Documentation of the Kaisha-Database - The annual accounts database of Japanese stock companies 1970-1999. With a detailed glossary of Japanese accounting terminology

This documentation provides an overview of the Kaisha Database, a database consisting of annual accounts data of Japanese manufacturing firms. The documentation is aimed at enabling the researcher interested in the database to work independently. The structure as well as the procedures used to create time series and to take account of the reforms in the accounting system are described. The excursuses give information on the Japanese accounting system and several data sources. In the appendix all firms are listed according to their security as well as industry code. Furthermore, all primary variables are presented in three languages (German, English, Japanese), and the calculation formulae of the workfiles are given. -- Die Dokumentation liefert einen Überblick über die .Kaisha-Datenbank., eine aus Jahresabschlüssen japanischer Industrieaktiengesellschaften erstellte Datenbank. Diese Dokumentation soll dazu dienen, Forschern das selbständige Arbeiten mit der Datenbank zu ermöglichen. Es werden die Struktur der Datenbank und auch das Vorgehen zur Erstellung von Zeitreihen und zur Einbeziehung der Reformen des Rechnungswesens beschrieben. Exkurse geben weitere detaillierte Informationen über das japanische Rechnungswesen und verschiedene Datenquellen. Im Anhang finden sich alle erfaßten Unternehmen mit ihrem Wertpapiercode und ihrer Industriezugehörigkeit. Desweiteren sind alle erfaßten Variablen in den Sprachen Deutsch, Englisch und Japanisch sowie die Berechnungsformeln der Workfiles angegeben.

Large employers and apprenticeship training in Britain

We consider two aspects of the link between apprenticeship and large employers in Britain: the contributions of apprenticeship to employers supplies of intermediate skills and of employers to the Advanced Apprenticeship programme. Evidence is taken from interviews with managers in twenty-nine organisations. We find that apprenticeship does function outside Advanced Apprenticeship, primarily because of trainee ineligibility. Employers use of apprenticeship depends on its cost-effectiveness relative to recruitment and upgrade training within HRM practice. Some employers value apprenticeship as a source of long-term employment and career progression. The intensity of training depends on ownership attributes, with family firms operating larger programmes. Employers participate in Advanced Apprenticeship, in terms of contractual role and programme delivery, in diverse ways. The implications of their choices for training quality are not unambiguous. -- In dem Papier werden zwei Aspekte zum Zusammenhang von betrieblichen Ausbildungen und Großunternehmen in Großbritannien analysiert: Einmal der Beitrag betrieblicher Erstausbildungen zur Bereitstellung von Facharbeiter-Qualifikationen und zum anderen der Beitrag der Arbeitgeber für das Programm Advanced Apprenticeship. Die gewonnenen Erkenntnisse stützen sich auf Interviews mit Managern in 29 Organisationen. Es wurde deutlich, dass betriebliche Ausbildungen außerhalb des Advanced Apprenticeship-Programms funktionieren, vor allem wegen Nichtzulassung zu dem Advanced Apprenticeship Programm auf Grund fehlender Erfüllung der Zulassungskriterien. Der Umfang, in dem Arbeitgeber die Möglichkeiten betrieblicher Erstausbildungen nutzen, hängt ab von dem Vergleich der Ausbildungskosten zu den Kosten von Neueinstellungen und von betrieblichen Weiterbildungen im Rahmen betrieblicher Personalentwicklungsmaßnahmen. Einige Arbeitgeber schätzen betriebliche Erstausbildungen vor allem insofern, als sie förderlich sind für eine lange Betriebszugehörigkeit und eine positive berufliche Entwicklung. Es gibt einen Zusammenhang von Ausbildungsqualität und Eigentumsstruktur: familiengeführte Unternehmen bieten umfangreichere Ausbildungsprogramme an. Unternehmen nehmen in unterschiedlicher Weise an dem Advanced Apprenticeship- Programm teil, bezogen auf ihre vertraglich vereinbarte Rolle und der Art ihres Angebots. Die Auswirkungen und Folgen ihrer Entscheidungen hinsichtlich der Qualität der von ihnen angebotenen Ausbildung sind nicht eindeutig.

Characterization of the longitudinal HIV-1 quasispecies evolution in HIV-1 infected individuals co-infected with Mycobacterium tuberculosis

