Transforming Growth Factor Alpha Stimulation of Mucosal Tissue Cultures from Head and Neck Squamous Cell Carcinoma Patients Increases Chemoresistance to Cisplatin

The monoclonal epidermal growth factor receptor ( EGFR) antibody cetuximab (Erbitux(TM)) was recently approved by the European Medicines Agency for the treatment of recurrent and/or metastatic head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) in combination with a platinum-based chemotherapy. Since the antibody has only a limited effect as a monotherapy, possible explanations for the synergistic effect with cisplatin are enhanced antibody-dependent cytoxicity and increased sensitivity to the drug. Most of our knowledge of EGFR biology in HNSCC is based on studies using EGFR inhibitors and/or antibodies. Our study was designed to evaluate the impact of EGFR stimulation on cisplatin-induced DNA damage. Therefore, tissue cultures were produced of tumor-free oropharyngeal mucosa biopsies of HNSCC patients and controls. In a previous study, overexpression of EGFR in tissue cultures from tumor patients compared to controls was confirmed by immunohistochemical staining. Twenty-four-hour stimulation of tissue cultures with transforming growth factor alpha (TGF-alpha), a specific EGFR ligand, resulted in a reduction of cisplatin-induced DNA damage by 35% in cases, whereas in controls TGF-alpha had no effect. This reflects a statistically significant increase in cellular chemoresistance to cisplatin following TGF-alpha stimulation and helps to further understand effects of EGFR antisense therapy in combination with chemotherapy. Copyright (C) 2010 S. Karger AG, Base

Laryngoscopic Image Stitching for View Enhancement and Documentation - First Experiences

One known problem within laryngoscopy is the spatially limited view onto the hypopharynx and the larynx through the endoscope. To examine the complete larynx and hypopharynx, the laryngoscope can be rotated about its main axis, and hence the physician obtains a complete view. If such examinations are captured using endoscopic video, the examination can be reviewed in detail at a later time. Nevertheless, in order to document the examination with a single representative image, a panorama image can be computed for archiving and enhanced documentation. Twenty patients with various clinical findings were examined with a 70 rigid laryngoscope, and the video sequences were digitally stored. The image sequence for each patient was then post-processed using an image stitching tool based on SIFT features, the RANSAC approach and blending. As a result, endoscopic panorama images of the larynx and pharynx were obtained for each video sequence. The proposed approach of image stitching for laryngoscopic video sequences offers a new tool for enhanced visual examination and documentation of morphologic characteristics of the larynx and the hypopharynx

Analysis and numerical approximation of energy-variational solutions to the Ericksen--Leslie equations

We define the concept of energy-variational solutions for the Ericksen--Leslie equations in three spatial dimensions. This solution concept is finer than dissipative solutions and satisfies the weak-strong uniqueness property. For a certain choice of the regularity weight, the existence of energy-variational solutions implies the existence of measure-valued solutions and for a different choice, we construct an energy-variational solution with the help of an implementable, structure-inheriting space-time discretization. Computational studies are performed in order to provide some evidence of the applicability of the proposed algorithm

Chromosomale Alterationen und Mutagensensitivität in humanen Lymphozyten und Schleimhautzellen des oberen Aerodigestivtraktes

