@phdthesis{Dreymann2023,
  author    = {Dreymann, Nico},
  title     = {Identification and functional characterization of aptamers targeting human urokinase and NDM-1 for therapeutic and diagnostic applications},
  doi       = {10.25932/publishup-61291},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-612919},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {IX, 130},
  year      = {2023},
  abstract  = {Aptamers are single-stranded DNA (ssDNA) or RNA molecules that can bind specifically and with high affinity to target molecules due to their unique three-dimensional structure. For this reason, they are often compared to antibodies and sometimes even referred to as "chemical antibodies". They are simple and inexpensive to synthesize, easy to modify, and smaller than conventional antibodies. Enzymes, especially hydrolases, are interesting targets in this context. This class of enzymes is capable of hydrolytically cleaving various macromolecules such as proteins, as well as smaller molecules such as antibiotics. Hence, they play an important role in many biological processes including diseases and their treatment. Hydrolase detection as well as the understanding of their function is therefore of great importance for diagnostics and therapy. Due to their various desirable features compared to antibodies, aptamers are being discussed as alternative agents for analytical and diagnostic use in various applications. The use of aptamers in therapy is also frequently investigated, as the binding of aptamers can have effects on the catalytic activity, protein-protein interactions, or proteolytic cascades. Aptamers are generated by an in vitro selection process. Potential aptamer candidates are selected from a pool of enriched nucleic acid sequences with affinity to the target, and their binding affinity and specificity is investigated. This is one of the most important steps in aptamer generation to obtain specific aptamers with high affinity for use in analytical and diagnostic applications. The binding properties or binding domains and their effects on enzyme functions form the basis for therapeutic applications. In this work, the binding properties of DNA aptamers against two different hydrolases were investigated. In view of their potential utility for analytical methods, aptamers against human urokinase (uPA) and New Delhi metallo-β-lactamase-1 (NDM-1) were evaluated for their binding affinity and specificity using different methods. Using the uPA aptamers, a protocol for measuring the binding kinetics of an aptamer-protein-interaction by surface plasmon resonance spectroscopy (SPR) was developed. Based on the increased expression of uPA in different types of cancer, uPA is discussed as a prognostic and diagnostic tumor marker. As uPA aptamers showed different binding sites on the protein, microtiter plate-based aptamer sandwich assay systems for the detection of uPA were developed. Because of the function of urokinase in cancer cell proliferation and metastasis, uPA is also discussed as a therapeutic target. In this regard, the different binding sites of aptamers showed different effects on uPA function. In vitro experiments demonstrated both inhibition of uPA binding to its receptor as well as the inhibition of uPA catalytic activity for different aptamers. Thus, in addition to their specificity and affinity for their targets, the utility of the aptamers for potential diagnostic and therapeutic applications was demonstrated. First, as an alternative inhibitor of human urokinase for therapeutic purposes, and second, as valuable recognition molecules for the detection of urokinase, as a prognostic and diagnostic marker for cancer, and for NDM-1 to detect resistance to carbapenem antibiotics.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schumann2022,
  author    = {Schumann, Anne},
  title     = {Development of GIPR antagonists for targeted radiotherapy in neuroendocrine neoplasms},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {X, 104},
  year      = {2022},
