GPU-Accelerated Contour Extraction on Large Images Using Snakes

Active contours have been proven to be a powerful semiautomatic image segmentation approach, that seems to cope with many applications and different image modalities. However, they exhibit inherent drawbacks, including the sensibility to contour initialization due to the limited capture range of image edges and problems with concave boundary regions. The Gradient Vector Flow replaces the traditional image force and provides an enlarged capture range as well as enhanced concavity extraction capabilities, but it involves an expensive computational effort and considerably increased memory requirements at the time of computation. In this paper, we present an enhancement of the active contour model to facilitate semiautomatic contour detection in huge images. We propose a tile-based image decomposition accompanying an image force computation scheme on demand in order to minimize both computational and memory requirements. We show an efficient implementation of this approach on the basis of general purpose GPU processing providing for continuous active contour deformation without a considerable delay

Power scaling of ultrashort pulses by spatial and temporal coherent combining

Ytterbium-doped solid-state lasers are versatile tools for the generation of intense ultrashort pulses, which are the key for many industrial and scientific applications. High pulse-peak powers and high average powers are desired at the same time, e.g. to initiate a physical process of interest while providing fast data-acquisition times. Although sophisticated state-of-the-art laser concepts have already demonstrated remarkable performance figures, their working principles hamper the simultaneous delivery of both high peak power and high average power. Coherent combination of pulses provided by an amplifier array constitutes a novel concept for scaling both the average power and the peak power. Although this technique is applicable to any laser concept, it is especially well suited for fibers due to their high single-pass gain and their reproducible, excellent beam quality. As the number of amplifier channels may become too large for the ambitious energy levels being targeted, divided-pulse amplification (DPA) the coherent combination of a pulse burst into a single pulse can be applied as another energy-scaling approach, which is the focus of this thesis. In this regard, the energy-scalability of DPA implementations as an extension to well established chirped-pulse amplification (CPA) is analyzed and actively-controlled DPA is demonstrated. Moreover, the potential of merging spatial and temporal coherent combining concepts in a power- and energy-scalable architecture has been demonstrated. Based on the findings, a state-of-the-art high-power fiber-CPA system is extended by eight parallel main-amplifier channels, in which bursts of up to four pulse replicas are amplified that are eventually stacked into a single pulse. With this technique < 300 fs pulses of 12 mJ pulse energy at 700 W average power have been achieved, which is an order of magnitude improvement in both energy and average power compared to the state-of-the-art at the beginning of this work