One of the earliest and most striking observations made about HIV is the extensive genetic variation that the virus has within individual hosts, particularly in the hypervariable regions of the env gene which is divided into 5 variable regions (V1-V5) and 5 more constant (C1-C5) regions. HIV evolves at any time over the course of an individual’s infection and infected individuals harbours a population of genetically related but non-identical viruses that are under constant change and ready to adapt to changes in their environment. These genetically heterogeneous populations of closely related genomes are called quasispecies [65]. Tuberculosis or tubercle forming disease is an acute and/or chronic bacterial infection that primarily attacks the lungs, but which may also affect the kidneys, bones, lymph nodes, and brain. The disease is caused by Mycobacterium tuberculosis (MTB), a slow growing rod-shaped, acid fast bacterium. It is transmitted from person to person through inhalation of bacteria-carrying air droplets. Worldwide, one person out of three is infected with Mycobacterium tuberculosis – two billion people in total. TB currently holds the seventh place in the global ranking of causes of death [73]. In 2008, there were an estimated 9.4 (range, 8.9–9.9 million) million incident cases (equivalent to 139 cases per 100 000 population) of TB globally [75]. A complex biological interplay occurs between M. tuberculosis and HIV in coinfected host that results in the worsening of both pathologies. HIV promotes progression of M. tuberculosis either by endogenous reactivation or exogenous reinfection [77, 78] and, the course of HIV-1 infection is accelerated subsequent to the development of TB [80]. Active TB is associated with an increase in intra-patient HIV-1 diversity both systemically and at the infected lung sites [64,122]. The sustainability or reversal of the HIV-1 quasispecies heterogeneity after TB treatment is not known. Tetanus toxoid vaccinated HIV-1 infected patients developed a transient increase in HIV-1 heterogeneity which was reversed after few weeks [121]. Emergence of a heterogeneous HIV-1 population within a patient may be one of the mechanisms to escape strong immune or drug pressure [65,128]. The existence of better fitting and/or immune escape HIV-variants can lead to an increase in HIV-1 replication [129,130]. It might be that TB favourably selected HIV-1 variants which are sources for consistent HIV-1 replication. Understanding the mechanisms underlying the impacts of TB on HIV-1 is essential for the development of effective measures to reduce TB related morbidity and mortality in HIV-1 infected individuals. In the present study we studied whether the increase in HIV-1 quasispecies diversity during active TB is reversed or preserved throughout the course of antituberculous chemotherapy. For this purpose Two time point HIV-1 quasispecies were evaluated by comparing HIV-1 infected patients with active tuberculosis (HIV-1/TB) and HIV-1 infected patients without tuberculosis (HIV-1/non TB). Plasma samples were obtained from the Frankfurt HIV cohort and HIV-1 RNA was isolated. C2V5 env was amplified by PCR and molecular cloning was performed. Eight to twenty five clones were sequenced from each patient. Various phylogenetic analyses were performed including tree inferences, intra-patient viral diversity and divergence, selective pressure, co-receptor usage prediction and two time point identity of quasispecies comparison using Mantel’s test. We found out from this study that: 1) Active TB sustains HIV-1 quasispecies diversity for longer period 2. Active TB increases the rate of HIV-1 divergence 3) TB might slow down evolution of X4 variants And we concluded that active TB has an impact on HIV-1 viral diversity and divergence over time. The influence of active TB on longitudinal evolution of HIV- 1 may be predominant for R5 viruses. The use of CCR5-coreceptor inhibitors for HIV-1/TB patients as therapeutic approach needs further investigation.Eine der ersten und überraschenden Beobachtungen, welche bei der Analyse des HI-Virus gemacht wurden ist seine ausgeprägte Genetische Variabilität besonders die hypervariable Region des env Genes betreffen. Dieses wird in 5 variable Regionen (V1-V5) sowie 5 stärker konservierte Regionen (C1-C5) unterteilt. HIV wandelt sich zu jedem Zeitpunkt im Verlauf der Infektion und jedes infizierte Individuum ist Träger einer Population von genetisch verwandten jedoch nicht identischen Viren, welche sich kontinuierlich verändern und an die Erfordernisse innerhalb der Umgebung anpassen. Diese genetisch heterogenen, jedoch eng verwandten Populationen werden Quasispecies genannt. Tuberkulose ist eine mykobakterielle Infektion, welche sowohl akute als auch chronische Verläufe zeigt. Neben den Lungen als primärem Manifestationsort können auch die Nieren, Knochen und andere Organe befallen sein. Eine von drei Personen weltweit ist mit Mycobacterium tuberculosis infiziert, insgesamt 2 Milliarden Menschen. In HIV/TB Co-Inifzierten Menschen entsteht ein komplexes Zusammenspiel zwischen HIV und M. tuberculosis, welches zu einer Verschlechterung beider Krankheitsbilder führt. HIV führt durch endogene Rekativierung oder exogene Re-Infektion zu einer Progression der Tuberkulose, welche im weiteren Verlauf die Krankheitsprogression von HIV beschleunigt. Sowohl Morbidität als auch Mortalität sind in HIV-1/TB Co-Infizierten Menschen erhöht. Aktive Lungentuberkulose und Miliartuberkulose gehen mit dem Anstieg der Diversifität der HIV Viren innerhalb eines Wirtes einher. Wie lange diese erhöhte Heterogenität der HIV Quasispecies nach der erfolgreichen Behandlung einer Tuberkulose bestehen bleibt ist bisher noch unklar. Das Verständnis des dem Zusammenspiel von HIV und TB zugrundeliegenden Mechanismus ist essentiell für die Entwicklung von effektiven Massnahmen zur Senkung der Morbidität und Mortalität in HIV/TB Co-infizierten Menschen. Die gegenwärtige Forschungsarbeit folgte daher der Frage, ob wärend einer aktiven TB Infektion eine Zunahme der Diversität der HIV-1 Quasispecies zu beobachten ist und ob diese Diversität während einer TB Therapie erhalten bleibt oder sich zurück bildet. Hierfür wurden die HIV-1 Quasispecies zu zwei Zeitpunkten untersucht, wobei Proben von HIV-1 infizierten Patienten mit aktiver Tuberkulose (HIV-1/TB) und HIV infizierte Patienten ohne Tuberkulose (HIV-1/non TB) verglichen wurden. Aus Plasmaproben der Frankfurter HIV Cohorte wurde HIV-1 RNA isoliert. C2V5 env wurde durch PCR amplifiziert und molekular cloniert. Acht bis fünfundzwanzig Clone wurden für jeden Patienten sequenziert. Mehrere phylogenetische Analysen wurden durchgeführt, welche tree inferences, Intra-Patienten- und virale Diversität und Divergenz, Selektionsdruckanalysen, Vorhersage der Co-Rezeptornutzung sowie Zweipunktanalysen der Identität von Quasispecies mit Hilfe des Mantel’s Test miteinschlossen. Die Analysen ergaben die folgenden Ergebnisse: 1) Eine aktive TB erhält die Diversität von HIV-1 Quasispecies über einen längeren Zeitraum. 2. Eine aktive TB verstärkt die HIV -1 Divergenz 3) TB könnte zu einer langsameren Evolution von X4 Varianten führen. Schlussfolgerung: eine aktive TB beeinflusst die Entwicklung der viralen Diversität und Divergenz von HIV-1 im Verlauf der Krankheit. Der Einfluss der aktiven TB auf die longitudinale Evolution von HIV-1 könnte insbesondere R5 Viren betreffen. Der Einsatz von CCR5-Corezeptor Inhibitoren in HIV-1/TB coinifizerten Patienten sollte daher in Langzeitstudien untersucht werden