  abstract  = {Die Theorie der zielgerichteten Radiotherapie basiert auf der {\"U}berexpression von spezifischen Rezeptoren auf der Oberfl{\"a}che von entarteten Zellen. In pr{\"a}klinischen Studien konnte der Gastric inhibitory polypeptide receptor (GIPR) in besonders hoher Dichte in neuroendokrinen Neoplasien (NENs) identifiziert werden, wohingegen er in gesundem Gewebe kaum vorkommt (Waser 2012). Die Verwendung von Somatostatinrezeptor 2 (SSTR2) bindenden Molek{\"u}len, welche mit radioaktiven Isotopen verbunden sind, wird in der klinischen Praxis zur Diagnose und Therapie (Theranostik) von NEN´s eingesetzt, wodurch die Tumorzellen gezielt sichtbar gemacht oder zerst{\"o}rt werden k{\"o}nnen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung von Molek{\"u}len mit besonders hoher Affinit{\"a}t gegen{\"u}ber dem GIPR zum Einsatz in der zielgerichteten Radiotherapie. Es sollte die Hypothese {\"u}berpr{\"u}ft werden, ob ein neuartiger GIPR Antagonist bei der Detektion von GIPR-positiven Tumoren, bessere Ergebnisse als der GIPR Agonist GIP(1-30) generieren kann. (Reubi 2017). Dar{\"u}ber hinaus wurde auch ein direkter Vergleich mit dem SSTR2 Agonist DOTATATE und Antagonist JR11 f{\"u}r die Detektion von NENs angestellt. Die im Rahmen der Arbeit entwickelten neuen GIPR-bindenden Antagonisten sind nicht von GIP abgeleitet. Die Konjugation mit DOTA erlaubt die Komplexbildung mit diagnostischen (z.B. 111In) und therapeutischen Radionukliden (z.B. 177Lu). Unter der Vielzahl entwickelten Verbindungen, war das Molek{\"u}l 3BP-3775 der vielversprechendste Kandidat f{\"u}r eine klinische Weiterentwicklung. Es zeigte sich ein hohe GIPR Affinit{\"a}t und langanhaltende Rezeptorbindung in vitro und dar{\"u}ber hinaus bei in vivo Versuchen eine starke und persistente Aufnahme in den Tumor. Die geringe Verteilung in den Nieren repr{\"a}sentiert dabei die herausragenden Eigenschaften von 3BP-3775 im Gegensatz zu bereits publizierten Daten mit GIP abgeleiteten Verbindungen (Gourni 2014). Mit 177Lu-3BP-3775 konnte zum ersten Mal eine therapeutische Wirksamkeit eines GIPR-Binders nachgewiesen werden. Mittels in vitro Rezeptor Autoradiographie wurde zudem gezeigt, dass ein neu entwickelter GIPR Antagonist (111In-3BP-3626) eine 6-fach h{\"o}here Bindung an gastroenteropankreatische (GEP) und bronchiale NENs zeigt als der heute klinisch relevanteste SSTR2 Agonist DOTATATE. Zwar war die Bindung des SSTR2 Antagonist JR11 vergleichbar stark, jedoch wurde bei JR11 eine deutlich h{\"o}here Bindung in gesundem Gewebe detektiert, weshalb sich f{\"u}r 3BP-3626 ein zu favorisierendes Tumor-zu-Hintergrund Bindungsverh{\"a}ltnis errechnen ließ. Die Bindung des GIPR Agonisten 111In GIP(1 30) war in allen untersuchten Proben sehr gering. Anhand der Ergebnisse ergab sich folgende Reihenfolge bei der Beurteilung der untersuchten Verbindung und ihrer F{\"a}higkeit NENs gezielt zu detektieren: 111In 3BP 3626 ~ 111In-JR11> 111In-DOTATATE > 111In-GIP(1-30). Die erfolgreiche Entwicklung von neuartigen Molek{\"u}len f{\"u}r zielgerichtete Anwendungen gegen den GIPR bildet das Kernst{\"u}ck der vorliegenden Arbeit. Die erzielten in vitro und in vivo Ergebnisse sind die Grundlage f{\"u}r die Weiterentwicklung des GIPR Antagonisten 3BP-3775 um dessen klinischen Einsatz in der Radiotherapie von GEP- und bronchialen NENs zu realisieren.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Danckert2018,
  author    = {Danckert, Lena},
  title     = {Immunscreening Virulenz-adaptierter Expressionsbibliotheken aus einem in vitro Infektionsmodell mit Salmonella Enteritidis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-421108},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {144},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die Folgen einer lebensmittelbedingten Erkrankung sind zum Teil gravierend, insbesondere f{\"u}r Kinder und immunsupprimierte Menschen. Hierbei geh{\"o}ren Salmonella und Campylobacter zu den h{\"a}ufigsten Erregern, die verantwortlich f{\"u}r gastrointestinale Erkrankungen in Deutschland sind. Trotz umfassender Maßnahmen der EU zur Pr{\"a}vention und Bek{\"a}mpfung von Salmonellen in Gefl{\"u}gelbest{\"a}nden und der Lebensmittel-Industrie, wird von einem stagnierenden Trend von Infektionszahlen berichtet. Zoonose-Erreger wie Salmonellen k{\"o}nnen {\"u}ber Nutztiere in die Nahrungskette des Menschen gelangen, wodurch sich Infektionsherde schnell ausbreiten k{\"o}nnen. Dabei sind bestehende Pr{\"a}ventionsstrategien f{\"u}r Gefl{\"u}gel vorhanden, die aber nicht auf den Menschen {\"u}bertragbar sind. Folglich sind Diagnostik und Pr{\"a}vention in der Lebensmittelindustrie essentiell. Deshalb besteht ein hoher Bedarf f{\"u}r spezifische, sensitive und zuverl{\"a}ssige Nachweismethoden, die