Die Rolle des N-Cadherin im Mammakarzinom

Trotz aller Fortschritte in Diagnostik und Behandlung bleibt die Therapie von BrustkrebspatientInnen – gerade bei tripelnegativen Mammakarzinomen, die nicht auf eine hormonelle Therapie ansprechen – eine Herausforderung. Eine wachsende Zahl von Belegen spricht dafür, dass Cadherine nicht nur in physiologischen Prozessen wie der Embryogenese, sondern auch in pathologischen Prozessen wie der Tumorprogression eine Rolle spielen, was diese Moleküle zu potenziellen Zielen einer targetspezifischen Tumortherapie macht. Im Mausmodell konnte bislang gezeigt werden, dass eine Herabregulierung von N-Cadherin das Mammakarzinomwachstum in vivo hemmt. N-Cadherin wird auch in humanem Brustkrebsgewebe aberrant exprimiert. In nur schwach invasiven Brustkrebszelllinien führte eine Überexpression von N-Cadherin in vitro zu einer Steigerung des migratorischen und invasiven Verhaltens der Zellen. In dieser Arbeit wurde an der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT der Einfluss einer Defizienz von N-Cadherin auf die Expression von E- und VE-Cadherin, sowie auf das Proliferations-, Migrations- und Invasionsverhalten der Zellen in vitro untersucht. Eine Charakterisierung der humanen Brustkrebszelllinien SUM149PT, der aus ihr hervorgegangenen mit shRNA transduzierten N-Cadherin-Knock-down-Klone und der Scramble-Kontrollen fand mittels Western Blot, RT-PCR, q-PCR und Immunfluoreszenzanalysen statt. Das Proliferationsverhalten der Zelllinien wurde mit Hilfe von Verdopplungszeitbestimmungen und Sphäroidversuchen analysiert. Um den Einfluss einer N-Cadherin-Defizienz auf die Migration zu untersuchen, wurden auf dem Prinzip der Boyden-Chamber basierende Versuche, sowie in vitro Wundheilungsversuche durchgeführt. Auch die Invasionsversuche basierten auf dem Prinzip der Boyden-Chamber. Eine zusätzliche Beschichtung mit Matrigel simulierte hier die extrazelluläre Matrix. Bei den Untersuchungen mittels Western Blot, RT-PCR und q-PCR wurde deutlich, dass die N-Cadherin defizienten Klone keine Veränderung in der E-Cadherin-Expression, jedoch interessanterweise eine starke Herabregulierung von VE-Cadherin aufweisen. Bei den Immunfluoreszenzanalysen wiesen SUM149PT und Scramble-Kontrollen eine Expression von N-Cadherin in der Zellmembran auf, während die N-Cadherin-defizienten Klone keine N-Cadherin-Expression zeigten. Wie schon in Western-Blot, RT-PCR und q-PCR zeigten die N-Cadherin defizienten Klone im Vergleich zu den SUM149PT und den Scramble-Kontrollen keine veränderte E-Cadherin-Expression. Bei Einsatz eines VE-Cadherin-Anitkörpers zeigten die N-Cadherin defizienten Klone keine Expression von VE-Cadherin, während SUM149PT und Scramble eine deutliche VE-Cadherin-Expression in der Zellmembran zeigten. Daraus lässt sich schließen, dass N-Cadherin möglicherweise die Expression von VE-Cadherin beeinflussen kann. In der Verdopplungszeitbestimmung ließen sich keine signifikanten Änderungen des Wachstumsverhaltens zwischen N-Cadherin defizienten Klonen und Kontrollzelllinien nachweisen. Um auch das dreidimensionale Wachstum der Zellen zu untersuchen, wurden Sphäroidversuche durchgeführt. Alle untersuchten Zelllinien bildeten stabile Sphäroide aus, die jedoch einen großen Saum an nicht integrierten Zellen aufwiesen. Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied im Sphäroidwachstum zwischen N-Cadherin defizienten Klonen und Kontrollzelllinien. Die Herabregulierung von N-Cadherin scheint in humanen Mammakarzinomzelllinien in vitro keinen Einfluss auf das Wachstumsverhalten der Zellen zu haben. Im Boyden-Chamber-Assay zeigte sich, dass eine Herabregulierung von N-Cadherin bei der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT in vitro zu einer signifikanten Verringerung des Migrationspotenzials führt. Dieses Ergebnis wurde beim in vitro Wundheilungsversuch bestätigt. Hier zeigten die N-Cadherin defizienten Klone eine signifikant verringerte Flächenbedeckungsrate – also eine signifikant verringerte Geschwindigkeit mit der die aufeinander zuwanderndern Zellen eine freie Fläche bedecken – als die Kontrollzelllinien. Im Invasionsversuch zeigten die N-Cadherin defizienten Klone im Vergleich zu den Kontrollen eine hochsignifikant verringerte Invasivität. Eine Herabregulierung von N-Cadherin bei der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT führt also in vitro zu einer signifikanten Verringerung des Invasionspotenzials. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen den Schluss zu, dass N-Cadherin bei humanen Mammakarzinomzelllinien durch seinen positiven Einfluss auf Migration und Invasion der Zellen eine große Rolle beim Prozess des invasiven Wachstums und der Metastasierung spielt. Eine Anti-N-Cadherin-Therapie könnte auch bei BrustkrebspatientInnen, gerade mit tripelnegativen Mammakarzinomen, neue Möglichkeiten der Behandlung eröffnen.:Abkürzungsverzeichnis V 1 Einleitung 1 1.1 Tumorentstehung und -progression 1 1.2 Der Prozess der Metastasierung 4 1.2.1 Epithelial-mesenchymale Transition 4 1.3 Brustkrebs 7 1.3.1 Histologie und Klassifizierung 7 1.4 Cadherine 11 1.4.1 Klassische Cadherine 11 1.4.2 VE-Cadherin 13 1.4.3 N-Cadherin 14 2 Fragestellung 16 3 Material und Methoden 18 3.1 Material 18 3.1.1 Geräte 18 3.1.2 Verbrauchsmaterialien 20 3.1.3 Chemikalien, Reagenzien, Enzyme und Kits 22 3.1.4 Puffer, Ansätze und Gele 25 3.1.5 Antikörper 28 3.1.6 Primer 29 3.1.7 Zellkultur 30 3.1.8 Software 32 3.2 Methoden 33 3.2.1 Kultivierung der Zellen 33 3.2.2 Proteinisolierung und Western Blot 34 3.2.3 RNA-Isolierung und Polymerasekettenreaktion 36 3.2.4 Immunfluoreszenz 40 3.2.5 Untersuchung des Proliferationsverhaltens 41 3.2.6 Sphäroidversuch 43 3.2.7 Untersuchung des Migrationsverhaltens mittels Boyden-Chamber 44 3.2.8 Untersuchung des Migrationsverhaltens mittels in vitro Wundheilungsversuch 45 3.2.9 Untersuchung des Invasionsverhaltens 46 3.2.10 Statistische Analyse 49 4 Ergebnisse 50 4.1 Charakterisierung der N-Cadherin defizienten Klone 50 4.1.1 Untersuchung der E-, N- und VE-Cadherin-Expression auf mRNA-Ebene mittels RT-PCR und q-PCR 53 4.1.2 Untersuchung der E-, N- und VE-Cadherin-Expression auf Proteinebene mittels Western Blot 56 4.1.3 Untersuchung der E-, N- und VE-Cadherin-Expression und -Lokalisation mittels Immunfluoreszenzfärbung 57 4.2 Einfluss des N-Cadherin auf das Proliferationsverhalten 61 4.3 Einfluss des N-Cadherin auf die Sphäroidbildung 62 4.4 Einfluss des N-Cadherin auf das Migrationsverhalten 64 4.5 Einfluss des N-Cadherin auf das Invasionsverhalten 69 5 Diskussion 71 5.1 N-Cadherin-Defizienz hat keinen Einfluss auf die Expression und subzelluläre Lokalisation von E-Cadherin in der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 72 5.2 N-Cadherin-Defizienz führt zu deutlicher Herabregulierung der VE-Cadherin-Expression in der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 73 5.3 N-Cadherin-Defizienz hat keinen Einfluss auf die Proliferation der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 74 5.4 N-Cadherin-Defizienz hat keinen Einfluss auf die Sphäroidbildung der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 74 5.5 N-Cadherin-Defizienz führt zu signifikant verringerter Migration der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 75 5.6 N-Cadherin-Defizienz führt zu signifikant verringerter Invasion der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 76 6 Zusammenfassung 79 7 Abbildungsverzeichnis 83 8 Tabellenverzeichnis 84 9 Literaturverzeichnis 85 10 Danksagung 104Breast cancer is the most common cancer type for women and the most frequent type after lung cancer overall. In spite of all improvements in clinical diagnostics and treatment, the therapy of patients with breast cancer remains a difficult task. Therefore it is important to find new strategies of treatment, especially for patients with triple negative breast cancer that does not respond to hormone therapy. There is growing evidence that cadherins are not only important in physiological processes like embryogenesis but also in pathological processes like tumour progression. A so called cadherin switch has been implicated in carcinogenesis, in particular the loss of E-cadherin and the upregulation of N-cadherin. Thus, these molecules are an interesting subject of studies and a potential target for specific cancer therapy. It was shown previously that efficient silencing of N-cadherin in murine breast cancer cells inhibits tumour growth in vivo. N-cadherin is also aberrantly expressed in human breast cancer tissue. An overexpression of N-Cadherin in breast cancer cells enhances tumour cell motility, migration and invasion in vitro. In this thesis the impact of N-cadherin deficiency on the expression level of E- and VE-cadherin as well as its effect on proliferation, migration and invasion behaviour of breast cancer cells in vitro was investigated. The human breast cancer cell line SUM149PT, its N-cadherin deficient clones and scramble controls were characterised by Western Blot, RT-PCR, q-PCR and immunofluorescence staining. To analyse the impact of N-cadherin on the proliferation behaviour doubling time proliferation assays and spheroid assays were performed. A Boyden chamber assay and an in vitro wound healing assay were performed to investigate the effect of N-cadherin deficiency on cell migration. Furthermore, a Boyden chamber assay with a coating of Matrigel was used to study the invasion potential of the N-cadherin deficient cell clones and control cell lines. The results of Western Blot, RT-PCR and q-PCR show that silencing of N-cadherin expression in SUM149PT