Der obere Aerodigestivtakt ist das primäre Kontaktorgan für viele inhalative Karzinogene. Dies spielt insbesondere bei der tabak-assoziierten Karzinogenese eine entscheidende Rolle. Polyzyklische Kohlenwasserstoffe und der Metabolit des Benzo[a]pyrens, das Benz[a]pyren-7,8-diol-epoxid (BPDE) sind hierbei von herausragender Bedeutung. Mutationen an der DNA sind dabei nicht gleichmäßig über die gesamte DNA verteilt, sondern auf speziellen Chromosomen bzw. Genen lokalisiert. Zur Erstellung eines individuellen Risikoprofils wurde in dieser Arbeit die alkalische Einzellzell-Mikrogelelektrophorese (Comet Assay), eine etablierte Methode zur Quantifizierung von DNA-Schäden, erstmals mit der Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) an Mucosazellen des oberen Aerodigestivtraktes kombiniert. Nach Inkubation mit BPDE konnte so eine Bestimmung der DNA-Schädigung an den Chromosomen 3,5,8 und dem Vergleichschromosom 1 durchgeführt werden. Dabei wurden frisch entnommene, makroskopisch gesunde Mukosaproben von Patienten mit Oropharynxkarzinom und tumorfreien Patienten verglichen. Es stellte sich heraus, dass Tumorpatienten eine höhere Schädigung der Chromosomen 5 und 8 im Vergleich zu Chromosom 1 aufwiesen. Bei tumorfreien Patienten konnten keine Unterschiede der einzelnen Chromosomen untereinander und im Vergleich zur Gesamt-DNA nachgewiesen werden. Neben einer quantitativen Bestimmung der DNA-Schädigung an Interphasezellen sollte in der vorliegenden Arbeit auch strukturelle DNA-Schädigungen an Metaphasechromosomen untersucht werden. Zur Einschätzung der Mutagensensitivität bei der Karzinogenese im Oropharynx wurden in multiplen Vorarbeiten Lymphozyten als Kontrollzellen herangezogen. Deshalb wurden auch in der vorliegenden Arbeit Metaphasechromosomen aus Lymphozyten präpariert und mit FISH untersucht. Zusätzlich wurde auch eine neue Methodik zur Präparation von Metaphasechromosomen aus Mukosazellen des oberen Aerodigestivtraktes etabliert. Es konnte jedoch an keinem der untersuchten Chromosomen ein statistisch signifikanter Unterschied in der Schädigung zwischen tumorfreien- und Tumorpatienten ausgemacht werden. Das in der vorliegenden Arbeit etablierte Modell zur Präparation von Chromosomen aus Mukosazellen bietet zur weiterführenden Erfassung des Risikoprofils für die Entstehung von Karzinomen des oberen Aerodigestivtraktes einen geeigneteten Ansatz. Unter Umständen lassen sich zusätzliche Gene lokalisieren, die für die Tumorentstehung im Kopf-Hals-Bereich von Bedeutung sind. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass einige dieser Veränderungen bereits in makroskopisch gesunder Schleimhaut des oberen Aerodigestivtrakts auftreten. Weitere Untersuchungen müssen ergeben, ob spezifische Veränderungen am Genom nicht schon vor Entstehung des Tumors nachweisbar sind. Aus solchen Veränderungen ließe sich eine umfangreiche Frühdiagnostik zur Einschätzung der individuellen Mutagensensitivität entwickeln. Dies eröffnet die Möglichkeit für künftige präventive und therapeutische Strategien für die Karzinogenese des oberen Aerodigestivtraktes

Modelling spatio-temporal dynamics of chiral coupling of quantum emitters to light fields in nanophotonic structures

A quantum emitter placed in a nanophotonic structure can result in non-reciprocal phenomena like chiral light excitation. Here, we present a theoretical model to couple circularly polarized emitters described by the density matrix formalism to the electromagnetic fields within a finite-difference time-domain (FDTD) simulation. In particular, we discuss how to implement complex electric fields in the simulation to make use of the rotating wave approximation. By applying our model to a quantum emitter in a dielectric waveguide and an optical circulator, we show how the excitation of the quantum system depends on its position and polarization. In turn, the backcoupling can result in strongly asymmetric light excitation. Our framework and results will help better understand spatio-temporal dynamics of light field in nanophotonic structures containing quantum emitters

Preoperative anemia and perioperative blood transfusion in head and neck squamous cell carcinoma