eine Point-of-care Diagnostik gew{\"a}hrleisten. Durch ein wachsendes Verst{\"a}ndnis der wirtsspezifischen Faktoren von S. enterica Serovaren kann die Entwicklung sowohl neuartiger diagnostischer Methoden, als auch neuartiger Therapien und Impfstoffe maßgeblich vorangetrieben werden. Infolgedessen wurde in dieser Arbeit ein infektions{\"a}hnliches in vitro Modell f{\"u}r S. Enteritidis etabliert und darauf basierend eine umfassende Untersuchung zur Identifizierung neuer Zielstrukturen f{\"u}r den Erreger durchgef{\"u}hrt. W{\"a}hrend einer Salmonellen-Infektion ist die erste zellul{\"a}re Barriere im Wirt die Epithelschicht. Dementsprechend wurde eine humane Zelllinie (CaCo 2, Darmepithel) f{\"u}r die Pathogen-Wirt-Studie ausgew{\"a}hlt. Das Salmonellen-Transkriptom und morphologische Eigenschaften der Epithelzellen wurden in verschiedenen Phasen der Salmonellen-Infektion untersucht und mit bereits gut beschriebenen Virulenzfaktoren und Beobachtungen in Bezug gesetzt. Durch dieses Infektionsmodell konnte ein spezifischer Ph{\"a}notyp f{\"u}r die intrazellul{\"a}ren Salmonellen in den Epithelzellen nachgewiesen werden. Zudem wurde aufgezeigt, dass bereits die Kultivierung in Fl{\"u}ssigmedium einen invasionsaktiven Zustand der Salmonellen erzeugt. Allerdings wurde durch die Kokultivierung mit Epithelzellen eine zus{\"a}tzliche Expression relevanter Gene induziert, um eine effiziente Adh{\"a}sion und Transmembran-Transport zu gew{\"a}hrleisten. Letzterer ist charakteristisch f{\"u}r die intrazellul{\"a}re Limitierung von N{\"a}hrstoffen und pr{\"a}gt den infektionsrelevanten Status. Unter Ber{\"u}cksichtigung dieser Faktoren ergab sich ein Ph{\"a}notyp, der eindeutig Mechanismen zur Wirtsadaptation und m{\"o}glicherweise auch Pathogenese aufzeigt. Die intrazellul{\"a}ren Bakterien m{\"u}ssen vom Wirt separiert werden, was ein wesentlicher Schritt f{\"u}r Pathogen-bestimmende Analysen ist. Hierbei wurde mithilfe einer Detergenz-basierten Lyse der eukaryotischen Zellmembran und differentieller Zentrifugation, der eukaryotische Eintrag minimal gehalten. Unter Verwendung der Virulenz-adaptierten Salmonellen wurden Untersuchungen in Hinblick auf die Identifizierung neuer Zielstrukturen f{\"u}r S. Enteritidis durchgef{\"u}hrt. Mithilfe eines immunologischen Screenings wurden neue potentielle Antigene entdeckt. Zu diesem Zweck wurden bakterielle cDNA-basierte Expressionsbibliotheken hergestellt, die durch eine vereinfachte Microarray-Anwendung ein Hochdurchsatzscreening von Proteinen als potentielle Binder erm{\"o}glichen. Folglich konnten neue unbeschriebene Proteine identifiziert werden, die sich durch eine Salmonella-Spezifit{\"a}t oder Membranst{\"a}ndigkeit auszeichnen. Ebenso wurde ein Vergleich der im Screening identifizierten Proteine mit der Regulation der kodierenden Gene im infektions{\"a}hnlichen Modell durchgef{\"u}hrt. Dabei wurde deutlich, dass die H{\"a}ufigkeit von Transkripten einen Einfluss auf die Verf{\"u}gbarkeit in der cDNA-Bibliothek und folglich auch auf die Expressionsbibliothek nimmt. Angesichts eines Ungleichgewichts zwischen der Gesamtzahl protein-kodierender Gene in S. Enteritidis zu m{\"o}glichen Klonen, die w{\"a}hrend des Microarray-Screenings untersucht werden k{\"o}nnen, besteht der Bedarf einer Anreicherung von Proteinen in der Expressionsbibliothek. Das infektions{\"a}hnliche Modell zeigte, dass nicht nur Virulenz-assoziierte, sondern auch Stress- und Metabolismus-relevante Gene hochreguliert werden. Durch die Konstruktion dieser spezifischen cDNA-Bibliotheken ist die Erkennung von charakteristischen molekularen Markern gegeben. Weiterhin wurden anhand der Transkriptomanalyse spezifisch hochregulierte Gene identifiziert, die relevant f{\"u}r das intrazellul{\"a}re {\"U}berleben von S. Enteritidis in humanen Epithelzellen sind. Hiervon wurden drei Gene n{\"a}her untersucht, indem ihr Einfluss im infektions{\"a}hnlichen Modell mittels entsprechender Gen-Knockout-St{\"a}mme analysiert wurde. Dabei wurde f{\"u}r eine dieser Mutanten ein reduziertes Wachstum in der sp{\"a}ten intrazellul{\"a}ren Phase nachgewiesen. Weiterf{\"u}hrende in vitro Analysen sind f{\"u}r die Charakterisierung des Knockout-Stamms notwendig, um den Einsatz als potenzielles Therapeutikum zu verifizieren. Zusammenfassend wurde ein in vitro Infektionsmodell f{\"u}r S. Enteritidis etabliert, wodurch neue Zielstrukturen des Erregers identifiziert wurden. Diese sind f{\"u}r diagnostische oder therapeutische Anwendungen interessant. Das Modell l{\"a}sst sich ebenso f{\"u}r andere intrazellul{\"a}re Pathogene {\"u}bertragen und gew{\"a}hrleistet eine zuverl{\"a}ssige Identifizierung von potentiellen Antigenen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Michelchen2021,
