RNA-based next generation sequencing approaches in HLA genotyping and HLA expression quantification

The advent of next generation sequencing (NGS) technologies has changed the nature of human leukocyte antigen (HLA) research. Thanks to its increased sequencing throughput, NGS empowers high-accuracy HLA genotyping in clinical settings, disease association studies, and the development of potential future immunotherapeutics. Current NGS can be divided into two different approaches. Illumina’s technology with massively parallel sequencing produces a high number of short reads. Illumina provides highly accurate data with a minimal number of sequencing errors; however, the short reads can cause issues with alignment and phasing in HLA genotyping. In contrast, the long-read technologies, Oxford Nanopore Technologies (ONT) and Pacific Biosciences (PacBio), offer a single-molecule sequencing approach enabling sequencing of ultra-long reads. However, these two suffer from higher error rates, making HLA genotyping potentially less accurate. Concurrently with the development of NGS applications, several bioinformatics software have been developed for assigning HLA alleles based on existing genomic and RNA sequencing (RNA-seq) data and for imputing HLA alleles using single-nucleotide polymorphism (SNP) markers. In addition to HLA genotyping, NGS provides a powerful tool for studying the expression of several HLA genes and alleles in multiple samples simultaneously, replacing more conventional methods such as quantitative PCR (qPCR) and microarray. At the beginning of this thesis, earlier studies had already identified associations between differential HLA gene- and allele-level expression and human diseases. However, an RNA-seq method providing accurate and multiplexed way to study HLA gene- and allele-specific expression was lacking. To study comprehensively HLA gene- and allele-specific expression in normal peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), a highly multiplexed RNA-seq method for Illumina using unique molecular identifiers (UMIs) in expression quantification was developed in study I. The combination of a personalized HLA reference and an in-house pipeline, written in R, allowed an extensive comparison of HLA gene and allotype expression in PBMC samples of 50 individuals. The results showed that although the expression in HLA was clearly gene- and allele-specific, there was also variation within genes and alleles representing the differential expression between individuals. Additionally, study I revealed haplotype-specific expression of six common Finnish HLA haplotypes. Interestingly, two autoimmune haplotypes, which have been associated with e.g. celiac disease and type I diabetes, had very distinct expression levels suggesting that the level of haplotype expression alone is not the primary predisposing factor. In study II, a targeted RNA-based method was developed for HLA ONT sequencing. The method employed PCR-based enrichment and barcoding, enabling 10 samples and several HLA genes to be multiplexed and sequenced in a single sequencing run. By using the MinION sequencer together with SpotOn flow cells, a sufficient number of reads per sample for HLA genotyping was generated. To achieve the best possible genotyping accuracy, only the higher quality 2D reads were included in the analysis. Despite the sequencing errors that ONT introduces during sequencing, the HLA genotyping results were obtained in 80% of HLA class I alleles and 95% of HLA class II alleles. Since HLA has a crucial role in immune surveillance and in the initiation of antitumor immune responses, the aim of study III was to investigate HLA expression in tumor samples acquired from a longitudinal high-grade serous ovarian cancer (HGSC) cohort. The sample material consisted of ovarian tumors and various intra-abdominal anatomical sites collected prior and after chemotherapy. In the inter-tissue analysis, differential expression levels in mainly non-classical HLA genes were found between distinct anatomical sites, indicating tissue-specific HLA expression levels. Additionally, the results in study III showed that in one of the anatomical sites, omentum, chemotherapy altered the expression of class II. Interestingly, the intra-patient analysis revealed that the allelic imbalance between two heterozygous alleles changed in the samples acquired from different tissues and treatment phases. To conclude, this thesis provides novel insights into gene- and allele-level HLA expression in different tissues. Additionally, it introduces new RNA-based methods for HLA genotyping and HLA expression quantification, which can be applied in future studies. Finally, it provides a comprehensive review of methods and bioinformatics tools designed for HLA allele-specific expression and the diseases associated with differential HLA allele expression.Uuden sukupolven sekvensointimenetelmät ovat muuttaneet HLA-tutkimuksen luonteen. Nämä korkean suoritustehon