Tagungsband zum Doctoral Consortium der WI 2009

Bereits seit Anfang der 1990er Jahre wird jungen Wissenschaftlern im Vorfeld der Tagung Wirtschaftsinformatik ein Doctoral Consortium als unterstützendes Forum angeboten. Diese Einrichtung wurde auch zur größten internationalen Konferenz der Wirtschaftsinformatik, der WI 2009 in Wien fortgeführt. Dieser Band fasst die zum Vortrag ausgewählten Beiträge zusammen. Table of Contents: Tina Balke, On the Enforcement of Institutions for Reducing Uncertainty in Utility Computing Computational Economies …1; Christian Czarnecki, Gestaltung von Customer Relationship Management über die Grenzen von Telekommunikationsunternehmen hinweg …11; Christoph Danne, Assessing the cost of assortment complexity in consumer goods supply chains by reconfiguration of inventory and production planning parameters in response to assortment changes … 24; José M. González V., Gestaltung nachhaltiger IT-Landschaften in der Energiewirtschaft mit Hilfe von Referenzmodellen … 35; Christoph Habla, Eine Grobterminierungskomponente zur funktionalen Erweiterung von Manufacturing Execution Systems … 45; Frank Hogrebe, Integriertes Produkt- und Prozessmodell für die öffentliche Verwaltung … 55; Sebastian Hudert, A protocol-generic infrastructure for electronic SLA negotiations in the Internet of Services … 65; Bernd Jahn, Der Manager als Prosumer seines Unterstützungssystems - Ein Ansatz zum Entwurf Konfigurierbarer Managementunterstützungssysteme … 75; Florian Johannsen, Konzeption und Evaluation eines Ansatzes zur Methodenintegration im Qualitätsmanagement … 85; Karin Kronawitter, IT-Outsourcing in banking industry - stage of maturity model as strategic approach … 95; Barbara Krumay, Der Einuss von Online Kundenservice-Angeboten auf Kundenloyalität … 105; Tyge Kummer, Kulturelle Einflussfaktoren der Akzeptanz ambienter Systeme zur Vermeidung von Medikationsfehlern in Krankenhäusern … 115; Stefan König, Elektronische Verhandlungen im Internet-of-Services unter Berücksichtigung von Reputationsinformationen … 125; Tim Püschel, Intelligentes Ressourcenmanagement für Clouds - Konzept und Implementierung eines Entscheidungsmodells … 135; Olaf Reinhold, Auswirkungen auf die Gestaltung von CRM-Anwendungssystemen durch Kooperation von Unternehmen entlang von Wertschöpfungsketten und in Unternehmensnetzwerken … 144; Markus Ruch, Kundenindividuelle Steuerung von Transaktionsrisiken im E-Commerce … 155; Frank Schlosser, Die Bedeutung von operativem Business/IT-Alignment für nachhaltigen Unternehmenserfolg - Ein theoretisches Rahmenwerk und Richtlinien für die Praxis … 168; Christian Schultewolter, Konzeptuelle Modellierung für modellgetriebene Decision Support Systeme … 178; Gudrun Schütz, Preisstrategien von Internethändlern und deren technische Umsetzung … 188; Sarah Voltz, Prognose und Förderung des Verordnungsverhaltens von Ärzten in Netzwerkstrukturen … 198; -- Since the early 1990es, young researchers participate in the doctoral consortium series, co-located with the Wirtschaftsinformatik conference. This volume contains the selected papers of 20 PhD candidates of the 2009 doctoral consortium in Vienna.Wirtschaftsinformatik,Wirtschaftsinformatikstudium

Business Process Management 2015 : Status quo und Best Practices «Prozessintelligenz»