  author    = {Michelchen, Sophia},
  title     = {Etablierung einer Antigen-spezifischen Aktivierung von B-Lymphozyten in vitro},
  doi       = {10.25932/publishup-53027},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-530272},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XII,107},
  year      = {2021},
  abstract  = {Monoklonale Antik{\"o}rper sind essenzielle Werkzeuge in der modernen Laboranalytik sowie in der medizinischen Therapie und Diagnostik. Die Herstellung monoklonaler Antik{\"o}rper ist ein zeit- und arbeitsintensiver Prozess. Herk{\"o}mmliche Methoden beruhen auf der Immunisierung von Labortieren, die mitunter mehrere Monate in Anspruch nimmt. Anschließend werden die Antik{\"o}rper-produzierenden B-Lymphozyten bzw. deren Antik{\"o}rpergene isoliert und in Screening-Verfahren untersucht, um geeignete Binder zu identifizieren. Der Transfer der humoralen Immunantwort in eine in vitro Umgebung erlaubt eine Verk{\"u}rzung des Prozesses und umgeht die Notwendigkeit der in vivo Immunisierung. Das komplexe Zusammenspiel aller involvierten Immunzellen in vitro abzubilden, stellt sich allerdings als schwierig dar. Der Schwerpunkt dieser Arbeit war deshalb die Realisierung einer vereinfachten In vitro Immunisierung, die sich auf die Protagonisten der Antik{\"o}rper-Produktion konzentriert: die B-Lymphozyten. Dar{\"u}ber hinaus sollte eine permanente Zelllinie etabliert werden, die zur Antik{\"o}rper-Herstellung eingesetzt werden und die Verwendung von Prim{\"a}rzellen ersetzen w{\"u}rde. Im ersten Teil der Arbeit wurde ein Protokoll zur In vitro Immunisierung muriner BLymphozyten etabliert. In Vorversuchen wurden die optimalen Konditionen f{\"u}r die Antigenspezifische Aktivierung gereinigter Milz-B-Lymphozyten aus nicht-immunisierten M{\"a}usen determiniert. Dazu wurde der Einfluss verschiedener Stimuli auf die Produktion unspezifischer und spezifischer Antik{\"o}rper untersucht. Eine Kombination aus dem Modellantigen VP1 (Hamster Polyomavirus H{\"u}llprotein 1), einem Anti-CD40-Antik{\"o}rper, Interleukin 4 (IL 4) und Lipopolysaccharid (LPS) oder IL 7 induzierte nachweislich eine Antigen-spezifische Antik{\"o}rper-Antwort in vitro. Als Indikatoren einer erfolgreichen Aktivierung der B-Lymphozyten infolge der in vitro Stimulation wurden die rapide Proliferation und die Expression charakteristischer Aktivierungsmarker auf der Zelloberfl{\"a}che nachgewiesen. In einer Zeitreihe {\"u}ber zehn Tage wurde am zehnten Tag der In vitro Immunisierung die verh{\"a}ltnism{\"a}ßig h{\"o}chste Konzentration Antigen-spezifischer IgG-Antik{\"o}rper im Kultur{\"u}berstand der stimulierten Zellen nachgewiesen. Als n{\"a}chster Schritt sollte eine permanente Zelllinie hergestellt werden, die statt prim{\"a}rer BLymphozyten f{\"u}r die zuvor etablierte In vitro Immunisierung eingesetzt werden k{\"o}nnte. Zu diesem Zweck wurden retrovirale Vektoren hergestellt, die durch den Transfer verschiedener Onkogene in murine B-Lymphozyten bzw. deren Vorl{\"a}uferzellen das Proliferationsverhalten der Zellen manipulieren sollen. Es wurden Retroviren mit Doxycyclin-induzierbaren Expressionskassetten mit den Onkogenen cmyc, Bcl2, BclxL und dem Fusionsgen NUP98HOXB4 generiert. Eine Testzelllinie wurde erfolgreich mit den hergestellten Retroviren transduziert und die Funktionalit{\"a}t der hergestellten Viren anhand verschiedener Assays belegt. Die transferierten Gene konnten in der Testzelllinie auf DNAEbene nachgewiesen oder die {\"U}berexpression der entsprechenden Proteine im Western Blot detektiert werden. Es wurden schließlich B-Lymphozyten bzw. unreife Vorl{\"a}uferzellen derselben mit den generierten Retroviren transduziert und mit Knochenmark-{\"a}hnlichen Stromazellen co-kultiviert. Aus keinem der transduzierten Ans{\"a}tze konnte bisher eine Zelllinie oder eine Langzeit-Kultur etabliert werden. Im letzten Teil der Arbeit wurde die Effektivit{\"a}t und {\"U}bertragbarkeit des zuvor etablierten Protokolls zur In vitro Immunisierung muriner B-Lymphozyten anhand verschiedener Antigene