sekvensointimenetelmät mahdollistavat tänä päivänä tarkemman HLA-genotyypityksen, tautiassosiaatiotutkimukset sekä uusien immunoterapioiden kehittämisen. Uuden sukupolven sekvensointimenetelmät jaetaan tavallisesti kahteen luokkaan. Illuminan sekvensointiteknologia tarjoaa tarkemman sekvensointituloksen, mutta sen tuottamat lyhyet sekvensointifragmentit aiheuttavat linjausongelmia HLA-genotyypityksessä. Sen sijaan Oxford Nanopore - ja PacBio-sekvensointiteknologiat mahdollistavat erittäin pitkien molekyylien sekvensoimisen yhtenä fragmenttina. Ne kuitenkin tuottavat enemmän sekvensointivirheitä, mikä voi huonontaa genotyypitystulosten tarkkuutta. Uusien sekvensointimenetelmien kehittymisen lisäksi myös uusien genomisen ja RNA-pohjaisen datan HLA-genotyypitykseen sekä HLA-imputaatioon tarkoitettujen laskennallisten työkalujen määrä on kasvanut. Uuden sukupolven sekvensointimenetelmät tarjoavat myös tehokkaan työkalun useiden näytteiden HLA geeni- ja alleelitason ekspression samanaikaiseen määrittämiseen korvaten aiemman kvantitatiivisen PCR-menetelmän ekspression tutkimisessa. Ennen väitöskirjatutkimuksen aloittamista, aiemmissa tutkimuksissa oli jo saatu viitteitä HLA-geeni- ja alleeliekspression vaikutuksesta useissa eri taudeissa. Saatavilla ei kuitenkaan ollut RNA-sekvensointimenetelmää, joka olisi mahdollistanut tarkan HLA-geeni- ja alleelitason ekspression määrittämisen useista näytteistä samanaikaisesti. HLA geeni- ja alleelispesifisen ekspression tutkimisen mahdollistamiseksi veren mononukleaarisoluista, tutkimuksessa I kehitettiin useiden näytteiden samanaikaiseen sekvensointiin tarkoitettu RNA-sekvensointimenetelmä, joka hyödyntää uniikkeja molekyylitunnisteita ekspression määrittämisessä. Näytekohtaisen HLA-referenssin käyttäminen yhdessä R-komentokieleen perustuvan analyysityökalun kanssa mahdollisti HLA geeni- ja alleelispesifisen ekspression vertaamisen ääreisveren mononukleaarisoluissa 50 verenluovuttajan välillä. Tutkimus I:n tulokset paljastivat, että vaikka ekspressiotaso eri HLA-geenien ja -alleelien välillä oli selvästi geeni- ja alleelispesifistä, ekspressioprofiileissa oli myös vaihtelua geenien ja alleelien sisällä indikoiden verenluovuttajien välisiä eroja. Tutkimus I:n tulokset osoittivat myös HLA-ekspression vaihtelevan kuuden suomalaisilla yleisen HLA-haplotyypin välillä. Kaksi aiemmin keliakiaan ja tyypin 1 diabetekseen yhdistettyä haplotyyppiä sijoittuivat ekspressiovertailussa kauimmaksi toisistaan. Näin ollen näyttäisi, ettei HLA-haplotyyppien ekspressiotasot ole näille taudeille altistava tekijä. Tutkimuksessa II kehitettiin HLA-geeneille kohdennettu RNA-pohjainen menetelmä Oxford Nanopore-sekvensointialustalle. Menetelmässä HLA-geenit rikastettiin komplementaarisesta DNA:sta PCR:n avulla. Monistettuihin HLA-molekyyleihin lisättiin näytekohtaiset tunnisteet, joka mahdollisti kymmenen näytteen ja useiden HLA-geenien samanaikaisen sekvensoinnin yhdessä sekvensointiajossa. Sekvensointi MinION-laitteella ja SpotON-virtauskennoilla tuotti tyydyttävän määrän sekvenssifragementteja näytettä kohden. Mahdollisimman tarkan HLA-genotyypitystuloksen varmistamiseksi tyypityksessä käytettiin ainoastaan Nanoporen korkeampilaatuisia 2D-sekvenssifragmentteja. Huolimatta Oxford Nanopore -teknologian sekvensoinnin aikana tapahtuvista sekvensointivirheistä, HLA-tyypitystulos saatiin 80%.lla HLA:n luokka I -alleeleista ja 95%:lla luokka II -alleeleista. Koska HLA:lla on elintärkeä rooli immuunijärjestelmän monitoroimisessa ja anti-tuumorivälitteisen vasteen aikaansaamisessa, haluttiin tutkimuksessa III tutkia syöpänäytteiden HLA-geenien ilmenemistä. Osatyössä III käytettiin näytemateriaalina huonosti erilaistuneeseen seroosiin munasarjasyöpään sairastuneiden potilaiden näytteitä, jotka olivat kerätty sekä munasarjakudoksesta että useista eri muista kiinteistä kudoksista sekä askites-nesteestä ennen ja jälkeen kemoterapian. Vertailu eri kudosten välillä paljasti HLA-ekspression vaihtelevan eri kudosten välillä ja näin ollen olevan kudosspesifiä. Lisäksi tulokset osoittivat kemoterapian muokkaavan HLA-ekspressiota tietyissä kudoksissa. Mielenkiintoinen tulos saatiin vertaamalla saman potilaan eri kudoksista ja hoitovaiheista otettujen näytteiden HLA:n alleelispesifistä ekspressiota kahden alleelin välillä heterotsygooteissa alleelipareissa. Tulokset paljastivat, että osalla potilaista ekspressiosuhde kahden HLA-alleelin välillä muuttuu kudosten ja hoitovaiheiden mukaan. Yhteenvetona voidaan todeta, että väitöskirja tarjoaa uusia näkökulmia kudoksen ja kemoterapian vaikutuksesta HLA:n geeni- ja alleelispesifiseen ekspressioon. Lisäksi väitöskirjassa esitellään uusia RNA-sekvenointiin perustuvia menetelmiä HLA-genotyypitykseen ja HLA-ekspression määrittämiseen, joita voidaan hyödyntää tulevissa tutkimuksissa. Lopuksi väitöskirja tarjoaa kattavan katsauksen HLA:n alleelispefisen ekspression tutkimukseen käytettävistä menetelmistä ja analyysityökaluista sekä HLA-ekspression ja sairauksien raportoiduista yhteyksistä