Mehr als 40 Prozent der Unternehmen nutzen keine operativen Prozessdaten, um die Durchlaufzeiten oder Kosten ihrer Prozesse effektiv zu überwachen. Dennoch geben mehr als 60 Prozent der Unternehmen an, mit Prozessmanagement ihre Effizienz steigern zu wollen. Dies zeigt die Studie «Business Process Management 2015» der ZHAW School of Management and Law (SML). Die Ergebnisse wurden heute am BPM Symposium in Winterthur vorgestellt und mit einem breiten Fachpublikum aus Praxis und Wissenschaft diskutiert. Grundlage für die digitale Transformation: Die Studie untersucht, wie und in welchem Ausmass Unternehmen das Standardrepertoire des Geschäftsprozessmanagements in Richtung Prozessintelligenz erweitern. Prozessintelligenz schliesst die Lücke zum operativen Geschäft und liefert eine neue Perspektive auf das Management der Geschäftsprozesse. Dabei konzentriert sie sich auf die Informationen, die in den operativen Prozessen entstehen und gebraucht werden und ist somit eine wesentliche Grundlage für die aktuell viel diskutierte digitale Transformation von Unternehmen. Um Prozesse besser verstehen, steuern und optimieren zu können, werden Methoden und Werkzeuge des Geschäftsprozessmanagements (BPM) und der Business Intelligence (BI) kombiniert. Wertvolle Erfahrungen aus der Praxis: Für die Studie wurden in einer Online-Befragung über 80 Unternehmen zum Status quo ihrer «Prozessintelligenz» befragt. Ein Praxisworkshop diente als Rahmen, um Erfolgsmuster aus fünf Fallstudien bei Roche, AXA Winterthur, der St. Galler Kantonalbank sowie den Städten Lausanne und Konstanz zu identifizieren. Der Softwarehersteller Axon Ivy und SBB Immobilien haben im Rahmen einer Studienpartnerschaft mit dem Institut für Wirtschaftsinformatik der SML und dem Institut für Prozesssteuerung der HTWG Konstanz wertvolle Praxiserfahrungen beigesteuert. Das Resultat ist eine Momentaufnahme der strategischen, analytischen und praktischen Fähigkeiten, Methoden und Werkzeuge, mit denen Organisationen ihre Geschäftsprozesse gestalten, ausführen, überwachen und fortlaufend weiterentwickeln

Der Einfluss von Rottlerin auf T-Zellpräsentation und -aktivierung

Beobachtungen von Majewski et al. zeigten, dass Rottlerin einen Effekt auf die klassische Antigenpräsentation von BM-DC zu OT-II-Zellen hat. Basierend auf diesen Erkenntnissen fand ich zufällig heraus, dass Rottlerin auch einen Effekt auf die in vitro Kreuzpräsentation von BM-DC zu OT-I-Zellen hat. Resümierend stellen meine Ergebnisse in vitro mit den von Majewski et al. heraus, an welchen Stellen Rottlerin auf die MHC-I- als auch MHC-II-vermittelte Peptidpräsentation wirkt. Außerdem konnte ich die Fragen beantworten, welche Majweksi et al. offen gelassen hatte. Einerseits konnte ich belegen, dass Rottlerin die Hochregulation kostimulatorischer Moleküle inhibiert als auch einen direkten Einfluss auf die T-Zellaktivierung hat. In dieser Arbeit ist es zudem gelungen, mögliche in vivo Versuche auf eine zukünftige Anwendung von Rottlerin zu etablieren und um in späteren Arbeiten zu überprüfen, ob Rottlerin auch dort die CD8+-T-Zell-Aktivierung indirekt oder direkt inhibiert. Mit diesen Erkenntnissen für CD8+-OT-I-Zellen und den in vitro-Ergebnissen von Majewski et al. über die eingeschränkte CD4+-T-Zellaktivierung legten die Überprüfung der Funktionalität von diversen in vivo-Krankheitsmodellen die auf diesen T-Zelltypen basieren nahe. In den angelehnten Krankheitsmodellen des POI, des AdGOL-induzierten Leberversagens, der NTN und des T1D könnte Rottlerin signifikante Reduktionen der Krankheitsparameter in der Entwicklung des jeweiligen Krankheitsbildes bewirken. Mit einer weiterführenden Modulation der Administrationsdauer, -art und -frequenz könnte durchaus auch in anderen Krankheitsmodellen ein Erfolg eingestellt werden. Zuletzt könnte mithilfe von „gefloxten“ Mäusen, überprüft werden, ob sich die für Rottlerin beschriebenen in vivo-Effekte nur oder teilweise über eine Inhibition der PKCδ darstellen. In der Zukunft könnte somit einerseits der zugrunde liegende Mechanismus von Rottlerin auf Immunprozesse und andererseits die Wirkung von Rottlerin auf weitere Krankheitsmodelle untersucht werden. Die Untersuchungen sind zwar noch nicht vollständig, jedoch könnte die potentielle immunmodulatorische Wirkung von Rottlerin weiterentwickelt werden, um dieses als zukünftiges Therapeutikum nutzbar zu machen

p185(BCR/ABL) has a lower sensitivity than p210(BCR/ABL) to the allosteric inhibitor GNF-2 in Philadelphia chromosome-positive acute lymphatic leukemia