gezeigt. Es konnten in vitro spezifische IgG-Antworten gegen VP1, Legionella pneumophila und das Protein Mip, von dem ein Peptid in das zur Immunisierung eingesetzte VP1 integriert wurde, induziert werden. Die stimulierten B-Lymphozyten wurden durch Fusion mit Myelomzellen in permanente Antik{\"o}rper-produzierende Zelllinien transformiert. Dabei konnten mehrere Hybridomzelllinien generiert werden, die spezifische IgGAntik{\"o}rper gegen VP1 oder Mip produzieren. Die generierten Antik{\"o}rper konnten sowohl im Western Blot als auch im ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) das entsprechende Antigen spezifisch binden. Die hier etablierte In vitro Immunisierung bietet eine effektive Alternative zu bisherigen Verfahren zur Herstellung spezifischer Antik{\"o}rper. Sie ersetzt die Immunisierung von Versuchstieren und reduziert den Zeitaufwand erheblich. In Kombination mit der Hybridomtechnologie k{\"o}nnen die in vitro immunisierten Zellen, wie hier demonstriert, zur Generation von Hybridomzelllinien und zur Herstellung monoklonaler Antik{\"o}rper genutzt werden. Um die Verwendung von Versuchstieren in dieser Methode durch eine ad{\"a}quate permanente Zelllinie zu ersetzen, muss die genetische Ver{\"a}nderung von B-Lymphozyten und unreifen h{\"a}matopoetischen Zellen optimiert werden. Die Ergebnisse bieten eine Basis f{\"u}r eine universelle, Spezies-unabh{\"a}ngige Methodik zur Antik{\"o}rperherstellung und f{\"u}r die Etablierung einer idealen, tierfreien In vitro Immunisierung.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sun2022,
  author    = {Sun, Xianlei},
  title     = {Elasticity of fiber meshes derived from multiblock copolymers influences cell behaviors},
  doi       = {10.25932/publishup-53528},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-535285},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {96},
  year      = {2022},
  abstract  = {Objective: The behaviors of endothelial cells or mesenchymal stem cells are remarkably influenced by the mechanical properties of their surrounding microenvironments. Here, electrospun fiber meshes containing various mechanical characteristics were developed from polyetheresterurethane (PEEU) copolymers. The goal of this study was to explore how fiber mesh stiffness affected endothelial cell shape, growth, migration, and angiogenic potential of endothelial cells. Furthermore, the effects of the E-modulus of fiber meshes on human adipose-derived stem cells (hADSCs) osteogenic potential was investigated. Methods: Polyesteretherurethane (PEEU) polymers with various poly(p-dioxanone) (PPDO) to poly (ε-caprolactone) (PCL) weight percentages (40 wt.\%, 50 wt.\%, 60 wt.\%, and 70 wt.\%) were synthesized, termed PEEU40, PEEU50, PEEU60, and PEEU70, accordingly. The electrospinning method was used for the preparation of PEEU fiber meshes. The effects of PEEU fiber meshes with varying elasticities on the human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) shape, growth, migration and angiogenic potential were characterized. To determine how the E-modulus of fiber meshes affects the osteogenic potential of hADSCs, the cellular and nuclear morphologies and osteogenic differentiation abilities were evaluated. Results: With the increasing stiffness of PEEU fiber meshes, the aspect ratios of HUVECs cultivated on PEEU materials increased. HUVECs cultivated on high stiffness fiber meshes (4.5 ± 0.8 MPa) displayed a considerably greater proliferation rate and migratory velocity, in addition demonstrating increased tube formation capability, compared with those of the cells cultivated on lower stiffness fiber meshes (2.6 ± 0.8 MPa). Furthermore, in comparison to those cultivated on lower stiffness fiber meshes, hADSCs adhered to the highest stiffness fiber meshes PEEU70 had an elongated shape. The hADSCs grown on the softer PEEU40 fiber meshes showed a reduced nuclear aspect ratio (width to height) than those cultivated on the stiffer fiber meshes. Culturing hADSCs on stiffer fibers improved their osteogenic differentiation potential. Compared with cells cultured on PEEU40, osteocalcin expression and alkaline phosphatase (ALP) activity increased by 73 ± 10\% and 43 ± 16\%, respectively, in cells cultured on PEEU70. Conclusion: The mechanical characteristics of the substrate are crucial in the modulation of cell behaviors. These findings indicate that adjusting the elasticity of fiber meshes might be a useful method for controlling the blood vessels development and regeneration. Furthermore, the mechanical characteristics of PEEU fiber meshes might be modified to control the osteogenic potential of hADSCs.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Goethel2023,