Resilience In Dogs? : Lessons From Other Species

What are the key factors of psychological resilience in dogs? Why do some individuals recover swiftly from neglect, abuse or several years of harsh kennel environments, while some seem to be permanently traumatized by much milder adverse experiences? Resilience is a concept seldom discussed in canine studies; however, many studies have identified risk factors (both environmental and genetic) for developing anxieties, aggression or other behavioral problems. These studies also indicate several factors that may act as protective agents against life adversities. In this paper, I will present some of the most commonly identified key factors of resilience in other species and discuss what has been found in dogs. This paper is an attempt to raise focus on the positive key factors in a dog's life that are important for dog welfare, a healthy psychological outcome and are also important building blocks of a happy and well-behaving pet.Peer reviewe

Lock-in thermography approach for imaging the efficiency of light emitters and optical coolers

Developing optical cooling technologies requires access to reliable efficiency measurement techniques and ability to detect spatial variations in the efficiency and light emission of the devices. We investigate the possibility to combine the calorimetric efficiency measurement principles with lock-in thermography (LIT) and conventional luminescence microscopy to enable spatially resolved measurement of the efficiency, current spreading and local device heating of double diode structures (DDS) serving as test vessels for developing thermophotonic cooling devices. Our approach enables spatially resolved characterization and localization of the losses of the double diode structures as well as other light emitting semiconductor devices. In particular, the approach may allow directly observing effects like current crowding and surface recombination on the light emission and heating of the DDS devices.Peer reviewe