cells had no influence on E-cadherin expression, but significantly decreased VE-cadherin expression. With immunofluscence staining it was evidenced that SUM149PT and scramble controls express N-cadherin in the cell membrane, whereas N-cadherin deficient clones do not show any N-cadherin expression. There was no difference seen in E-cadherin expression between N-cadherin deficient clones and control cell lines. While SUM149PT and scramble controls expressed VE-cadherin in the cell membrane, N-cadherin deficient clones did not express VE-cadherin. These results suggest that N-cadherin may have an influence on the expression of VE-cadherin. No significant alteration in proliferation behaviour between N-cadherin deficient clones and controls could be shown with the doubling time proliferation assay. To investigate the impact of N-cadherin on the three-dimensional growth spheroid assays were performed. All cell lines formed stable speroids, however fringes of many not incorporated cells were found. There was no difference in spheroidgrowth between N-cadherin deficient clones and control cell lines. No influence of N-cadherin on cell proliferation in vitro could be seen. With the help of Boyden chamber assays it was shown that silencing of N-cadherin in the human breast cancer cell line SUM149PT results in a significant decrease of migration potential in vitro. This was confirmed with an in vitro wound healing assay. N-cadherin deficient clones showed a significantly reduced surface coverage rate than SUM149PT and scramble controls. A significant decrease of invasive cells in N-cadherin deficient clones in comparison to the controls was revealed in invasion assays. Thus silencing of N-Cadherin in the human breast cancer cell line SUM149PT leads to a significantly decreased invasion potential in vitro. The results presented this thesis provide evidence that N-cadherin is involved in invasive tumour progression and metastasis of the human breast cancer cell line SUM149PT by promoting cell migration and invasion. Anti-N-cadherin strategies could thus be a potential target specific therapy of cancer patients, particularly with triple negative breast cancer.:Abkürzungsverzeichnis V 1 Einleitung 1 1.1 Tumorentstehung und -progression 1 1.2 Der Prozess der Metastasierung 4 1.2.1 Epithelial-mesenchymale Transition 4 1.3 Brustkrebs 7 1.3.1 Histologie und Klassifizierung 7 1.4 Cadherine 11 1.4.1 Klassische Cadherine 11 1.4.2 VE-Cadherin 13 1.4.3 N-Cadherin 14 2 Fragestellung 16 3 Material und Methoden 18 3.1 Material 18 3.1.1 Geräte 18 3.1.2 Verbrauchsmaterialien 20 3.1.3 Chemikalien, Reagenzien, Enzyme und Kits 22 3.1.4 Puffer, Ansätze und Gele 25 3.1.5 Antikörper 28 3.1.6 Primer 29 3.1.7 Zellkultur 30 3.1.8 Software 32 3.2 Methoden 33 3.2.1 Kultivierung der Zellen 33 3.2.2 Proteinisolierung und Western Blot 34 3.2.3 RNA-Isolierung und Polymerasekettenreaktion 36 3.2.4 Immunfluoreszenz 40 3.2.5 Untersuchung des Proliferationsverhaltens 41 3.2.6 Sphäroidversuch 43 3.2.7 Untersuchung des Migrationsverhaltens mittels Boyden-Chamber 44 3.2.8 Untersuchung des Migrationsverhaltens mittels in vitro Wundheilungsversuch 45 3.2.9 Untersuchung des Invasionsverhaltens 46 3.2.10 Statistische Analyse 49 4 Ergebnisse 50 4.1 Charakterisierung der N-Cadherin defizienten Klone 50 4.1.1 Untersuchung der E-, N- und VE-Cadherin-Expression auf mRNA-Ebene mittels RT-PCR und q-PCR 53 4.1.2 Untersuchung der E-, N- und VE-Cadherin-Expression auf Proteinebene mittels Western Blot 56 4.1.3 Untersuchung der E-, N- und VE-Cadherin-Expression und -Lokalisation mittels Immunfluoreszenzfärbung 57 4.2 Einfluss des N-Cadherin auf das Proliferationsverhalten 61 4.3 Einfluss des N-Cadherin auf die Sphäroidbildung 62 4.4 Einfluss des N-Cadherin auf das Migrationsverhalten 64 4.5 Einfluss des N-Cadherin auf das Invasionsverhalten 69 5 Diskussion 71 5.1 N-Cadherin-Defizienz hat keinen Einfluss auf die Expression und subzelluläre Lokalisation von E-Cadherin in der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 72 5.2 N-Cadherin-Defizienz führt zu deutlicher Herabregulierung der VE-Cadherin-Expression in der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 73 5.3 N-Cadherin-Defizienz hat keinen Einfluss auf die Proliferation der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 74 5.4 N-Cadherin-Defizienz hat keinen Einfluss auf die Sphäroidbildung der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 74 5.5 N-Cadherin-Defizienz führt zu signifikant verringerter Migration der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 75 5.6 N-Cadherin-Defizienz führt zu signifikant verringerter Invasion der humanen Mammakarzinomzelllinie SUM149PT 76 6 Zusammenfassung 79 7 Abbildungsverzeichnis 83 8 Tabellenverzeichnis 84 9 Literaturverzeichnis 85 10 Danksagung 10

