Benchmarks in antimicrobial peptide prediction are biased due to the selection of negative data

Antimicrobial peptides (AMPs) are a heterogeneous group of short polypeptides that target not only microorganisms but also viruses and cancer cells. Due to their lower selection for resistance compared with traditional antibiotics, AMPs have been attracting the ever-growing attention from researchers, including bioinformaticians. Machine learning represents the most cost-effective method for novel AMP discovery and consequently many computational tools for AMP prediction have been recently developed. In this article, we investigate the impact of negative data sampling on model performance and benchmarking. We generated 660 predictive models using 12 machine learning architectures, a single positive data set and 11 negative data sampling methods; the architectures and methods were defined on the basis of published AMP prediction software. Our results clearly indicate that similar training and benchmark data set, i.e. produced by the same or a similar negative data sampling method, positively affect model performance. Consequently, all the benchmark analyses that have been performed for AMP prediction models are significantly biased and, moreover, we do not know which model is the most accurate. To provide researchers with reliable information about the performance of AMP predictors, we also created a web server AMPBenchmark for fair model benchmarking. AMP Benchmark is available at http://BioGenies.info/AMPBenchmark

Activin Signaling in Microsatellite Stable Colon Cancers Is Disrupted by a Combination of Genetic and Epigenetic Mechanisms

Activin receptor 2 (ACVR2) is commonly mutated in microsatellite unstable (MSI) colon cancers, leading to protein loss, signaling disruption, and larger tumors. Here, we examined activin signaling disruption in microsatellite stable (MSS) colon cancers.Fifty-one population-based MSS colon cancers were assessed for ACVR1, ACVR2 and pSMAD2 protein. Consensus mutation-prone portions of ACVR2 were sequenced in primary cancers and all exons in colon cancer cell lines. Loss of heterozygosity (LOH) was evaluated for ACVR2 and ACVR1, and ACVR2 promoter methylation by methylation-specific PCR and bisulfite sequencing and chromosomal instability (CIN) phenotype via fluorescent LOH analysis of 3 duplicate markers. ACVR2 promoter methylation and ACVR2 expression were assessed in colon cancer cell lines via qPCR and IP-Western blots. Re-expression of ACVR2 after demethylation with 5-aza-2'-deoxycytidine (5-Aza) was determined. An additional 26 MSS colon cancers were assessed for ACVR2 loss and its mechanism, and ACVR2 loss in all tested cancers correlated with clinicopathological criteria.Of 51 MSS colon tumors, 7 (14%) lost ACVR2, 2 (4%) ACVR1, and 5 (10%) pSMAD2 expression. No somatic ACVR2 mutations were detected. Loss of ACVR2 expression was associated with LOH at ACVR2 (p<0.001) and ACVR2 promoter hypermethylation (p<0.05). ACVR2 LOH, but not promoter hypermethylation, correlated with CIN status. In colon cancer cell lines with fully methylated ACVR2 promoter, loss of ACVR2 mRNA and protein expression was restored with 5-Aza treatment. Loss of ACVR2 was associated with an increase in primary colon cancer volume (p<0.05).Only a small percentage of MSS colon cancers lose expression of activin signaling members. ACVR2 loss occurs through LOH and ACVR2 promoter hypermethylation, revealing distinct mechanisms for ACVR2 inactivation in both MSI and MSS subtypes of colon cancer

Experimentelle Studie zur Untersuchung des regenerativen Potentials mesenchymaler Stammzellen in einem chronischen Leberschädigungsmodell

Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich im Allgemeinen mit der Fragestellung, welchen Stellenwert adulte Stammzellen als zukünftige alternative oder unterstützende Therapie zur Lebertransplantation von Patienten mit terminalen Lebererkrankungen haben könnten. Denn trotz der enormen Eigenregenerationskraft der Leber bietet bei Versagen ihrer lebenswichtigen Funktionen nur der operative Ersatz des defekten Organs eine Chance auf Heilung. Da eine Lebertransplantation jedoch viele Komplikationen und unerwünschte Nebenwirkungen mit sich bringen kann, und der Mangel an Spenderorganen dieser Therapieform definitiv Grenzen setzt, sind alternative Behandlungsmethoden dringend erforderlich. Die Möglichkeit Hepatozyten oder Stammzellen als Zelltherapie zur Regeneration des Leberparenchyms und seiner Funktion einzusetzen, erscheint durchführbar und aussichtsreich. Es wurde vielfach berichtet, dass sich adulte Stammzellen in eine Vielzahl reifer Gewebe, wie zum Beispiel auch Hepatozyten, differenzieren können. Darüber hinaus besitzen adulte Stammzellen die Fähigkeit, mit Empfängerleberzellen zu fusionieren und dadurch an der Leberregenration teilzunehmen. Eine sehr vielversprechende Zellpopulation in diesem Zusammenhang sind mesenchymale Stammzellen (MSC) aus dem Knochenmark, die ein breites Differenzierungspotential haben, sich leicht gewinnen und in vitro vermehren lassen. Folglich war es im Speziellen Ziel dieser Arbeit, den Beitrag von MSC durch Differenzierung oder Zellfusion an der Leberregeneration im Vergleich zu Hepatozyten im Tiermodell zu untersuchen. Hierfür wurden Ratten einer kontinuierlichen Leberschädigung durch Tetrachlorkohlenwasserstoff (CCl4) und Allylalkohol (AA) ausgesetzt und zum Teil gleichzeitig mit Retrorsine behandelt. Letzteres ist ein potenter Inhibitor der Mitose von Leberzellen und unterbindet die Eigenregeneration der Leber. Zur Identifikation transplantierter Zellen wurde das Enzym Dipeptidyl-peptidase IV (DPPIV) als hepatozellulärer Marker gewählt. In einer syngenen Versuchsanordnung wurden aus dem Knochenmark gewonnene MSC und Hepatozyten von F344 Ratten in DPPIV-defiziente Tiere des gleichen Stammes transplantiert. Beide Varianten der F344 Ratten sind bis auf eine Punktmutation im DPPIV-Gen genetisch identisch. Immunhistochemische Färbungen wurden verwendet, um DPPIV-positive Spenderzellen im Lebergewebe zu detektieren. Nach der Injektion von Wildtyphepatozyten war die Anzahl DPPIV-positiver Zellen in der Versuchsgruppe, die mit AA und Retrorsine behandelt wurde, höher als in Tieren, die CCl4 in Kombination mit Retrorsine erhalten haben. Die alleinige Applikation von AA oder Retrorsine war im Gegensatz zu CCl4 ausreichend für eine erfolgreiche Ansiedlung von Spenderhepatozyten. Die Zellen wurden sowohl über die Pfortader, als auch direkt in das Leberparenchym injiziert. Dies resultierte aber in beiden Fällen in einer gleichmäßigen Verteilung DPPIV-positiver Hepatozyten in der Leber und vergleichbaren Zellzahlen. Im Gegensatz zu den Daten der Hepatozytentransplantation konnten in keinem Empfängertier DPPIV-positive, aus Spender-MSC hervorgegangene Leberzellen nachgewiesen werden. Auch eine Stimulierung der MSC durch spezielle Kulturbedingungen zeigte keine Wirkung. Diese Resultate lassen die Schlussfolgerung zu, dass in vivo weder eine Differenzierung noch Fusion von MSC stattgefunden hat, die DPPIV-exprimierende Hepatozyten generieren konnte. Distributionsversuche, die die Verteilung und den Verbleib von MSC evaluieren sollten, ergaben, dass MSC zunächst in großer Zahl im Leberparenchym zu finden waren, jedoch schon nach wenigen Tagen nur noch vereinzelt wiedergefunden werden konnten. Die in dieser Studie verwendeten MSC wurden im Vorfeld der in vivo-Versuche ausgiebig charakterisiert und entsprachen in allen Punkten den in der wissenschaftlichen Literatur angegebenen Kriterien. Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit aufgezeigt werden, dass MSC nicht in der Lage waren, in Tierversuchen an der Leberregeneration teilzunehmen. Die hier angewandten verschiedenen künstlichen Leberschädigungsmodelle führten dagegen zu einer erfolgreichen Ansiedlung und Proliferation von transplantierten Hepatozyten, was belegt, dass die applizierten toxischen Stimuli eindeutig wirksam waren. Die Ergebnisse dieser Studie weisen darauf hin, dass mesenchymale Stammzellen mit multipotenten Eigenschaften nicht die Fähigkeit besitzen in einem therapeutisch relevanten Umfang in vivo durch Differenzierung oder Zellfusion einen Beitrag an der Leberregeneration zu leisten. Die Zelltherapie mit Hepatozyten hingegen scheint für eine klinische Anwendung erfolgversprechender zu sein