  author    = {G{\"o}thel, Markus},
  title     = {Entwicklung eines Verfahrens zur Generierung von spezifischen monoklonalen Antik{\"o}rpern gegen Mikroorganismen basierend auf in silico Epitopanalysen},
  doi       = {10.25932/publishup-58801},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-588017},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XVI, 113},
  year      = {2023},
  abstract  = {Monoklonale Antik{\"o}rper (mAK) sind eines der wichtigsten Biomolek{\"u}le f{\"u}r die Umweltanalytik und die medizinische Diagnostik. F{\"u}r die Detektion von Mikroorganismen bilden sie die Grundlage f{\"u}r ein schnelles und pr{\"a}zises Testverfahren. Bis heute gibt es, aufgrund des hohen zeitlichen und materiellen Aufwandes und der unspezifischen Immunisierungsstrategien, nur wenige mAK, die spezifisch Mikroorganismen erkennen. Zu diesem Zweck sollte ein anwendbares Verfahren f{\"u}r die Generierung von mAK gegen Mikroorganismen entwickelt werden, welches anhand von Escherichia coli O157:H7 und Legionella pneumophila validiert wurde. In dieser Dissertation konnten neue Oberfl{\"a}chenstrukturen auf den Mikroorganismen mittels vergleichender Genomanalysen und in silico Epitopanalysen identifiziert werden. Diese wurden in das Virush{\"u}llprotein VP1 integriert und f{\"u}r eine gezielte Immunisierungsstrategie verwendet. F{\"u}r die Bestimmung antigenspezifischer antik{\"o}rperproduzierender Hybridome wurde ein Immunf{\"a}rbeprotokoll entwickelt und etabliert, um die Hybridome im Durchflusszytometer zu sortieren. In der vorliegenden Studie konnten f{\"u}r E. coli O157:H7 insgesamt 53 potenzielle Proteinkandidaten und f{\"u}r L. pneumophila 38 Proteine mithilfe der bioinformatischen Analyse identifiziert werden. F{\"u}nf verschiedene potenzielle Epitope wurden f{\"u}r E. coli O157:H7 und drei verschiedenen f{\"u}r L. pneumophila ausgew{\"a}hlt und f{\"u}r die Immunisierung mit chim{\"a}ren VP1 verwendet. Alle Immunseren zeigten eine antigenspezifische Immunantwort. Aus den nachfolgend generierten Hybridomzellen konnten mehrere Antik{\"o}rperkandidaten gewonnen werden, welche in Charakterisierungsstudien eine starke Bindung zu E. coli O157:H7 bzw. L. pneumophila vorwiesen. Kreuzreaktivit{\"a}ten zu anderen relevanten Mikroorganismen konnten keine bzw. nur in geringem Maße festgestellt werden. Folglich konnte der hier beschriebene interdisziplin{\"a}re Ansatz zur Generierung spezifischer mAK gegen Mikroorganismen nachweislich spezifische mAK hervorbringen und ist als hocheffizienter Arbeitsablauf f{\"u}r die Herstellung von Antik{\"o}rpern gegen Mikroorganismen einsetzbar.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Folikumah2022,
  author    = {Folikumah, Makafui Yao},
  title     = {Stimuli-promoted in situ formation of hydrogels with thiol/thioester containing peptide precursors},
  doi       = {10.25932/publishup-56971},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-569713},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {159},
  year      = {2022},
  abstract  = {Hydrogels are potential synthetic ECM-like substitutes since they provide functional and structural similarities compared to soft tissues. They can be prepared by crosslinking of macromolecules or by polymerizing suitable precursors. The crosslinks are not necessarily covalent bonds, but could also be formed by physical interactions such as π-π interactions, hydrophobic interactions, or H-bonding. On demand in situ forming hydrogels have garnered increased interest especially for biomedical applications over preformed gels due to the relative ease of in vivo delivery and filling of cavities. The thiol-Michael addition reaction provides a straightforward and robust strategy for in situ gel formation with its fast reaction kinetics and ability to proceed under physiological conditions. The incorporation of a trigger function into a crosslinking system becomes even more interesting since gelling can be controlled with stimulus of choice. The use of small molar mass crosslinker precursors with active groups orthogonal to thiol-Michael