Wirksamkeitsprüfung von Anti-T-Lymphozyten-Globulinen : Entwicklung und Validierung von In-vitro-Methoden als Ersatz des Affenhaut-Transplantationstests

Anti-T-Lymphozyten-Globuline (ATG) sind Immunglobuline zur Anwendung am Menschen. Sie werden aus den Seren von Kaninchen oder Pferden gewonnen, die zuvor mit humanen Thymozyten oder einer etablierten humanen T-Zell-Linie immunisiert wurden. ATG besitzen ein sehr starkes immunsuppressives Potenzial. In der klinischen Anwendung werden sie überwiegend bei Organtransplantationen, Knochenmarktransplantationen und zur Behandlung einzelner Autoimmunerkrankungen, wie z. B. der aplastischen Anämie, eingesetzt. Wissenschaftliches Ziel der Arbeit war, einen umfangreichen Beitrag zur immunologischen Charakterisierung und Spezifizierung unterschiedlicher ATG-Präparate zu erbringen. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung und Validierung experimenteller Methoden, sodass die bisher verwendeten Praktiken der Wirksamkeitsprüfung von ATG entsprechend dem Stand der Wissenschaft abgelöst und der Tierversuch (Affenhaut-Transplantationstest; Balner H et al., 1968) ersetzt werden können. Darüber hinaus wurde in diesem Zusammenhang der Entwurf einer Arzneibuch-Monografie für ATG vorgelegt. Der immunsuppressive Wirkmechanismus von ATG ist selbst nach 40 Jahren klinischer Erfahrung nicht eindeutig geklärt. Ihre Wirksamkeit vermitteln sie über ihre spezifische Bindung an Lymphozyten, woraus sich modellhaft vier Effekte unterscheiden lassen: Die Reihe der Fc-abhängigen zytotoxischen Mechanismen, eine von ATG ausgelöste Aktivierung, eine über Todesrezeptoren (z.B. Fas/Apo-1) von ATG direkt induzierte Apoptose sowie die Maskierung von Rezeptoren. Die zytotoxische Wirkung von ATG und die Induktion des programmierten Zelltodes (Apoptose) wurde am Durchflusszytometer (FACS) nach Färbung der toten Zellen bzw. durch den Nachweis von DNA-Fragmentierung analysiert. Der Einfluss von ATG auf die Lymphozyten-Aktivierung in vitro sowie auf die gemischte Lymphozyten-Reaktion (mixed lymphocyte reaction, MLR) wurde durch Messung der Lymphozyten-Proliferation anhand des Einbaus von radioaktiv markiertem Thymidin bestimmt. Biochemisch wurden die in ATG enthaltenen anti-Lymphozyten-Antikörper durch den sog. Kinase-Assay charakterisiert. In einer nicht radioaktiven Methode wurden Zelloberflächenmoleküle zunächst biotinyliert. Nach Lyse der Zellen wurden die Proteine mit ATG präzipitiert, gelelektrophoretisch aufgetrennt sowie mittels Streptavidin und Chemilumineszenz im Westernblot nachgewiesen. Für das Verständnis der klinischen Wirksamkeit von ATG ist die Aufklärung der molekularen Mechanismen der komplement-unabhängigen, zytotoxischen Wirkung von erheblicher Bedeutung, da die enorme zytolytische, aber auch die breite immunsuppressive Wirkung von ATG nicht allein durch die Fc-abhängige Zytotoxizität erklärt werden kann. ATG können bei bestimmten Zielzellen Fas-abhängige Apoptose auslösen; darüber hinaus sind ATG aber auch in der Lage, einen komplement-unabhängigen Zelltod in Fas-resistenten Zell-Linien und T-Zell-Klonen, die resistent gegenüber aktivierungsinduziertem Zelltod (AICD) sind, auszulösen. In Kompetitionsversuchen konnte gezeigt werden, dass ATG entsprechende Antikörper-Spezifitäten gegen das Molekül CD95 (Fas/Apo-1) enthalten. Ferner konnten wir nachweisen, dass die durch ATG initiierte Fas-abhängige Apoptose und/oder der AICD durch Fas-neutralisierende Antikörper inhibiert werden können, was auch von anderen Arbeitsgruppen gezeigt wurde (Genestier L et al., 1998). Die DNA-Fragmentierung, als Nachweis von Apoptose, lässt sich nach der ATG-Inkubation von Fas-sensitiven Zielzellen durch Inhibitoren der Caspase-1 (Z-VAD-FMK) komplett sowie durch Inhibitoren der Caspase-3 (Ac-DMQD-CHO) und -6 (Ac-VEID-CHO) teilweise inhibieren. Die zytotoxische Wirkung von ATG lässt sich jedoch nicht in gleichem Maße durch Inhibitoren der Caspase-1 reduzieren, wie bei einem Apoptose induzierenden mAk gegen Fas. Es wird deutlich, dass ATG eine breit gefächerte zytotoxische Wirkung auf verschiedene Zellpopulationen ausüben, die alle mehr oder weniger eine Rolle in der klinischen Wirksamkeit von ATG spielen können. ATG sind in der Lage, periphere blutmononukleäre Zellen (PBMC) zu aktivieren, wobei der Proliferationsindex in etwa dem eines Standardmitogens, wie z. B. Phytohämagglutinin (PHA), entspricht. Isolierte T-Lymphozyten werden ebenfalls aktiviert, zeigen jedoch eine geringere Proliferationsrate. In PHA-Blasten lassen sich schwache Veränderungen im Muster der Protein-Tyrosin-Phosphorylierung erkennen, wobei eine gewisse Ähnlichkeit im Bandenmuster sowie in der Intensität zwischen der Stimulation mit ATG und dem anti-CD2 mAk zu erkennen ist. Im Unterschied zu publizierten Studien konnte in dieser Arbeit kein spezifisch hemmender Effekt der ATG auf die MLR nachgewiesen werden. Aus den Untersuchungen zur Charakterisierung der ATG hat sich der komplement-abhängige Zytotoxizitätstest, gemessen am Durchflusszytometer, als die Methode herausgestellt, die, bezogen auf den Wirkmechanismus der ATG und im Hinblick auf eine Routineanwendung in der Chargenprüfung, am besten geeignet ist. Eine Evaluierung der Methode wurde im Rahmen eines Ringversuches, an dem sich sieben verschiedene Labore beteiligten, durchgeführt. Die mittlerweile gültige Arzneibuch-Monografie für ATG (Ph. Eur.: 1928) sieht diese in vitro Methode zur Wirksamkeitsprüfung von ATG vor, womit die Voraussetzungen zur Abschaffung des Affenhaut-Transplantationstests geschaffen wurden. Neben einer zellulären Charakterisierung der ATG konnte gezeigt werden, dass sich insbesondere biochemische Methoden, wie z. B. der Kinase-assay oder die Biotinylierung von Zelloberflächenmolekülen, sehr gut zur Identitätsprüfung von ATG eignen. Mit beiden Methoden ließen sich produktspezifische Bande nachweisen. Im Rahmen der Entwicklung von ATG sind diese Methoden geeignet, die Konsistenz der Chargenproduktion zu überprüfen, sodass auch hier Alternativen zum Tierversuch vorhanden sind

