A genome-wide map of aberrantly expressed chromosomal islands in colorectal cancer

BACKGROUND: Cancer development is accompanied by genetic phenomena like deletion and amplification of chromosome parts or alterations of chromatin structure. It is expected that these mechanisms have a strong effect on regional gene expression. RESULTS: We investigated genome-wide gene expression in colorectal carcinoma (CRC) and normal epithelial tissues from 25 patients using oligonucleotide arrays. This allowed us to identify 81 distinct chromosomal islands with aberrant gene expression. Of these, 38 islands show a gain in expression and 43 a loss of expression. In total, 7.892 genes (25.3% of all human genes) are located in aberrantly expressed islands. Many chromosomal regions that are linked to hereditary colorectal cancer show deregulated expression. Also, many known tumor genes localize to chromosomal islands of misregulated expression in CRC. CONCLUSION: An extensive comparison with published CGH data suggests that chromosomal regions known for frequent deletions in colon cancer tend to show reduced expression. In contrast, regions that are often amplified in colorectal tumors exhibit heterogeneous expression patterns: even show a decrease of mRNA expression. Because for several islands of deregulated expression chromosomal aberrations have never been observed, we speculate that additional mechanisms (like abnormal states of regional chromatin) also have a substantial impact on the formation of co-expression islands in colorectal carcinoma

Genome-wide expression patterns of invasion front, inner tumor mass and surrounding normal epithelium of colorectal tumors

Colorectal tumors have characteristic genome-wide expression patterns that allow their distinction from normal colon epithelia and facilitate clinical prognosis. The expression heterogeneity within a primary colorectal tumor has not been studied on a genome scale yet. Here we investigated three compartments of colorectal tumors, the invasion front, the inner tumor mass, and surrounding normal epithelial tissue by microdissection and microarray-based expression profiling. In both tumor compartments many genes were differentially expressed when compared to normal epithelium. The sets of significantly deregulated genes in both compartments overlapped to a large extent and revealed various interesting known and novel pathways that could have contributed to tumorigenesis. Cells from the invasion front and inner tumor mass, however, did not show significant differences in their expression profile, neither on the single gene level nor on the pathway level. Instead, gene expression differences between individuals are more pronounced as all patient-matched tumor samples clustered in close proximity to each other. With respect to invasion front and inner tumor mass we conclude that the specific tumor cell micro-environment does not have a strong influence on expression patterns: largely similar genome-wide expression programs operate in the invasion front and interior compartment of a colorectal tumor

Towards a national ecosystem assessment in Germany

We present options for a National Ecosystem Assessment in Germany (NEA-DE) that could inform decision-makers on the state and trends of ecosystems and ecosystem services. Characterizing a NEA-DE, we argue that its cross-sectoral, integrative approach would have the advantages of increased scientific understanding, addressing specific policy questions and creating science-policy dialogues. Challenges include objections against a utilitarian perspective, reservations concerning power relations, and responsibilities concerning the funding

Application of a functional model for the modernization of devices designed to eliminate emergency oil spills

The article describes the stages of creation and composition of the functional model, which can be used for the design of oil spill response devices. The principle of operation of the functional model given in the article and it's graphical scheme are show

An expression module of WIPF1-coexpressed genes identifies patients with favorable prognosis in three tumor types

Wiskott–Aldrich syndrome (WAS) predisposes patients to leukemia and lymphoma. WAS is caused by mutations in the protein WASP which impair its interaction with the WIPF1 protein. Here, we aim to identify a module of WIPF1-coexpressed genes and to assess its use as a prognostic signature for colorectal cancer, glioma, and breast cancer patients. Two public colorectal cancer microarray data sets were used for discovery and validation of the WIPF1 co-expression module. Based on expression of the WIPF1 signature, we classified more than 400 additional tumors with microarray data from our own experiments or from publicly available data sets according to their WIPF1 signature expression. This allowed us to separate patient populations for colorectal cancers, breast cancers, and gliomas for which clinical characteristics like survival times and times to relapse were analyzed. Groups of colorectal cancer, breast cancer, and glioma patients with low expression of the WIPF1 co-expression module generally had a favorable prognosis. In addition, the majority of WIPF1 signature genes are individually correlated with disease outcome in different studies. Literature gene network analysis revealed that among WIPF1 co-expressed genes known direct transcriptional targets of c-myc, ESR1 and p53 are enriched. The mean expression profile of WIPF1 signature genes is correlated with the profile of a proliferation signature. The WIPF1 signature is the first microarray-based prognostic expression signature primarily developed for colorectal cancer that is instrumental in other tumor types: low expression of the WIPF1 module is associated with better prognosis