Objectives To evaluate the impact of preoperative anemia and perioperative blood transfusion (PBT) on disease free (DFS) and overall survival (OS) of patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). Methods Retrospective study of 354 patients primarily treated with surgery between 2006 and 2016. Cases were selected according to completeness and accuracy of available clinical data. Thus, a selection bias cannot be excluded. Patients who received PBT were identified by our controlling department and verified by our blood bank data base. Results Both, preoperative anemia and PBT significantly decreased OS in univariate analysis. Although PBT was needed more frequently by older patients in worse physical conditions with more advanced HNSCC, subgroup analysis also demonstrate a profoundly negative effect of PBT on OS in younger patients and early stage HNSCC. According to a restrictive transfusion policy at our hospital the transfusion rate was comparably low. We could not verify increasing effects of PBT on cancer recurrence rates as it was previously shown. Discussion Preoperative anemia is the most common paraneoplastic syndrome in HNSCC. Despite its devastating prognostic effect we suggest a restrictive transfusion policy whenever possible. Our data also show that anemia as an independent prognostic factor in head and neck surgical oncology is defined not only by low hemoglobin concentrations but low red blood cell counts as well

Combining targeted and systematic prostate biopsy improves prostate cancer detection and correlation with the whole mount histopathology in biopsy naïve and previous negative biopsy patients

OBJECTIVE: Guidelines for previous negative biopsy (PNB) cohorts with a suspicion of prostate cancer (PCa) after positive multiparametric (mp) magnetic-resonance-imaging (MRI) often favour the fusion-guided targeted prostate-biopsy (TB) only approach for Prostate Imaging-Reporting and Data System (PI-RADS) ≥3 lesions. However, recommendations lack direct biopsy performance comparison within biopsy naïve (BN) vs. PNB patients and its prognostication of the whole mount pathology report (WMPR), respectively. We suppose, that the combination of TB and concomitant TRUS-systematic biopsy (SB) improves the PCa detection rate of PI-RADS 2, 3, 4 or 5 lesions and the International Society of Urological Pathology (ISUP)-grade predictability of the WMPR in BN- and PNB patients. METHODS: Patients with suspicious mpMRI, elevated prostate-specific-antigen and/or abnormal digital rectal examination were included. All PI-RADS reports were intramurally reviewed for biopsy planning. We compared the PI-RADS score substratified TB, SB or combined approach (TB/SB) associated BN- and PNB-PCa detection rate. Furthermore, we assessed the ISUP-grade variability between biopsy cores and the WMPR. RESULTS: According to BN (n = 499) vs. PNB (n = 314) patients, clinically significant (cs) PCa was detected more frequently by the TB/SB approach (62 vs. 43%) than with the TB (54 vs. 34%) or SB (57 vs. 34%) (all p < 0.0001) alone. Furthermore, we observed that the TB/SB strategy detects a significantly higher number of csPCa within PI-RADS 3, 4 or 5 reports, both in BN and PNB men. In contrast, applied biopsy techniques were equally effective to detect csPCa within PI-RADS 2 lesions. In case of csPCa diagnosis the TB approach was more often false-negative in PNB patients (BN 11% vs. PNB 19%; p = 0.02). The TB/SB technique showed in general significantly less upgrading, whereas a higher agreement was only observed for the total and BN patient cohort. CONCLUSION: Despite csPCa is more frequently found in BN patients, the TB/SB method always detected a significantly higher number of csPCa within PI-RADS 3, 4 or 5 reports of our BN and PNB group. The TB/SB strategy predicts the ISUP-grade best in the total and BN cohort and in general shows the lowest upgrading rates, emphasizing its value not only in BN but also PNB patients

Scientific Railway Signalling Symposium 2023 - Einfach Fahren! – Digitale Transformation im Spannungsfeld Automatisierung, europäische Standardisierung und schneller Rollout