1 kW 1 mJ eight-channel ultrafast fiber laser

An ultrafast fiber chirped-pulse amplifier comprising eight coherently combined amplifier channels is presented. The laser delivers 1 kW average power at 1 mJ pulse energy and 260 fs pulse duration. Excellent beam quality and low-noise performance are confirmed. The laser has proven suitable for demanding scientific applications. Further power scaling is possible right away using even more amplifier channels

Die Zukunft der Arbeit für Werkstattbeschäftigte

Als die bundesweite Interessenvertretung der Beschäftigten in Werkstätten für behinderte Menschen (WfbM) setzt sich Werkstatträte Deutschland e. V. für den Erhalt, die Entwicklung und die Öffnung von WfbM ein. Gleichzeitig unterstützen wir die Entwicklung eines inklusiven Arbeitsmarktes. Wir haben uns Gedanken darüber gemacht, wie die Arbeit für behinderte Menschen – insbesondere für Werkstattbeschäftigte – künftig gestaltet sein sollte. Unsere Ideen und Vorstellungen stellen wir im Folgenden dar. Dabei steht die Werkstattleistung im Mittelpunkt der Betrachtung. (DIPF/Orig.

Energetic sub-2-cycle laser with 216 W average power

Few-cycle lasers are essential for many research areas such as attosecond physics that promise to address fundamental questions in science and technology. Therefore, further advancements are connected to significant progress in the underlying laser technology. Here, two-stage nonlinear compression of a 660 W femtosecond fiber laser system is utilized to achieve unprecedented average power levels of energetic ultrashort or even few-cycle laser pulses. In a first compression step, 408 W, 320 mu J, 30 fs pulses are achieved, which can be further compressed to 216 W, 170 mu J, 6.3 fs pulses in a second compression stage. To the best of our knowledge, this is the highest average power few-cycle laser system presented so far. It is expected to significantly advance the fields of high harmonic generation and attosecond science. (C) 2016 Optical Society of Americ

An Updated List of Generic Names in the Thoracosphaeraceae

Calcareous dinophytes produce exoskeletal calcified structures during their life history (a unique character among the alveolates) and are subsumed under the Thoracosphaeraceae as part of the Peridiniales. We provide a brief synopsis about the taxonomic history of the group, from the first descriptions of fossils in the 19th century through to the results of molecular phylogenetics studies undertaken during the past two decades. Delimitation and circumscription of the Thoracosphaeraceae are challenging, as they comprise both phototrophic (presumably including endosymbiotic) as well as heterotrophic (and even parasitic) dinophytes from marine and freshwater environments, respectively. However, calcareous structures are not known from all members of the Thoracosphaeraceae, and the corresponding species and groups are considered to have lost the capacity to calcify. Five years ago, a taxonomic list of 99 generic names assigned to the Thoracosphaeraceae was published, and we update this compendium with 19 additional names based on recent studies

Climatic variability over the last 30,000 years recorded in La Piscina de Yuriria, a Central Mexican Crater lake

The Trans-Mexican Volcanic Belt provides an excellent setting for reconstruction of late Quaternary climate from different natural archives. Moreover human impact on the landscape since the mid Holocene provides a good opportunity to investigate the complex interplay of natural and anthropogenic forcing of landscape change. However despite the wealth of records, understanding of the environmental history of the region and its wider significance for climate change across the northern neotropics remains incomplete. We present a radiocarbon-dated, multiple-proxy (sedimentology, sedimentary geochemistry, ostracods, diatoms, stable isotopes) record of climatic and environmental change based on the lacustrine sediments from La Piscina de Yuriria, a hydrologically-closed volcanic crater in the northern TMVB. Much of the last glacial interval was characterised by low effective moisture associated with a weakened North American Monsoon (NAM) although the interval from 30,000 to 27,500 aBP experienced abrupt changes in rainfall. The period corresponding to the late glacial stadial was also dry and the lake may have dried out at this time. There was a change to wetter but variable conditions during the early Holocene as the NAM strengthened. Progressive drying during the later Holocene was accompanied by phases of catchment disturbance, which were partly the result of human impact