Background: The t(9;22) translocation leads to the formation of the chimeric breakpoint cluster region/c-abl oncogene 1 (BCR/ABL) fusion gene on der22, the Philadelphia chromosome. The p185(BCR/ABL) or the p210(BCR/ABL) fusion proteins are encoded as a result of the translocation, depending on whether a "minor" or "major" breakpoint occurs, respectively. Both p185(BCR/ABL) and p210(BCR/ABL) exhibit constitutively activated ABL kinase activity. Through fusion to BCR the ABL kinase in p185(BCR/ABL) and p210(BCR/ABL) "escapes" the auto-inhibition mechanisms of c-ABL, such as allosteric inhibition. A novel class of compounds including GNF-2 restores allosteric inhibition of the kinase activity and the transformation potential of BCR/ABL. Here we investigated whether there are differences between p185(BCR/ABL) and p210(BCR/ABL) regarding their sensitivity towards allosteric inhibition by GNF-2 in models of Philadelphia chromosome-positive acute lymphatic leukemia. Design and methods: We investigated the anti-proliferative activity of GNF-2 in different Philadelphia chromosome-positive acute lymphatic leukemia models, such as cell lines, patient-derived long-term cultures and factor-dependent lymphatic Ba/F3 cells expressing either p185(BCR/ABL) or p210(BCR/ABL) and their resistance mutants. Results: The inhibitory effects of GNF-2 differed constantly between p185(BCR/ABL) and p210(BCR/ABL) expressing cells. In all three Philadelphia chromosome-positive acute lymphatic leukemia models, p210(BCR/ABL)-transformed cells were more sensitive to GNF-2 than were p185BCR/ABL-positive cells. Similar results were obtained for p185(BCR/ABL) and the p210(BCR/ABL) harboring resistance mutations. Conclusions: Our data provide the first evidence of a differential response of p185(BCR/ABL)- and p210(BCR/ABL)- transformed cells to allosteric inhibition by GNF-2, which is of importance for the treatment of patients with Philadelphia chromosome-positive acute lymphatic leukemia

The transformative capacity of new technologies. How innovations affect sectoral change: Conceptual considerations

Following up on recent debates about sectoral systems of innovation and production, the paper introduces a heuristic framework for analyzing and explaining distinct patterns of technology-based sectoral change. The concept is based on two interrelated influencing factors. The first is the sectoral-specific transformative capacity of new technologies themselves, that is, their substantial or incremental impact on socioeconomic and institutional change in a given sectoral system. The second is the sectoral adaptability of socioeconomic structures, institutions, and actors confronted with the opportunities presented by new technologies. The first factor the sectoral transformative capacity of new technologies enables us to identify the technology-driven pressure to change and adjust the structural and institutional architectures of the sectoral system. The second, complementary factor sectoral adaptability helps us to discern the distinct social patterns of anticipating and absorbing this technology-based pressure. The specific interplay between the two influencing factors creates distinguishable modes of sectoral transformation, ranging from anticipative and smooth adjustments to reactive and crisis-ridden patterns of change. Even processes of radical sectoral change continue over longer periods of mismatch, characterized by a cumulation of numerous and mostly gradual organizational, structural, and institutional transformations. --

Corporate venture capital organizations in Germany: a comparison

This paper analyzes the goals, the organizational structures and processes, and the investment criteria that underlie venture strategies in Germany today, using a sample of 20 corporate venture capital organizations (CVCs). The performance of these CVCs is examined and the data are compared with those generated by studies on German independent venture capital organizations (VCs) as well as with European and U.S. CVCs. The study concludes that German CVCs focusing either on financial or on strategic objectives are more successful than those with a mixed approach. Further, CVCs with a strong financial focus seem to be financially - and sometimes also strategically - more successful than CVCs with a strong strategic focus. Finally, based on these findings, theses concerning the CVC's organizational learning are developed. -- Anhand von 20 Corporate Venture Capital Gesellschaften (CVCs) in Deutschland analysieren die Autorinnen im vorliegenden Papier deren Ziele, Organisationsstrukturen und -prozesse sowie deren Investitionskriterien. Es wird zum einen der finanzielle und strategische Erfolg dieser CVCs untersucht, zum anderen werden die Ergebnisse mit Daten deutscher klassischer VCs sowie europäischer und U.S. CVCs verglichen. Die Kernaussage der Studie ist, dass deutsche CVCs, die sich entweder auf strategische oder auf finanzielle Ziele konzentrieren, erfolgreicher sind als solche, die beide Ziele gleichermaßen verfolgen. Desweiteren wird deutlich, dass die CVCs mit einem überwiegend finanziellen Ansatz finanziell - und zuweilen auch strategisch - erfolgreicher zu sein scheinen als CVCs mit einem überwiegend strategischen Investitionsfokus. Abschließend werden - auf diesen Ergebnissen basierend - Thesen zum organisationalen Lernverhalten der CVCs entwickelt.

Untersuchungen zur Standardisierung der Messung mikroskopischer Strukturen hinsichtlich Fluoreszenzlebensdauer und bildgebender Lumineszenz zur endoskopischen Anwendung