Im Rahmen des Programms „Digitale Schiene Deutschland“ wird aktuell an der digitalen Transformation der Infrastruktur gearbeitet. Ziel ist es unter anderem, eine höhere Kapazität sowie optimale Auslastung des Schienennetzes zu erreichen, ohne im größeren Umfang zusätzliche Gleise zu verlegen. Für dieses Ziel bedarf es eines harmonisierten und reibungslosen Zusammenspiels zukunftsweisender Technologien im Bereich der Leit- und Sicherungstechnik, die zunächst umfassend erforscht und anschließend im Feld eingesetzt werden müssen. Mit dieser spannenden Thematik beschäftigte sich das Scientific Railway Signalling Symposium (SRSS) 2023 am 14. Juni, welches vom Institut für Bahnsysteme und Bahntechnik der TU Darmstadt zusammen mit der DB Netz AG sowie erstmals dem Fachgebiet Bahnbetrieb und Infrastruktur am Institut für Land- und Seeverkehr der TU Berlin organisiert wurde. Ca. 100 Fachexpert:innen aus Forschung und Praxis verfolgten die unterschiedlichen Vorträge unter dem Tagungstitel „Einfach Fahren! – Digitale Transformation im Spannungsfeld Automatisierung, europäische Standardisierung und schneller Rollout“ und brachten ihre Expertise in Diskussionsrunden ein. Zu Beginn der Tagung stellte Volker Hentschel von der DB Netz AG in seiner Keynote das volle Potenzial des digitalen Bahnsystems vor. Dabei gab er einen Überblick über die Innovationen, deren Umsetzung in den kommenden Jahren im Rahmen der Digitalen Schiene zu erwarten sind. Daran anschließend diskutierten die Kleingruppen, welche Innovationen der digitalen LST schnell zu Verbesserungen im Feld führen können. Bevor Markus Montigel, RAILvelation GmbH, zum Abschluss des Tages durch einen interaktiven Vortrag das Motto des Tages „Einfach fahren“ noch einmal aus etwas Distanz reflektierte, boten zahlreiche Beiträge detaillierte Einblicke zu unterschiedlichen LST-bezogenen Themen aus Wissenschaft und Praxis. Aufgrund der gestiegenen Anzahl der Vorträge im Vergleich zu den Vorjahren wurde die Tagung im Nachmittagsblock erstmals in parallele Sessions aufgeteilt. In dieser Publikation sind diejenigen Beiträge enthalten, die erfolgreich den Review-Prozess durchlaufen haben. Eine wesentliche Innovation ist das Automatisierte Fahren, dessen Sicherheit vor Einführung geprüft und sichergestellt werden muss. Marco Kinas et al. beschreiben daher in ihrem Beitrag Aspekte des im Rahmen des ATO-RISK-Projekts verfolgten Ansatzes, so z.B. den Einsatz von Regelwerken als Risikoakzeptanzprinzip gemäß der CSM-Verordnung und die Analyse menschlicher Faktoren im Vergleich zum derzeitigen bemannten Betrieb. Neben der funktionalen Sicherheit spielt auch die Sicherheit vor Angriffen eine wichtige Rolle. Simon Unger et al. erläutern daher in ihrem Beitrag das Zusammenspiel zwischen Safety und Security und arbeiten insbesondere die Relevanz von Security in Safety-kritischen Systemen anhand des RaSTA-Protokolls heraus. Im Gegensatz zu Safety handelt es sich bei Security um einen dynamischen Aspekt, denn die Bedrohungslage durch Angreifer kann sich stetig wandeln. Matthias Drodt von der DB Netz AG und Frank Weber vom Eisenbahn-Bundesamt beschreiben in ihrem Beitrag daher Lösungsansätze zur Zulassung der sehr dynamischen IT-Security in Eisenbahnsystemen. Für eine schnelle Zulassung und einen schnellen Rollout ist auch eine Beschleunigung des Entwicklungs- und Sicherheitsnachweisprozesses notwendig. Frederic Reiter et al. beschreiben in ihrem Paper eine vollständig virtualisierte Evaluierungsumgebung für digitale Stellwerke, die die Komplexität reduziert und Tests für Ausführung von Funktionen vor der Integration mit physischen Komponenten