Assessment of Concentration Changes of Selected Elements in Birch Sap, Depending on Collection Day, Using Atomic Absorption Spectrometry

Research on new products made of naturally occurring substances that possess regenerative and recuperative characteristics of benefit to humanity occurs continuously. In light of this, birch sap is receiving more and more attention. The aim of this work was an assessment of concentration changes of selected elements in birch sap depending on the day of collection. Herein, we utilized a ContrAA 700 high-resolution atomic absorption spectrometer with continuous light source (HR-CS-AAS) and we applied electro-thermal and flame techniques. Our results indicate that the concentration of the marked elements is variable and is connected with the date of collection. For most of elements, a downward trend can be observed. Only the amount of iron increased with tim

The Study of Derivatization Prior MALDI MSI Analysis—Charge Tagging Based on the Cholesterol and Betaine Aldehyde

Mass spectrometry imaging is a powerful tool for analyzing the different kinds of molecules in tissue sections, but some substances cannot be measured easily, due to their physicochemical properties. In such cases, chemical derivatization could be applied to introduce the charge into the molecule and facilitate its detection. Here, we study cholesterol derivatization with betaine aldehyde from tissue slices and evaluate how different sample preparation methods influence the signal from the derivatization product. In this study, we have tested different solutions for betaine aldehyde, different approaches to betaine aldehyde deposition (number of layers, deposition nozzle height), and different MALDI matrices for its analysis. As a result, we proved that the proposed approach could be used for the analysis of cholesterol in different tissues

Pseudonymous Signature Schemes

The chapter concerns cryptographic schemes enabling to sign digital data in a pseudonymized way. The schemes aim to provide a strong cryptographic evidence of integrity of the signed data and origin of the signature, but at the same time have to hide the identity of the signatory. There are two crucial properties that are specific for pseudonymous signatures: ability to recover the real identity of the signatory in certain circumstances and resilience to Sybil attacks. Despite using a single private key, the signatory can create a (single) unlinkable pseudonym for each domain or sector of activity and generate signatures corresponding to this pseudonym

Prognostic Factors in Pseudomyxoma Peritonei with Emphasis on the Predictive Role of Peritoneal Cancer Index and Tumor Markers

Background: Pseudomyxoma peritonei (PMP) is a rare peritoneal condition where mucus-secreting tumorous cells progressively produce a thick, gelatin-like substance. The prognosis of patients with PMP is determined by the degree of cellularity within the mucin (low-grade (LAMN) vs. high-grade (HAMN) histologic features) and by the extent of the disease. Methods: Prognostic relevance of tumor markers CA19-9 and CEA, gender, Peritoneal Cancer Index (PCI), and completeness of cytoreduction (CC) after cytoreductive surgery were evaluated on 193 consecutive PMP patients, based on a retrospective analysis of prospectively gathered data from a German tertial referral center. Results: We demonstrated that low PCI, CC0 status, low-grade histology, and female gender were independent positive prognostic factors for both overall survival (OS) and progression-free survival (PFS). Furthermore, LAMN patients with achieved CC0 status show significantly better OS and PFS compared to those with CC1 status (p = 0.0353 and p = 0.0026 respectively). In contrast, the duration and drug of hyperthermic intraperitoneal chemotherapy (HIPEC) were not prognostic in any comparison. Increased CA19-9 and CEA levels were significantly associated with HAMN cases, but also predicted recurrence in patients with low-grade histologies. Conclusion: Our study confirmed the prognostic role of tumor markers and emphasized the importance of CC status and PCI in a large cohort of PMP- and LAMN patients