Tumour cells usually have an altered metabolism compared to healthy cells, since irrespective of the availability of oxygen, they prefer to cover their energy requirements by glycolysis instead of the more efficient oxidative phosphorylation (OXPHOS). The transition from OXPHOS to glycolysis leads to a change in the ratio of free and protein-bound cofactors involved in complex I and II of the respiratory chain, namely nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) and flavin adenine dinucleotide (FAD). These endogenous fluorophores are accessible by fluorescence imaging in their reduced (NADH) and oxidized (FAD) forms. Due to the significant change in fluorescence lifetimes of the free and protein-bound forms of NADH and FAD, they are, in principle, suitable for obtaining information about the metabolic state of cells in vivo by means of fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM). However, clinical applications of FLIM are rare and only known in the field of dermatology, but they are frequently used in research. Two-photon excitation is preferable for this purpose, due to the longer excitation wavelength and thus increased optical penetration depth. The implementation of this technology in a clinical application requires both a validation of the measurement procedure and suitable artificial tissue phantoms as reproducible measurement objects. The diagnosis of squamous cell carcinomas, which are predominant in the ear, nose, and throat (ENT) area, requires knowledge of the differentiation of the tumour from normal cells, as well as about the depth of infiltration. Furthermore the differentiation from inflammatory processes is essential. Current diagnostics are done by white light endoscopy and partly by narrow band imaging (NBI), less frequently by optical coherence tomography (OCT) or by fluorescence techniques. The latter three methods enable diagnosis via improved visualisation of structural tissue features compared to white light endoscopy. However, these methods do not provide information about the metabolic state. In the clinic, in addition to endoscopy, a biopsy and time-consuming tissue pathology are required for a systematic diagnosis. By evaluating the fluorescence lifetimes of free and protein-bound NADH and FAD, a distinction between high-grade and low-grade tumours or different cell types is possible. This evaluation procedure is called metabolic imaging. Since tumours differ from normal tissue in their metabolism, it is possible to differentiate between the aforementioned tissue states by measuring the metabolic state of cells or tissue. The transfer of metabolic imaging to clinical diagnostics would offer immediate differentiation from inflammation sites, between high-grade and low-grade tumours or the infiltration of the basal membrane. This could be done during the clinical examination and would offer the possibility of a more exact determination of tumour margins. The analysis of the relative proportions of free and protein-bound NADH and FAD in the examined cell area are suitable for this. Four calculation methods of metabolic indices were compared to each other. The published NADH metabolic index (ratio of free to protein-bound NADH) and Fluorescence Lifetime Induced Redox Ratio (FLIRR, hereinafter referred to as FLIRR1, compares protein-bound and free NADH and FAD) were compared with two modifications of the FLIRR1 index, hereinafter referred to as FLIRR2 and FLIRR3, which take free FAD and additionally protein-bound flavin mononucleotide (FMN) into account. By comparing the metabolic indices, a conclusion can be drawn about the basic suitability of a calculation method for assessing the condition of cells or tissue. However, for development, characterisation and validation of metabolic imaging devices, artificial tissue phantoms showing on one hand side the optical properties of the target fluorophores as well as the optical properties of the target tissue on the other hand side are recommended including reproducible and controllable conditions. Since the optical parameters of tissue samples differ even within the same tissue type of the same species, controllable and reproducible optical properties are needed. This technical need can be provided by the development and subsequent use of artificial optical tissue phantoms. In the course of the investigations, two artificial phantoms were developed serving two different requests: one to simulate the fluorescence lifetimes of free and protein-bound NADH and FAD, and one that allows the determination of the imaging depth and optical distortions or resolution of a device without z-stage by the use of fluorescent objects of known size. Due to their chemical properties the substances NADH and FAD are only suitable as reference standards to a limited extent. This can be deduced also from the varying lifetime data available in literature and their dependence on the concentration and the pH value. Interestingly coumarin 1 and coumarin 6 have been identified as fluorophores with spectral properties sufficiently similar to those of NADH and FAD, thus their quenching properties have been investigated. Based on a modified Stern-Volmer equation, the required quencher concentrations to represent the fluorescence lifetimes of free and protein-bound NADH and FAD were calculated and experimentally tested in the case of coumarin 1. The stability of the coumarin 1 solution was tested over a period of 41 days. Fluorophore solutions based on coumarin 6 as a substitute for FAD were investigated in a cooperation with the Multiphoton Imaging Laboratory of the Munich University of Applied Sciences (AG Hellerer). In contrast to research microscopes, endoscopic systems in medicine are usually lacking the capability to precisely adjust the position of the object plane on the scale of the anatomical structures of the mucous membranes. Automatic focusing to a certain tissue depth is therefore not possible with a commercially available endoscope. For the application to metabolic imaging, an optical