Increased risk of severe clinical course of COVID-19 in carriers of HLA-C*04:01

Background: Since the beginning of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, there has been increasing urgency to identify pathophysiological characteristics leading to severe clinical course in patients infected with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Human leukocyte antigen alleles (HLA) have been suggested as potential genetic host factors that affect individual immune response to SARS-CoV-2. We sought to evaluate this hypothesis by conducting a multicenter study using HLA sequencing. Methods: We analyzed the association between COVID-19 severity and HLAs in 435 individuals from Germany (n = 135), Spain (n = 133), Switzerland (n = 20) and the United States (n = 147), who had been enrolled from March 2020 to August 2020. This study included patients older than 18 years, diagnosed with COVID19 and representing the full spectrum of the disease. Finally, we tested our results by meta-analysing data from prior genome-wide association studies (GWAS). Findings: We describe a potential association of HLA-C*04:01 with severe clinical course of COVID-19. Carriers of HLA-C*04:01 had twice the risk of intubation when infected with SARS-CoV-2 (risk ratio 1.5 [95% CI 1.1-2.1], odds ratio 3.5 [95% CI 1.9-6.6], adjusted p-value = 0.0074). These findings are based on data from four countries and corroborated by independent results from GWAS. Our findings are biologically plausible, as HLA-C*04:01 has fewer predicted bindings sites for relevant SARS-CoV-2 peptides compared to other HLA alleles. Interpretation: HLA-C*04:01 carrier state is associated with severe clinical course in SARS-CoV-2. Our findings suggest that HLA class I alleles have a relevant role in immune defense against SARS-CoV-2. Funding: Funded by Roche Sequencing Solutions, Inc

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit

Bei den meisten Fällen von ambulant erworbener Legionärskrankheit (AE-LK) gelingt es auch in inter¬nationalen Studien nicht, die verantwortliche Infek¬tionsquelle nachzuweisen. Ein Ziel der Berliner LeTriWa-Studie („Legionellen in der Trinkwasser-Installation“) war es, herauszufinden, bei wie vielen Fällen evidenzbasiert eine Infektionsquelle identifi¬ziert werden kann. Dazu wurden im Zeitraum 2016 bis 2020 Fälle von AE-LK und Kontrollpersonen rekrutiert, Urin- und tiefe Atemwegsproben untersucht und Befragungen zu potenziellen Expositionen durchgeführt. Zudem wurden verschiedene häusliche und außerhäusliche Infektionsquellen beprobt. Die Zuordnung der potenziellen Infektionsquelle erfolgte mittels einer eigens entwickelten Evidenz-Matrix. Im vorliegenden Teil 1 des Berichts werden zunächst die Hintergründe, Ziele und Methoden der LeTriWa-Studie vorgestellt.Peer Reviewe

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016 – 2020 – Teil 2 (Ergebnisse und Diskussion)

Im Rahmen der Berliner LeTriWa-Studie („Legionellen in der Trinkwasser-Installation“) versuchten wir, ambulant erworbene Fälle von Legionärskrankheit (AE-LK) evidenzbasiert einer Infektionsquelle zuzuordnen. Dafür wurde eine eigens entwickelte Evidenz-Matrix genutzt, mit der die Fälle anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische Evidenz, Cluster-Evidenz und analytisch-vergleichende Evidenz) entweder einer externen Infektionsquelle, einer häuslichen Nicht-Trinkwasserquelle (hNTWQuelle) oder häuslichem Trinkwasser (hTW) zugeordnet werden konnten. Wir rekrutierten 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) sowie 217 Kontrollpersonen als Vergleichsgruppe. Bei 84 LeTriWa- Fällen konnte aus den Patientenproben der monoklonale Antikörpertyp (MAb) identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem Fall ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen war der Fallstatus (infiziert vs. nicht infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltswasserproben assoziiert, die bei Fällen und Kontrollen in gleicher Weise genommen worden waren. Wir fanden jedoch eine hochsignifikante Assoziation mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes in den Standard-Haushaltsproben. Wir konnten etwa für die Hälfte der LeTriWa-Fälle evidenzbasiert eine wahrscheinliche Quelle zuordnen, und zwar 23 (16 %) einer externen Infektionsquelle, 9 (6 %) einer hNTW-Quelle und 40 (27 %) dem hTW.Peer Reviewe