Carbon taxes and general joint implementation: an applied general equilibrium analysis for Germany and India

Germany has committed itself to reducing its carbon emissions by 25 percent in 2005 as compared to 1990 emission levels. To achieve this goal, the government has recently launched an environmental tax reform which entails a continuous increase in energy taxes in conjunction with a revenue-neutral cut in non-wage labor costs. This policy is supposed to yield a double dividend, reducing both, the problem of global warming and high unemployment rates. In addition to domestic actions, international treaties on climate protection allow for the supplementary use of flexible instruments to exploit cheaper emission reduction possibilities elsewhere. One concrete option for Germany would be to enter joint implementation with developing countries such as India where Germany pays emission reduction abroad rather than meeting its reduction target solely by domestic action. In this paper, we investigate whether an environmental tax reform cum joint implementation (JI) provides employment and overall efficiency gains as compared to an environmental tax reform stand-alone (ETR). We address this question in the framework of a large-scale general equilibrium model for Germany and India where Germany may undertake joint implementation with the Indian electricity sector. Our main finding is that joint implementation offsets adverse effects of carbon emission constraints on the German economy. JI significantly lowers the level of carbon taxes and thus reduces the total costs of abatement as well as negative effects on labor demand. In addition, JI triggers direct investment demand for energy efficient power plants produced in Germany. This provides positive employment effects and additional income for Germany. For India, joint implementation equips its electricity industry with scarce capital goods leading to a more efficient power production with lower electricity prices for the economy and substantial welfare gains. --environmental tax reform,joint implementation,productivity gaps,energy efficiency improvement,computable general equilibrium modeling

