Quality of Service and Optimization in Data Integration Systems

This work presents techniques for the construction of a global data integrations system. Similar to distributed databases this system allows declarative queries in order to express user-specific information needs. Scalability towards global data integration systems and openness were major design goals for the architecture and techniques developed in this work. It is shown how service composition, extensibility and quality of service can be supported in an open system of providers for data, functionality for query processing operations, and computing power.Diese Arbeit präsentiert Techniken für den Aufbau eines globalen Datenintegrationssystems. Analog zu verteilten Datenbanken unterstützt dieses System deklarative Anfragen, mit denen Benutzer die gesuchte Information beschreiben können. Die Skalierbarkeit in einem globalen Kontext und die Offenheit waren hauptsächliche Entwicklungsziele der Architektur und der Techniken, die in dieser Arbeit entstanden sind. Es wird gezeigt wie Dienstekomposition, Erweiterbarkeit und Dienstgüte in einem offenen System von Anbietern für Daten, Anfrageverarbeitungsfunktionalität und Rechenleistung unterstützt werden können

Upgradeable Mechatronic Systems - An Approach to determine changing Product Properties using Foresight

In light of the increasing complexity and dynamic of the market environment, there is a need to consider future requirements during the development of upcoming product generations. This applies in particular to modular product architectures as their elements are used in several products and over a longer period. To overcome this challenge and to develop more sustainable products, upgrading can be a solution. Based on identified options for action, this paper proposes an approach to determine changing product properties based on the Model of PGE – Product Generation Engineering. Depending on the potential of the individual characteristics of a product property in its future environment, the properties can be classified as static or dynamic time-dependent for later upgrade planning. The approach was applied in a case study and a research project. Its applicability and usability could be demonstrated. Results from the application of the approach can be used in development projects to define upgrade packages for the upcoming product generation or to optimize the modularization of future products

Investigations concerning β-Catenin in regard to the mutational status and it`s clinical and pathological features in aggressive fibromatosis (Desmoid-tumor)