resolution in x, y, and z in the range of the size of mitochondria (approximately 1 µm diameter) was aimed for. The challenge is that the substances usually involved in optical phantoms are of similar size. The solution was a staircase-like structure, carved out of a glass body by laser microstructuring, beginning from the surface into the glass volume. With the stair-like structure, a depth range up to approximately 250 µm in 5 µm steps can be covered. The staircase structure was written into glass slides (n=10) by laser microstructuring and characterised in terms of step height, step length, surface texture and total depth. The tread surfaces where coated with fluorescent polystyrene microspheres of 1 µm diameter. The carved out volume was filled with a substance with known reduced scattering coefficient for the wavelengths 780 nm and 880 nm, according to literature values for the mucosa of human maxillary sinuses. For this cover layer, the concentration ratios of a hydrogel solution mixed with a suspension of non-fluorescent polystyrene microspheres as scattering centres were determined via an optimisation program, based on a published code for Mie scattering calculations. The performances of the artificial phantoms were characterised with a multiphoton FLIM microscope and a confocal microscope with regard to the achievable imaging depth, distinguishability of the stairs and their long-time stability. Furthermore, images of the structured phantoms created with all used devices were compared. The investigations carried out within the framework of the present dissertation showed the challenges as well as the limitations of phantoms for simulating the free and protein-bound states of the endogenous fluorophores NADH and FAD with a longterm-stability of more than 40 days. In addition, the manufacturing challenges as well as the limitations of a tissue mimicking phantom with the required x, y, z-resolution were investigated. By means of such a phantom, the maximum imaging depth as well as optical distortion effects could be comparatively examined on two different microscopy systems and an endoscopic system. Based on these developments, protocols for the validation or comparison of dedicated microscope and endoscopic devices can be defined, in order to achieve comparability of reported results and device characteristics. Consequently, with regard to clinical application, the results of metabolic imaging may become more reliable, so that the value of this technique as a diagnostic tool can be further improved.Tumorzellen weisen in der Regel einen veränderten Stoffwechsel im Vergleich zu gesunden Zellen auf. Unabhängig von der Verfügbarkeit von Sauerstoff decken sie ihren Energiebedarf bevorzugt über Glykolyse und nicht über die effektivere oxidative Phosphorellierung (OXPHOS). Dieser Übergang von OXPHOS zu Glykolyse geht mit einer Änderung des Anteils der freien und proteingebundenen, am Komplex I und II der Atmungskette beteiligten, Kofaktoren Nicotinamidadenindinukleotid (NADH) und Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) einher. Als endogene Fluorophore sind diese in ihrer reduzierten, NADH, und oxidierten, FAD, Form einer Fluoreszenzbildgebung zugänglich. Da sich die Fluoreszenzlebensdauern der freien und proteingebundenen Formen von NADH und FAD signifikant ändern, ist deren Bestimmung über Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, FLIM) grundsätzlich geeignet, um in vivo Informationen über den Stoffwechselzustand von Zellen zu erlangen. Jedoch findet FLIM gegenwärtig fast ausschließlich in der Forschung Anwendung, eine klinische Anwendung in der Diagnostik ist selten und nur in der Dermatologie bekannt. Aufgrund der höheren Eindringtiefe und Anregungswellenlängen im infraroten Spektralbereich ist eine Zwei-Photonen-Anregung hierfür vorzuziehen. Die Translation dieser Technologie in eine klinische Anwendung erfordert sowohl eine Validierung des Messverfahrens als auch die Bereitstellung von geeigneten künstlichen Gewebephantomen als reproduzierbare Messobjekte. In der vorliegenden Arbeit erfolgt dies mit dem Ziel der endoskopischen Anwendung im HNO-Bereich, ist aber prinzipiell auf andere Gebiete übertragbar. Bei der Diagnose der im HNO-Bereich dominierenden Plattenepithelkarzinome spielt die Kenntnis der Differenzierung der Tumorzellen sowie der Infiltrationstiefe und die Abgrenzung zu entzündlichen Prozessen eine entscheidende Rolle. Die gegenwärtige Diagnostik erfolgt primär über Weißlicht-Endoskopie und teilweise über Narrow-Band-Immaging (NBI), selten über Optical Coherence Tomography (OCT) oder über Fluoreszenzverfahren. Die letzteren drei Verfahren ermöglichen eine Diagnose über eine verbesserte Darstellung von Gewebestrukturen im Vergleich zur Weißlicht-Endoskopie. Diese Verfahren geben jedoch keinen Aufschluss über den Stoffwechselzustand einer Zelle. In der Klinik ist zusätzlich zur Endoskopie eine Biopsie und zeitaufwändige Gewebepathologie für eine fundierte Diagnose erforderlich. Durch die Auswertung der Fluoreszenzlebensdauern von freiem und proteingebundenem NADH und FAD konnte gezeigt werden, dass eine Unterscheidung sowohl zwischen verschiedenen Zelltypen als auch hochgradigen und niedriggradigen Tumoren prinzipiell möglich ist. Dieses Auswerteverfahren wird als metabolische Bildgebung bezeichnet. Der Vorteil einer Übertragung der metabolischen Bildgebung in die klinische Diagnostik läge darin, noch während der Untersuchung, eine Unterscheidung zwischen Normalgewebe, einer Entzündung und hochgradigem oder niedriggradigem Tumor zur ermöglichen, beziehungsweise Aussagen über eine Infiltration der Basalmembran treffen zu können. Zusätzlich würde sich die Möglichkeit der exakteren Bestimmung von Tumorrändern als es über eine Biopsie oder gegebenenfalls anderen optische Methoden möglich ist eröffnen. Da sich Tumore in ihrem Metabolismus von normalem Gewebe unterscheiden, ist über die Messung des metabolischen Zustands von Zellen beziehungsweise Gewebe grundsätzlich eine Unterscheidung zwischen den vorgenannten Gewebezuständen