Family budgets as sources for comparative social history: Western Europe - U.S.A. 1889-1937

Angaben über Einkommen und Ausgaben der Haushalte seit Mitte des 19. Jahrhunderts werden oft als Illustrationen in sozialhistorischen Schriften benutzt, aber selten systematisch analysiert. Indem sie als zwei große Datenmassen individueller Haushaltspläne dargestellt werden, wird auf neue komparative Anwendungsmöglichkeiten für diese bedeutenden Quellen mikro-ökonomischer und Sozialgeschichte hingewiesen. Die Datenbasis über Deutschland berücksichtigt Vergleiche zwischen Berufsgruppen und speziell ausgewählten Gruppen über eine Zeitspanne von 1903 und 1937 hinweg. Die andere Datensammlung, die zuerst präsentiert wird, ist aus Daten von 1889/90 zusammengestellt und deckt die USA genauso ab wie Belgien, Frankreich, Deutschland, Großbritannien und die Schweiz. Damit fügt sie eine internationale und interethnische Dimension hinzu. Die Quellen, Zusammenstellungen und Begrenzungen der Datensammlungen werden getrennt dargestellt. Neuere Studien werden abschließend zusammen mit Perspektiven für ein geplantes Forschungsprojekt dargestellt. (KWübers.)'Income and expenditure data from family budgets since the mid 19th century are often used as illustrations in social historical writing, but seldom systematically analyzed. Presenting two large data bases of individual budgets, the authors point to new comparative uses for these major sources of micro-economic and social history. The data base on Germany allows for comparisons among occupational groups and among different cross-sections over time (from 1903 to 1937). The other set, presented first, is composed of data from 1889/1890, covering the U. S. as well as Belgium, France, Germany, Great Britain, and Switzerland, and adds an international and interethnic dimension. The sources, composition, and limitations of the data sets are outlined separately. Recent studies as well as perspectives for a planned research project are discussed at the end.' (author's abstract

Carbon Taxes and Joint Implementation : An applied general equilibrium analysis for Germany and India

Germany has committed itself to reducing its carbon emissions by 25 percent in 2005 as compared to 1990 emission levels. To achieve this goal, the government has recently launched an environmental tax reform which entails a continuous increase in energy taxes in conjunction with a revenue-neutral cut in non-wage labor costs. This policy is supposed to yield a double dividend, reducing both, the problem of global warming and high unemployment rates. In addition to domestic actions, international treaties on climate protection allow for the supplementary use of flexible instruments to exploit cheaper emission reduction possibilities elsewhere. One concrete option for Germany would be to enter joint implementation with developing countries such as India where Germany pays emission reduction abroad rather than meeting its reduction target solely by domestic action. In this paper, we investigate whether an environmental tax reform cum joint implementation (JI) provides employment and overall efficiency gains as compared to an environmental tax reform stand-alone (ETR). We address this question in the framework of a large-scale general equilibrium model for Germany and India where Germany may undertake joint implementation with the Indian electricity sector. Our main finding is that joint implementation offsets adverse effects of carbon emission constraints on the German economy. JI significantly lowers the level of carbon taxes and thus reduces the total costs of abatement as well as negative effects on labor demand. In addition, JI triggers direct investment demand for energy efficient power plants produced in Germany. This provides positive employment effects and additional income for Germany. For India, joint implementation equips its electricity industry with scarce capital goods leading to a more efficient power production with lower electricity prices for the economy and substantial welfare gains

Ist zwei plus zwei immer vier?