Desmoid-Tumore (DTs), auch aggressive Fibromatose genannt, sind semimaligne Neoplasien, die niemals metastasieren jedoch lokal aggressiv wachsen und häufig rezidivieren. Sie entstehen aus Fibroblasten des Bindegewebes der Muskeln, der Faszien, oder des Omentums. DTs treten syndromal bei Familiärer Adenomatöser Polyposis Coli (FAP), oder sporadisch auf. Es ist bekannt, dass in sporadischen DTs vermehrt Mutationen im Exon 3 des CTNNB1-Gens auftreten. Dieses Gen kodiert für β-Catenin, ein Schlüsselmolekül des Wnt-Signalweges. In dieser Studie wurde ein Fokus auf sporadische DTs gelegt. Wir haben es uns als Ziel gesetzt, DTs in Bezug auf epidemiologische Eigenschaften, deren Mutationsstatus im CTNNB1-Gen und dessen nukleäre Akkumulation zu erforschen. Im Verlauf war von Interesse, wie sich die Expressionsmuster anderer Proteine, die zum Teil auch Bestandteil des Wnt-Signalweges sind, im Vergleich mit dem Mutationsstatus und den klinisch-pathologischen Eigenschaften verhalten. Das Patientenkollektiv bestand aus 56 Fällen von 40 Patienten (3-81 Jahre). Die DNA wurde aus Formalin-fixiertem in Paraffin eingebettetem (FFPE) Gewebe extrahiert und mittels Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) amplifiziert. Zur Ermittlung des Mutationsstatus an Codon 41 und 45 wurde die Methode nach Sanger und die Pyro-Sequenzierung genutzt. Mit Hilfe von Tissue Micro Arrays (TMAs) wurde die Immunhistochemie für β-Catenin, Cyclin D1, Mindbomb-1 (MIB-1), Östrogen-Rezeptor α (ERα) und Progesteron-Rezeptor (PR) durchgeführt. Bei 18 (32,1 %) der untersuchten Fälle, davon zwei mit der Diagnose FAP, handelte es sich um Wildtyp-Tumore (Wt). In 33 (59 %) Fällen konnte eine Mutation des Exons 3 des CTNNB1-Gens nachgewiesen werden. Davon handelte es sich in 17 (30,4 %) Fällen um eine Mutation in Codon 41, in 15 (26,8 %) Fällen um eine Mutation im Codon 45 und in einem (1,8 %) Fall um eine Doppelmutation sowohl in Codon 41 als auch in 45. Alle untersuchten Fälle exprimierten β-Catenin, Cyclin D1 und MIB-1 in unterschiedlichem Maße. ERα konnte in 15 (26,8 %) von 53 auswertbaren Fällen nachgewiesen werden. PR war in allen Fällen negativ. Wir stellten fest, dass Frauen im fertilen Lebensalter signifikant öfter an einem DT erkranken als Männer aller Altersgruppen (p=0,01). Passend zu dieser Beobachtung konnte ERα ausschließlich in Patienten der juvenilen und fertilen Altersgruppe nachgewiesen werden (p=0,048). Betrachtet man den Mutationsstatus im Vergleich mit der Immunhistochemie für β-Catenin, so ist eine Tendenz zu einer höheren β-Catenin-Expression in mutierten Tumoren erkennbar (p=0,07). Im Gegensatz dazu zeigte Cyclin D1 eine tendenziell höhere Expression in Wt-Tumoren (p=0,051). Keiner der Wt-Tumore exprimierte β-Catenin im Nukleus, während 81,8 % der mutierten Fälle β-Catenin entweder nur im Nukleus, oder gleichsam nukleär wie zytosolisch exprimierten (p=0,005). Die nukleäre Expression von β- Catenin konnte als negativer prädiktiver Faktor für das tumorfreie Überleben (DFS) ermittelt werden (p=0,048). Als weitere negative prädiktive Faktoren für das DFS konnten erhöhte Level von Cyclin D1 und MIB-1 festgestellt werden (p=0,051 und p=0,013). Die Entstehung von DTs könnte von Hormonen beeinflusst sein. DTs mit verschiedenen β-Catenin-Mutationen und Wt-Status sind durch unterschiedliche Aktivierungsprofile des Wnt-Signalweges gekennzeichnet. Die Mutationsanalyse von β-Catenin sowie die Immunhistochemie für β-Catenin, Cyclin D1 und MIB-1 könnten in Zukunft zu einem nützlichen Hilfsmittel in der Vorhersage des DFS in DTs werden.Abstract Desmoid-Tumors (DTs), also called aggressive fibromatosis, are intermediate neoplasms which do not metastasize but grow locally aggressive and recur frequently. They develop from fibroblasts of the connective tissue of the muscles, fascia, ligaments, or the omentum. DTs occur syndromally in Familial Adenomatous Polyposis (FAP), or sporadically. It is known that mutations of the exon 3 of the β-Catenin-gene (CTNNB1-gene), a key-molecule of the Wnt-signaling pathway, are increasingly detected in sporadic DTs. This study focused on sporadic DTs. Our aim was to evaluate, how DTs behave regarding to epidemiological data, if there was a correlation between the different mutations of the CTNNB1-gene and its nuclear accumulation. The more we wanted to know how other proteins, partly, also members of the Wnt-signaling-pathway; are expressed in DTs and how their expression-profiles correlate with the mutations and the clinico-pathological features. The cohort consisted of 56 specimens of 40 patients (age 3-81). DNA was extracted from formalin fixed paraffin embedded (FFPE) tissue and amplified by polymerase chain reaction (PCR). Mutation status of ß-catenin codons 41 and 45 was evaluated by direct Sanger-Sequencing and Pyro-Sequencing. Tissue Micro Arrays (TMAs) were constructed, and stained immunohistochemically for β-catenin, cyclin D1, mindbomb-1 (MIB-1), estrogen receptor α (ERα) and progesterone receptor (PR). 18 cases (32.1 %) were of wildttype-status (Wt), including 2 cases in the clinical setting of FAP. 33 cases (59%) harbored mutations of β-catenin, including 17 cases (30.4%) with a mutation at codon 41, 15 cases (26.8%) with a mutation at codon 45 and one case (1.8%) with a double mutation at codon 41 and 45 of the CTNNB1-gene. All examined cases expressed β-Catenin, Cyclin D1 and MIB-1 in varying intensity. ERα was expressed in 15 (26.8 %) of 53 valuable cases. PR was negative in all cases. We observed that fertile woman are significantly more often affected by a DT than men at all ages (p=0.01). Fitting this result, ERα was only expressed in patients in the juvenile and fertile age group (p=0.048). Watching the mutations in comparison with the data of the immunohistochemistry there is a trend to a higher β-catenin expression in mutated tumors than in Wt-tumors (p=0.07). In contrast, Cyclin D1 showed a tendency to a higher expression in Wt-samples (p=0.051). None of the Wt-tumors expressed β-Catenin in the nucleus, while 81.8% of the mutated samples showed it in the nucleus as well as the cytosol (p=0.005). The nuclear expression of β-Catenin could be ascertained as a negative predictive factor for the disease free survival (DFS) (p=0.048). The DFS was also negatively affected by a higher intracellular level of Cyclin D1 and MIB-1 (p=0.051 and p=0.013). The genesis of DTs may be hormone-dependent. DTs with different ß-catenin mutations and Wt-status are characterized by distinct activation profiles of the Wnt-signaling pathway. Mutation analysis of the CTNNB1-gene, as well as the immunohistochemistry for β-Catenin, MIB-1 and Cyclin D1 might emerge as a valuable diagnostic tool for prediction of local recurrence in DTs in the future.

Quality of Service Negotiation for Commercial Medical Grid Services

The GEMSS project has developed a service-oriented Grid that supports the provision of medical simulation services by service providers to clients such as hospitals. We outline the GEMSS architecture, legal framework and the security features that characterise the GEMSS infrastructure. High levels of quality of service are required and we describe a reservation-based approach to quality of service, employing a quality of service management system that iteratively finds suitable reservations and uses application specific performance models. The GEMSS Grid is a commercial environment so we support flexible pricing models and a FIPA reverse English auction protocol. Signed Web Service Level Agreement contracts are exchanged to commit parties to a quality of service agreement before job execution occurs. We run four experiments across European countries using high performance computing resources running advanced resource reservation schedulers. These experiments provide evidence for our Grid’s rational behaviour, both at the level of service provider quality of service management and at the higher level of the client choosing between competing service providers. The results lend support to our economic model and the technology we use for our medical application domain