen Validierungskohorte der Universitätsklinik Wien bestätigt werden.
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Am 10.05.2023 in der Zeit von 15-17 Uhr möchten wir Ihnen Gelegenheit geben, das Team und die Spezifika des Studiengangs an der WWU in Münster via Zoom kennen zu lernen. Studiengangsinteressierte erhalten an diesem Termin Informationen zu den Inhalten und dem Aufbau des dual ausgerichteten Studiums in Münster sowie wichtige Informationen über Anforderungen und Herausforderungen des Studiengangs.
Zugangsdaten 10.05.2023, 15-17 Uhr.
Am 05.06.2023 in der Zeit von 15-17 Uhr findet die gleiche Veranstaltung erneut statt:
Zugangsdaten 05.06.2023, 15-17 Uhr.
Für den Monat März 2023 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an Emily Hoffmann und Mirjam Gerwing aus der Klinik für Radiologie für die Publikation: Profiling specific cell populations within the inflammatory tumor microenvironment using oscillating-gradient diffusion-weighted MRI. Mar 2023 | Journal for Immunotherapy of Cancer 11 (3) [Volltext].
Die Interaktion zwischen intratumoralen T-Zellen und tumorassoziierten Makrophagen ist ein zentraler Mediator von Tumorprogression, Metastasierung und Therapieansprechen. Derzeit eingesetzte Verfahren zur Bildgebung des intratumoralen Immunzellinfiltrats belaufen sich auf eine invasive Gewebebiopsie mit anschließender histopathologischer Untersuchung des Tumorgewebes oder kontrastmittelgestützte Zellmarkierungsverfahren.
In dieser Studie wurde ein nicht-invasiver Bildgebungsansatz zur Charakterisierung des intratumoralen Immunzellinfiltrats etabliert. Die Anwendung von diffusionsgewichteter Magnetresonanztomographie mit oszillierenden Diffusionsgradienten konnte eine zellgrößenbasierte Unterscheidung zwischen Tumorzellen, T-Zellen und Makrophagen vornehmen. Evaluiert an murinen Mammakarzinom-Modellen mit unterschiedlichen Malignitätsgraden, konnten hierbei die Veränderungen des Tumormikromilieus während der Tumorprogression sowie nach Makrophagen-Depletion erfasst werden. Zudem konnte die MRT-Sequenz ein Ansprechen auf klinisch etablierte Immuncheckpoint-Inhibition bereits drei Tage nach Therapiebeginn und somit schon vor Eintreten einer Abnahme des Tumorvolumens detektieren.
Die vorgestellte diffusionsgewichtete MRT-Sequenz liefert ein wertvolles Werkzeug zur Charakterisierung des inflammatorischen Tumormikromilieus sowie zur repetitiven Analyse des Ansprechens auf Immuntherapien. Aufgrund der nicht-invasiven Eigenschaften bietet der Bildgebungsansatz essenzielle Voraussetzungen für eine klinische Translation.
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Für den Monat Februar 2023 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an Franziska Günl und Linda Brunotte aus dem Institut für Virologie für die Publikation: The Ubiquitination Landscape of the Influenza A Virus Polymerase. Nature communications. 11 February 2023 [Volltext].
Bekannt als Grippe-Viren, lösen Influenza-A-Viren schwere Atemwegsinfektionen aus. Die virale Polymerase spielt dabei eine Schlüsselrolle und ist für die Vervielfältigung des Virusgenoms verantwortlich. Für die Koordination ihrer Aufgaben ist die Polymerase auf Ressourcen der Zelle angewiesen, wobei vermutet wird, dass post-translationale Modifikationen (PTMs), wie Ubiquitine, vermittelt durch Wirtszellenzyme, eine entscheidende Rolle spielen.
Günl et al. beschreiben zum ersten Mal das vollständige Ubiquitin-Muster der Influenza-A-Virus-Polymerase während der Infektion. Funktionelle Untersuchungen zeigen, dass 17 von insgesamt 59 Ubiquitinylierungen einen direkten Einfluss auf die RNA-Synthese-Funktion der viralen Polymerase haben. Speziell die Ubiquitinylierung an Position K578 in der PB1-Untereinheit kontrolliert dabei strukturelle Veränderungen, die für die räumlich-zeitliche Ausbildung von Polymerase-Dimeren und Nukleoprotein-Bindung notwendig sind und somit die unterschiedlichen Schritte der viralen Genomreplikation koordiniert.
Diese Studie deckt einen neuen Mechanismus auf, wie Influenzaviren Wirtszellen ausnutzen. Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse auch, dass die Notwendigkeit für Ubiquitin-Modifikationen durch E3-Ubiquitin-Ligasen der Wirtszelle eine neue Achillesferse des Virus darstellt, die zur Entwicklung neuer antiviraler Medikamente ausgenutzt werden kann.
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Für den Monat Januar 2023 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an Dr. Vanessa Krausel und Dr. Lisanne Pund aus der Medizinischen Klinik D für die Publikation: The transcription factor ATF4 mediates endoplasmic reticulum stress-related podocyte injury and slit diaphragm defects. Kidney International. 2022 Dec 29;S0085-2538(22)01088-2 [Abstract].
Chronische Nierenerkrankungen gehen zu einem großen Teil auf eine Schädigung von Podozyten zurück, welche die Filtrationsbarriere der Niere bilden. Das Galloway-Mowat-Syndrom ist eine genetische Erkrankung, die durch schwere neuro-renale Defekte charakterisiert ist, den Podozyten betrifft und u.a. durch Mutationen in Genen des KEOPS-Komplexes verursacht wird. Die Pathomechanismen dieser genetischen Erkrankung sind nicht gänzlich verstanden.
In dieser Studie konnte in einer Podozyten-Zelllinie und einem In-vivo-Podozyten-Model, dem Nephrozyten aus der Fruchtfliege, gezeigt werden, dass ein Knockdown der katalytischen Einheit OSGEP/Tcs3 des KEOPS-Komplexes eine Zellschädigung induziert. Darüber hinaus konnten Defekte der Schlitzmembran als Folge der OSGEP/Tcs3-Reduktion nachgewiesen werden, die durch humane Mutationen nicht verbessert wurden. ER-Stress, insbesondere der PERK/PEK Signalweg und der Transkriptionsfaktor ATF4/Crc, wurden als zentrale Regulatoren der Pathogenese identifiziert und durch pharmakologische und genetische Inhibitionsstudien getestet. Eine Transkriptom-Analyse der regulierten Gene in Knockdown-Podozyten bestätigte die identifizierten Signalwege und deren Inhibition hatte positive Effekte auf den Phänotyp.
Anhand der Erkenntnisse dieser Studie konnte gezeigt werden, dass ER-Stress, insbesondere die Aktivierung von ATF4, ein wichtiger Pathomechanismus für Podozytenschädigungen bei glomerulären Erkrankungen ist. Dieses Ergebnis eröffnet gegebenenfalls neue Therapieansätze für Patienten mit Podozytenerkrankungen.
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