ermöglicht. Gunnar Smith von Prover Technology aus Stockholm stellt in seinem Beitrag die Methoden vor, die zur Reduzierung des Aufwandes in der Entwicklungsphase der LST-Systeme und dadurch auch zum schnellen Rollout beitragen werden. Julian Lucas von der TU Darmstadt und Markus Rothkehl von der DB Netz beschreiben ein Konzept für ein modulares Nachweisverfahren für verschiedene Komponenten der digitalen Sicherungstechnik. Auch im Falle eines beschleunigten Rollouts wird jedoch eine längere Übergangsphase zur digitalen LST erforderlich sein, in der es mehrere Migrationsschritte geben wird. In seinem Beitrag erläutert Melvin Zinngrebe von SBB AG zwei Strategien, die von der SBB AG zur Bewältigung der Migrationsherausforderungen angewendet werden. Eine davon ist die Lebensverlängerung der ersten Generation elektronischer Stellwerke, um Investitionen in eine Übergangstechnologie vor der Führerstandssignalisierung (FSS)-Migration zu vermeiden. Die andere Strategie ist eine Nachrüstung mit FSS. Zuverlässige Infrastrukturdaten sind eine unerlässliche Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung der digitalen Transformation. Benedikt Wenzel et al. haben in ihrem Beitrag die Auswirkungen auf die Qualität von Infrastrukturdaten und geeignete Strategien zur Bewältigung der Herausforderungen, die mit der Erstellung und Pflege zuverlässiger Infrastrukturdaten verbunden sind, herausgearbeitet. Um Pünktlichkeit und den reibungslosen Zugverkehr sicherstellen zu können, ist die Gewährleistung der Verfügbarkeit von LST-Systemen ein wichtiges Thema. In ihrem Paper beleuchten Simon Hofer und Martin Müller von team Technology Management GmbH verschiedene Strategien, um die Anforderungen an die hohe Verfügbarkeit beim Zugsicherungssystem ETCS gewährleisten zu können. Die Potenziale für Kapazitätssteigerungen und Leistungsverbesserungen, die durch Digitale Stellwerke, ETCS und andere Technologien erzielt werden können, sind in Deutschland nach wie vor enorm. Peter Reinhart von der DB Netz AG fasst in seinem Paper den bisherigen Erkenntnisstand hierzu anhand des Digitalen Knoten Stuttgart zusammen. Die breite Themenvielfalt der in diesem Tagungsband enthaltenen Artikel zeigt, wie dynamisch das Umfeld in unserer Branche derzeit ist und wie viele spannende Innovationen wir in den nächsten Jahren erwarten dürfen

Curcumin and Other Polyphenolic Compounds in Head and Neck Cancer Chemoprevention

Despite clear results of observational studies linking a diet rich in fruits and vegetables to a decreased cancer risk, large interventional trials evaluating the impact of dietary micronutrient supplementation, mostly vitamins, could not show any beneficial effects. Today it has become clear that a single micronutrient, given in supernutritional doses, cannot match cancer preventive effects of whole fruits and vegetables. In this regard polyphenols came into focus, not only because of their antioxidant potential but also because of their ability to interact with molecular targets within the cells. Because polyphenols occur in many foods and beverages in high concentration and evidence for their anticancer activity is best for tissues they can come into direct contact with, field cancerization predestines upper aerodigestive tract epithelium for cancer chemoprevention by polyphenols. In this paper, we summarize cancer chemopreventive attempts with emphasis on head and neck carcinogenesis and discuss some methodological issues. We present data regarding antimutagenic effects of curcumin and epigallocatechin-3-gallate in human oropharyngeal mucosa cultures exposed to cigarette smoke condensate