Der Beitrag geht der Frage nach, ob zwei plus zwei immer vier ergibt oder ob auch ein anderes Ergebnis möglich ist. Anlass ist die theologische Debatte über das Problem, ob ein allmächtiger Gott logisch unmögliche Dinge tun kann

Bender – An Educational Game for Teaching Agile Hardware Development

Within this paper, an educational game is presented that transfers Agile principles for the development of physical systems. The training leverages elements of Learning Factories (LF) to simulate an Agile hardware development project within two days. By doing so, the challenges of applying Agile within the hardware domain are realistically reflected. The training revolves around a physical wire bending machine, which a development team of four participants needs to modify within a realistic engineering and production setting. A trial with mechanical engineering students was conducted to validate the training design. The participants showed a positive attitude towards the active learning approach. Furthermore, the students expressed that they perceived the game to improve their learning regarding Agile hardware development

Enabling non-engineers to use engineering tools: introducing product development to pupils using knowledge-integrating systems

Many engineering tasks are supported by tools based on innovative technologies. Powerful tools for computer aided design, simulations or programming permit a wide range of possibilities for engineers in solving complex problems. However, using these tools commonly requires extensive training or specific skills. Specialized systems that enable tool and technology usage could support novices in solving engineering tasks using embedded knowledge, lowering the hurdle of expertise required for operation. In the presented case study, knowledge-integrating systems inspired by knowledge-based engineering were developed to allow pupils to solve an engineering challenge without existing skills or prior training. To provide a realistic application context, a teaching module was developed, introducing high school students to product engineering in the form of a conceive-design-implement-operate experience with the learning goal to engage them in the STEM field. Solving the included engineering challenge required the creation, test and iteration of designs for laser cut and additive manufacturing, and code processing sensor signals for motor actuation. To evaluate the knowledge-integrating systems in their use qualitatively, a trial run was conducted. Participants were enabled to fulfil basic product engineering tasks and expressed engagement in product development and overall satisfaction. The module’s key element is an educational exoskeleton that can be controlled by electromyography signals. It is modified to eventually support a fictional character suffering from monoplegia. The module was realized accompanying the CYBATHLON, a championship for people with physical disabilities in solving everyday tasks assisted by state-of-the-art technical systems

Teaching agile hardware development with an open‐source engineering simulator: An evaluation with industry participants

Educational games are increasingly used to teach Agile development approaches to practitioners. Most of these training modules simplify the development environment, for example, by using LEGO bricks or playing cards. This oversimplification has been shown to result in limited transferability of learning to industrial practice. Furthermore, there is a lack of teaching modules that specifically address the challenges of applying Agile to physical products. In this paper, we present an open-source educational game that realistically simulates a hardware development project to teach Agile principles. Over 2 days, participants design, manufacture, and test modifications for a physical wire bending machine within an authentic engineering and production setting. The training mimics the typical roles, processes, and tools of industrial engineering teams to reflect the challenges of Agile hardware development. The module was evaluated with 44 industry professionals regarding perceived learning and user reaction. A combination of quantitative and qualitative methods was used for the experimental evaluation. The results showed a positive learning effect as the participants\u27 average agreement with Agile principles increased through the training. Concerning user reaction, respondents reported a high degree of relevance, interaction, and confidence, indicating that the realistic simulation of the hardware development appropriately balanced the degree of realism with simplicity. The study showcases the opportunities of properly aligning game components to provoke learning situations targeted by the instructors. It contributes to the extant literature by providing a design framework (product, process, setting, and instruction) and open-source access to the tools used for implementation

Microwave spectroscopy on heavy-fermion systems: probing the dynamics of charges and magnetic moments

Investigating solids with light gives direct access to charge dynamics, electronic and magnetic excitations. For heavy fermions, one has to adjust the frequency of the probing light to the small characteristic energy scales, leading to spectroscopy with microwaves. We review general concepts of the frequency-dependent conductivity of heavy fermions, including the slow Drude relaxation and the transition to a superconducting state, which we also demonstrate with experimental data taken on UPd2Al3. We discuss the optical response of a Fermi liquid and how it might be observed in heavy fermions. Microwave studies with focus on quantum criticality in heavy fermions concern the charge response, but also the magnetic moments can be addressed via electron spin resonance (ESR). We discuss the case of YbRh2Si2, the open questions concerning ESR of heavy fermions, and how these might be addressed in the future. This includes an overview of the presently available experimental techniques for microwave studies on heavy fermions, with a focus on broadband studies using the Corbino approach and on planar superconducting resonators.Comment: 11 pages, 6 figures, proceedings of QCnP 201