Effect of Sex and Reproductive Status on Inhibitory Control and Social Cognition in the Domestic Dog (Canis familiaris)

Sex differences in a variety of cognitive traits have long been reported in various species, including dogs. However, only a few canine studies have taken the possible effect of reproductive hormones into account. The aim of this study was to investigate the effects of sex and reproductive status of pet dogs (N = 1032) on two cognitive traits: inhibitory control and social cognition. Inhibitory control was assessed using the cylinder test, and the dogs’ tendency to initiate social contact with a human during a problem-solving situation was assessed using the unsolvable task. Female dogs had a significantly higher success rate in the cylinder test compared to males, and they spent significantly more time in human-directed behavior during the unsolvable task. In contrast, males spent significantly more time in independent behavior during the unsolvable task. Reproductive status had no significant effect on the results of the cylinder test or the unsolvable task. Our results showed that female dogs asked for more help/used a more cooperative strategy during a problem-solving situation and had greater inhibitory control compared to males. According to our results, it seems likely that these sex differences were not influenced to a large extent by reproductive hormones

Effect of Sex and Reproductive Status on Inhibitory Control and Social Cognition in the Domestic Dog (Canis familiaris)

Sex differences in a variety of cognitive traits have long been reported in various species, including dogs. However, only a few canine studies have taken the possible effect of reproductive hormones into account. The aim of this study was to investigate the effects of sex and reproductive status of pet dogs (N = 1032) on two cognitive traits: inhibitory control and social cognition. Inhibitory control was assessed using the cylinder test, and the dogs’ tendency to initiate social contact with a human during a problem-solving situation was assessed using the unsolvable task. Female dogs had a significantly higher success rate in the cylinder test compared to males, and they spent significantly more time in human-directed behavior during the unsolvable task. In contrast, males spent significantly more time in independent behavior during the unsolvable task. Reproductive status had no significant effect on the results of the cylinder test or the unsolvable task. Our results showed that female dogs asked for more help/used a more cooperative strategy during a problem-solving situation and had greater inhibitory control compared to males. According to our results, it seems likely that these sex differences were not influenced to a large extent by reproductive hormones

HLA allele-specific expression : Methods, disease associations, and relevance in hematopoietic stem cell transplantation

Varying HLA allele-specific expression levels are associated with human diseases, such as graft versus host disease (GvHD) in hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), cytotoxic T cell response and viral load in HIV infection, and the risk of Crohn's disease. Only recently, RNA-based next generation sequencing (NGS) methodologies with accompanying bioinformatics tools have emerged to quantify HLA allele-specific expression replacing the quantitative PCR (qPCR) -based methods. These novel NGS approaches enable the systematic analysis of the HLA allele-specific expression changes between individuals and between normal and disease phenotypes. Additionally, analyzing HLA allele-specific expression and allele-specific expression loss provide important information for predicting efficacies of novel immune cell therapies. Here, we review available RNA sequencing-based approaches and computational tools for NGS to quantify HLA allele-specific expression. Moreover, we explore recent studies reporting disease associations with differential HLA expression. Finally, we discuss the role of allele-specific expression in HSCT and how considering the expression quantification in recipient-donor matching could improve the outcome of HSCT.Peer reviewe