möglich. Hierfür eignet sich die Bestimmung der relativen Anteile von freiem und proteingebundenem NADH und FAD im untersuchten Zellgebiet. Es wurden vier Berechnungsverfahren von metabolischen Indizes untereinander verglichen. Die publizierten, als NADH Metabolic Index (setzt den Anteil von freiem zu proteingebundenem NADH ins Verhältnis) und Fluorescence Lifetime Induced Redox Ratio (FLIRR; im Folgenden FLIRR1 genannt; setzt proteingebundenes und freies NADH und FAD ins Verhältnis) bekannten Berechnungsverfahren wurden mit zwei Abwandlungen des FLIRR1-Indices, im folgenden FLIRR2 und FLIRR3 genannt, welche freies FAD und zusätzlich proteingebundenes Flavinmononukleotid (FMN) berücksichtigen, verglichen. Durch den Vergleich der metabolischen Indices kann eine Aussage über die grundsätzliche Eignung eines Berechnungsverfahrens zur Bewertung des Zustandes von Zellen oder Gewebe getroffen werden. Diese Erkenntnis alleine ist jedoch nicht für die Entwicklung, Charakterisierung und Validierung eines Gerätes ausreichend. Da sich die optischen Parameter von Probengeweben, auch innerhalb desselben Gewebetyps und der selben Spezies, unterscheiden, werden kontrollierbare und wiederholbare Eigenschaften, wie sie artifizielle Gewebephantomen zur Verfügung stellen, benötigt. Dies wird in der Regel durch die Nutzung von künstlichen (optischen) Gewebephantomen sichergestellt. Im Rahmen der Untersuchungen wurden zwei, unterschiedliche Zwecke erfüllende, künstliche Phantome entwickelt: Eines zur Simulation der Fluoreszenzlebensdauern von freiem und proteingebundenem NADH und FAD und eines, welches über fluoreszierende Objekte bekannter Größe, die Bestimmung der Bildgebungstiefe und gegebenenfalls optischer Verzerrungen oder der Auflösung eines Gerätes ohne z-Stage erlaubt. Die Substanzen NADH und FAD sind nur bedingt als Referenzstandard geeignet, da die in der Literatur angegebenen Werte zur Fluoreszenzlebensdauer zum Teil erheblich schwanken. Außerdem besteht eine Abhängigkeit der Fluoreszenzlebensdauer von der Konzentration und dem pH-Wert. Coumarin 1 und Coumarin 6 wurden als Fluorophore mit monoexponentiellem Abklingverhalten und hinreichend ähnlichen spektralen Eigenschaften zu NADH und FAD identifiziert und ihre Quencheigenschaften untersucht. Auf der Basis einer modifizierten Stern-Volmer-Gleichung wurden die notwendigen Quencherkonzentrationen, um die Fluoreszenzlebensdauern von freiem und proteingebundenem NADH und FAD nachzustellen, ermittelt und im Falle von Coumarin 1 als Substituat für NADH getestet. Weiterhin wurde die Stabilität der Coumarin 1 Lösungen für einen Zeitraum von 41 Tagen verifiziert. Die auf Coumarin 6, als Substituat für FAD, basierenden Fluorophorlösungen wurden im Rahmen einer Kooperation mit dem Multiphoton Imaging Labor der Hochschule München (AG Hellerer) für angewandte Wissenschaften untersucht. Im Gegensatz zu Forschungsmikroskopen verfügen endoskopische Systeme in der Medizin in der Regel nicht über die Möglichkeit zur präzisen Verstellung der Position der Objektebene in der Größenordnung der anatomischen Strukturen der Schleimhäute. Eine automatische Fokussierung in eine gewisse Gewebetiefe ist mit einem handelsüblichen Endoskop nicht möglich. Für die Anwendung zur metabolischen Bildgebung wurde ein Auflösungsvermögen im Bereich der Größe von Mitochondrien (1 µm Durchmesser) angestrebt. Damit ist die optische Auflösung des zu untersuchenden Gerätes in der Größenordnung der, in der Regel in optischen Phantomen eingesetzten Substanzen, um Streuung kontrolliert zu erzeugen. Mit dem Ziel ein Phantom zu entwickeln, welches sowohl mit einem Forschungsmikroskop als auch mit einem Endoskopsystem verwendet werden kann, wurde in einen Glaskörper eine treppenartige Struktur von der Oberfläche aus in das Glasvolumen hineingearbeitet. Mit dieser treppenartigen Struktur kann ein Tiefenbereich bis ca. 250 µm in 5 µm Schritten abgedeckt werden. Die Treppenstruktur wurde mittels Laser-Mikrostrukturierung in Glas-Objektträger (n=10) geschrieben und hinsichtlich der Stufenhöhe, Stufenlänge, Oberflächenbeschaffenheit und Gesamttiefe charakterisiert. Fluoreszierende Strukturen wurden durch eine Beschichtung der Treppenstufenflächen mit fluoreszierenden Polystyrene Microspheres von 1 µm Durchmesser erzeugt. Das herausgearbeitete Volumen wurde später mit einer Substanz mit bekanntem reduziertem Streukoeffizienenten für die Wellenlängen 780 nm und 880 nm aufgefüllt. Für diese Deckschicht wurden die Konzentrationsverhältnisse einer Hydrogellösung mit einer Suspension nicht fluoreszierenden Polystyrene Microspheres als Streuzentren über ein Optimierungsprogramm basierend auf einem publizierten Code zur Berechnung von Mie-Streuung nach Literaturwerten für die Schleimhaut der humanen Kieferhöhlen bestimmt. Die künstlichen Phantome wurden mit einem Multiphotonen-FLIM-Mikroskop und einem Konfokalkmikroskop hinsichtlich der erreichbaren Bildgebungstiefe, Unterscheidbarkeit der Stufen und ihrer Alterungsstabilität charakterisiert. Weiterhin wurden Aufnahmen eines der Phantome mit einem modifizierten FLIM-Tomographen (MPTFlex, Jenlab GmbH, Berlin), an welchen ein Mikro-Endoskop adaptiert wurde, mit den Aufnahmen der beiden Mikroskopsysteme verglichen. Die im Rahmen der vorliegenden Dissertation durchgeführten Untersuchungen zeigten die Fertigungsmöglichkeiten und Limitationen von Phantomen zur Simulation der freien und proteingebundenen Zustände der endogenen Fluorophore NADH und FAD. Die Phantome blieben, im Gegensatz zu NADH und FAD Lösungen, über einen Zeitraum von mehr als 40 Tagen stabil. Mittels eines Zweiten, durch Laser-Mikrostrukturierung erzeugten künstlichen Gewebephantoms, konnten Verzeichnungseffekte, sowie maximale Bildgebungstiefe, auch im Vergleich zwischen zwei unterschiedlichen Mikroskopiesystemen und einem endoskopischen System, analysiert werden. Zusammenfassend konnte mit den durchgeführten Untersuchungen und Entwicklungen ein wesentlicher Beitrag für Vergleichs- und Validierungsverfahren von bildgebenden Systemen in der Biophotonik geleistet werden