reaction type electrophile provides the opportunity to implement an on-demand in situ crosslinking without compromising the fast reaction kinetics. It was postulated that short peptide sequences due to the broad range structural-function relations available with the different constituent amino acids, can be exploited for the realisation of stimuli-promoted in situ covalent crosslinking and gelation applications. The advantages of this system over conventional polymer-polymer hydrogel systems are the ability tune and predict material property at the molecular level. The main aim of this work was to develop a simplified and biologically-friendly stimuli-promoted in situ crosslinking and hydrogelation system using peptide mimetics as latent crosslinkers. The approach aims at using a single thiodepsipeptide sequence to achieve separate pH- and enzyme-promoted gelation systems with little modification to the thiodepsipeptide sequence. The realization of this aim required the completion of three milestones. In the first place, after deciding on the thiol-Michael reaction as an effective in situ crosslinking strategy, a thiodepsipeptide, Ac-Pro-Leu-Gly-SLeu-Leu-Gly-NEtSH (TDP) with expected propensity towards pH-dependent thiol-thioester exchange (TTE) activation, was proposed as a suitable crosslinker precursor for pH-promoted gelation system. Prior to the synthesis of the proposed peptide-mimetic, knowledge of the thiol-Michael reactivity of the would-be activated thiol moiety SH-Leu, which is internally embedded in the thiodepsipeptide was required. In line with pKa requirements for a successful TTE, the reactivity of a more acidic thiol, SH-Phe was also investigated to aid the selection of the best thiol to be incorporated in the thioester bearing peptide based crosslinker precursor. Using 'pseudo' 2D-NMR investigations, it was found that only reactions involving SH-Leu yielded the expected thiol-Michael product, an observation that was attributed to the steric hindrance of the bulkier nature of SH-Phe. The fast reaction rates and complete acrylate/maleimide conversion obtained with SH-Leu at pH 7.2 and higher aided the direct elimination of SH-Phe as a potential thiol for the synthesis of the peptide mimetic. Based on the initial studies, for the pH-promoted gelation system, the proposed Ac-Pro-Leu-Gly-SLeu-Leu-Gly-NEtSH was kept unmodified. The subtle difference in pKa values between SH-Leu (thioester thiol) and the terminal cysteamine thiol from theoretical conditions should be enough to effect a 'pseudo' intramolecular TTE. In polar protic solvents and under basic aqueous conditions, TDP successfully undergoes a 'pseudo' intramolecular TTE reaction to yield an α,ω-dithiol tripeptide, HSLeu-Leu-Gly-NEtSH. The pH dependence of thiolate ion generation by the cysteamine thiol aided the incorporation of the needed stimulus (pH) for the overall success of TTE (activation step) - thiol-Michael addition (crosslinking) strategy. Secondly, with potential biomedical applications in focus, the susceptibility of TDP, like other thioesters, to intermolecular TTE reaction was probed with a group of thiols of varying thiol pKa values, since biological milieu characteristically contain peptide/protein thiols. L-cysteine, which is a biologically relevant thiol, and a small molecular weight thiol, methylthioglycolate both with relatively similar thiol pKa, values, led to an increase concentration of the dithiol crosslinker when reacted with TDP. In the presence of acidic thiols (p-NTP and 4MBA), a decrease in the dithiol concentration was observed, an observation that can be attributed to the inability of the TTE tetrahedral intermediate to dissociate into exchange products and is in line with pKa requirements for successful TTE reaction. These results additionally makes TDP more attractive and the potentially the first crosslinker precursor for applications in biologically relevant media. Finally, the ability of TDP to promote pH-sensitive in situ gel formation was probed with maleimide functionalized 4-arm polyethylene glycol polymers in tris-buffered media of varying pHs. When a 1:1 thiol: maleimide molar ratio was used, TDP-PEG4MAL hydrogels formed within 3, 12 and 24 hours at pH values of 8.5, 8.0 and 7.5 respectively. However, gelation times of 3, 5 and 30 mins were observed for the same pH trend when the thiol: maleimide molar was