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016–2020

Hintergrund/Zielsetzung: Bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit (AE-LK) ist die Infektionsquelle meistens unbekannt. Es wird vermutet, dass mit Legionellen kontaminiertes häusliches Trinkwasser eine häufige Ursache ist. Um hierzu mehr Evidenz zu generieren, kooperierten das Robert Koch-Institut (RKI), das Umweltbundesamt (UBA) und das Konsiliarlabor (KL) für Legionellen in einer vom Bundesministerium für Gesundheit geförderten Studie zum Thema „Legionellen in der Trinkwasser-Installation“ (LeTriWa-Studie). Eines der Teilprojekte hatte zum Ziel, in Zusammenarbeit und enger Abstimmung mit den Berliner Gesundheitsämtern und Krankenhäusern herauszufinden, bei wie vielen Fällen von AE-LK evidenzbasiert eine Infektionsquelle identifiziert werden kann. Methodik: Bei allen Berliner Meldefällen von Legionärskrankheit wurde zeitnah die Abnahme einer zusätzlichen Urin- und tiefen Atemwegsprobe initiiert, welche an das KL geschickt wurden. In die Studie einwilligende Patientinnen und Patienten wurden mittels eines ausführlichen Fragebogens befragt, u. a. um potenzielle Infektionsquellen zu eruieren. Aus dem Haushalt der Erkrankten und bei in Frage kommenden externen, außerhäuslichen Infektionsquellen wurden Wasserproben genommen. Für eine Risikobewertung der häuslichen Trinkwasser-Installation (TWI) wurde die Durchführung einer weitergehenden Untersuchung im Rahmen einer Gefährdungsanalyse initiiert. Alle Umweltproben wurden im Labor des UBA auf Legionellen untersucht. Die Isolate wurden im KL typisiert und – soweit verfügbar – mit dem bei der Fallperson identifizierten Stamm abgeglichen. Die erhobenen Befunde wurden für die Zuordnung einer Infektionsquelle mit Hilfe einer im Rahmen des Projekts entwickelten Evidenz-Matrix nach mikrobiologischen und epidemiologischen Gesichtspunkten bewertet. Anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische, Cluster- und analytisch-vergleichende Evidenz) konnten wir die Studienteilnehmenden entweder einer externen Infektionsquelle außerhalb des häuslichen Bereichs, eine nicht an das häusliche Trinkwasser angeschlossene Infektionsquelle im häuslichen Bereich (z. B. Luftbefeuchter) oder dem häuslichen Trinkwasser zuordnen. Eine Wasserquelle wurde über mikrobiologische Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn sie (i) einen Stamm enthielt, der dem monoklonalen Antikörper(MAb-)typ 3/1 angehört und zu den MAb 3/1-positiven Stämmen zählt und es keinen Widerspruch im Abgleich des Patienten- und Umweltstamms (bzgl. MAb-Typ/-Subtyp oder Sequenztyp (ST)) gab, oder (ii) wenn der Stamm der erkrankten Person mit dem Umweltstamm mindestens auf MAb-Typ-Ebene übereinstimmte. Eine Quelle wurde anhand von Cluster-Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn mindestens zwei Fälle zur selben potenziellen Quelle innerhalb von zwei Jahren exponiert waren. Wir verglichen zudem statistisch die Häufigkeit der Exposition gegenüber einer möglichen Infektionsquelle von Fällen und Kontrollen (analytisch-vergleichende Evidenz). Für jeden Studienteilnehmenden strebten wir an, zwei Kontrollpersonen zu rekrutieren, die ebenfalls befragt wurden und bei denen in gleicher Weise Standard-Haushaltsproben wie bei den Fallpersonen genommen wurden. Zudem wurde versucht, vom Betreiber der TWI eine Erlaubnis für eine kostenfreie Gefährdungsanalyse, einschließlich einer weitergehenden Untersuchung, zu erhalten. Ergebnisse: Insgesamt konnten wir 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) einschließen und 217 Kontrollpersonen rekrutieren. Die LeTriWa-Fälle waren im Median 68 Jahre alt (Spannweite 25–93), 3 und mehrheitlich männlich (n = 96; 65 %). Bei 84 LeTriWa-Fällen konnte aus den Patientenproben der MAb-Typ identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen (nicht infiziert) war der Fallstatus (infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltsproben assoziiert, jedoch hochsignifikant mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes (Odds Ratio (OR) = 4,5; 95 %-Konfidenzintervall (KI) = 2,0–10,8; p < 0,001). Bei 23 (16 %) der 147 LeTriWa-Fälle konnte eine externe, außerhäusliche Quelle und bei 40 (27 %) Fällen das häusliche Trinkwasser als wahrscheinliche Infektionsquelle zugeordnet werden. Das Tragen einer unzureichend desinfizierten Zahnprothese war die einzige häusliche Nicht-Trinkwasserquelle, die signifikant mit dem Fallstatus assoziiert war (OR = 2,3; 95 % KI = 1,04–5,24; p = 0,04) und ermöglichte eine Quellen-Zuordnung von weiteren 6 % der Fälle. Mit insgesamt 49 % konnten wir etwa die Hälfte der LeTriWa-Fälle einer wahrscheinlichen Infektionsquelle auf Evidenz-Basis zuordnen. Schlussfolgerungen: Wir konnten unter Verwendung eines neuartigen Matrix-Konzepts in Berlin der Hälfte der LeTriWa-Fälle eine wahrscheinliche Infektionsquelle zuordnen. Die Ergebnisse unterstützen die Bedeutung von häuslichem Trinkwasser als Ursache für AE-LK. Etwa die Hälfte aller Studienfälle blieben allerdings unerklärt. Die Ergebnisse der Standard-Haushaltproben legen nahe, dass nicht die Kontamination mit jeglichen Legionellen oder die Höhe der Legionellenkonzentration die Personen gefährdet, sondern vielmehr der Legionellenstamm, insbesondere das Vorhandensein von MAb 3/1-positiven Stämmen. Weitere Untersuchungen und/oder Analysen sind erforderlich, um zu verstehen, welche Faktoren zur Kontamination von häuslichem Trinkwasser mit pathogenen Legionellen beitragen und welche Faktoren eine Infektion zu verhindern helfen