increased to 2:1. A direct correlation of thiol content with G' of the gels at each pH could also be drawn by comparing gels with thiol: maleimide ratios of 1:1 to those with 2:1 thiol: maleimide mole ratios. This is supported by the fact that the storage modulus (G') is linearly dependent on the crosslinking density of the polymer. The values of initial G′ for all gels ranged between (200 - 5000 Pa), which falls in the range of elasticities of certain tissue microenvironments for example brain tissue 200 - 1000 Pa and adipose tissue (2500 - 3500 Pa). Knowledge so far gained from the study on the ability to design and tune the exchange reaction of thioester containing peptide mimetic will give those working in the field further insight into the development of new sequences tailored towards specific applications. TTE substrate design using peptide mimetic as presented in this work has revealed interesting new insights considering the state-of-the-art. Using the results obtained as reference, the strategy provides a possibility to extend the concept to the controlled delivery of active molecules needed for other robust and high yielding crosslinking reactions for biomedical applications. Application for this sequentially coupled functional system could be seen e.g. in the treatment of inflamed tissues associated with urinary tract like bladder infections for which pH levels above 7 were reported. By the inclusion of cell adhesion peptide motifs, the hydrogel network formed at this pH could act as a new support layer for the healing of damage epithelium as shown in interfacial gel formation experiments using TDP and PEG4MAL droplets. The versatility of the thiodepsipeptide sequence, Ac-Pro-Leu-Gly-SLeu-Leu-Gly-(TDPo) was extended for the design and synthesis of a MMP-sensitive 4-arm PEG-TDPo conjugate. The purported cleavage of TDPo at the Gly-SLeu bond yields active thiol units for subsequent reaction of orthogonal Michael acceptor moieties. One of the advantages of stimuli-promoted in situ crosslinking systems using short peptides should be the ease of design of required peptide molecules due to the predictability of peptide functions their sequence structure. Consequently the functionalisation of a 4-arm PEG core with the collagenase active TDPo sequence yielded an MMP-sensitive 4-arm thiodepsipeptide-PEG conjugate (PEG4TDPo) substrate. Cleavage studies using thiol flourometric assay in the presence of MMPs -2 and -9 confirmed the susceptibility of PEG4TDPo towards these enzymes. The resulting time-dependent increase in fluorescence intensity in the presence of thiol assay signifies the successful cleavage of TDPo at the Gly-SLeu bond as expected. It was observed that the cleavage studies with thiol flourometric assay introduces a sigmoid non-Michaelis-Menten type kinetic profile, hence making it difficult to accurately determine the enzyme cycling parameters, kcat and KM . Gelation studies with PEG4MAL at 10 \% wt. concentrations revealed faster gelation with MMP-2 than MMP-9 with 28 and 40 min gelation times respectively. Possible contributions by hydrolytic cleavage of PEG4TDPo has resulted in the gelation of PEG4MAL blank samples but only after 60 minutes of reaction. From theoretical considerations, the simultaneous gelation reaction would be expected to more negatively impact the enzymatic than hydrolytic cleavage. The exact contributions from hydrolytic cleavage of PEG4TDPo would however require additional studies. In summary this new and simplified in situ crosslinking system using peptide-based crosslinker precursors with tuneable properties exhibited in situ crosslinking gelation kinetics on similar levels with already active dithiols reported. The advantageous on-demand functionality associated with its pH-sensitivity and physiological compatibility makes it a strong candidate worth further research as biomedical applications in general and on-demand material synthesis is concerned. Results from MMP-promoted gelation system unveils a simple but unexplored approach for in situ synthesis of covalently crosslinked soft materials, that could lead to the development of an alternative pathway in addressing cancer metastasis by making use of MMP overexpression as a trigger. This goal has so far not being reach with MMP inhibitors despite the extensive work this regard.},
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