Heat flow, seismic cutoff depth and thermal modeling of the Fennoscandian Shield

Being far from plate boundaries but covered with seismograph networks, the Fennoscandian Shield features an ideal test laboratory for studies of intraplate seismicity. For this purpose, this study applies 4190 earthquake events from years 2000–2015 with magnitudes ranging from 0.10 to 5.22 in Finnish and Swedish national catalogues. In addition, 223 heat flow determinations from both countries and their immediate vicinity were used to analyze the potential correlation of earthquake focal depths and the spatially interpolated heat flow field. Separate subset analyses were performed for five areas of notable seismic activity: the southern Gulf of Bothnia coast of Sweden (area 1), the northern Gulf of Bothnia coast of Sweden (area 2), the Swedish Norrbotten and western Finnish Lapland (area 3), the Kuusamo region of Finland (area 4) and the southernmost Sweden (area 5). In total, our subsets incorporated 3619 earthquake events. No obvious relation of heat flow and focal depth exists, implying that variations of heat flow are primarily caused by shallow lying heat producing units instead of deeper sources. This allows for construction of generic geotherms for the range of representative palaeoclimatically corrected (steady-state) surface heat flow values (40–60 mWm−2). The one-dimensional geotherms constructed for a three-layer crust and lithospheric upper mantle are based on mantle heat flow constrained with the aid of mantle xenolith thermobarometry (9–15 mWm−2), upper crustal heat production values (3.3–1.1 μWm−3), and the brittle-ductile transition temperature (350 °C) assigned to the cutoff depth of seismicity (28 ± 4 km). For the middle and lower crust heat production values of 0.6 and 0.2 μWm−3 were assigned, respectively. The models suggest a Moho temperature range of 460 to 500 °C.Being far from plate boundaries but covered with seismograph networks, the Fennoscandian Shield features an ideal test laboratory for studies of intraplate seismicity. For this purpose, this study applies 4190 earthquake events from years 2000–2015 with magnitudes ranging from 0.10 to 5.22 in Finnish and Swedish national catalogues. In addition, 223 heat flow determinations from both countries and their immediate vicinity were used to analyse the potential correlation of earthquake focal depths and the spatially interpolated heat flow field. Separate subset analyses were performed for five areas of notable seismic activity: the southern Gulf of Bothnia coast of Sweden (area 1), the northern Gulf of Bothnia coast of Sweden (area 2), the Swedish Norrbotten and western Finnish Lapland (area 3), the Kuusamo region of Finland (area 4) and the southernmost Sweden (area 5). In total, our subsets incorporated 3619 earthquake events. No obvious relation of heat flow and focal depth exists, implying that variations of heat flow are primarily caused by shallow lying heat producing units instead of deeper sources. This allows for construction of generic geotherms for the range of representative palaeoclimatically corrected (steady-state) surface heat flow values (40–60 mW m−2). The 1-D geotherms constructed for a three-layer crust and lithospheric upper mantle are based on mantle heat flow constrained with the aid of mantle xenolith thermobarometry (9–15 mW m−2), upper crustal heat production values (3.3–1.1 μWm−3) and the brittle-ductile transition temperature (350 °C) assigned to the cut-off depth of seismicity (28 ± 4 km). For the middle and lower crust heat production values of 0.6 and 0.2 μWm−3 were assigned, respectively. The models suggest a Moho temperature range of 460–500 °C.Peer reviewe

Kansainvälinen politiikka oikeistopopulismin silmin: Rekonstruktio oikeistopopulistin, kuten perussuomalaisten Laura Huhtasaaren ulkopoliittisiin näkemyksiin pohjautuen

Oikeistopopulistit ovat saavuttaneet merkittävää vaalimenestystä ympäri Eurooppaa ja niiden kannatus on korkeimmillaan yli 30 vuoteen. Ne ovat yli kolminkertaistaneet kannatuksensa viimeisen kymmenen vuoden aikana. Oikeistopopulismia on kuitenkin tutkittu lähinnä kansallisvaltioiden tasolla. Tämä tutkielman kantava tutkimusongelma on selvittää, miten oikeistopopulisti hahmottaa politiikan kansainvälistä tasoa. Tutkielma rakentuu kaksitasoisen analyysin kautta. Ennen varsinaista analyysiä tutkielmassa määritellään oikeistopopulismin käsite, joka pohjasi Cas Mudden populistisen radikaalioikeisto -teoriaan. Käsitteen määrittelyn pohjalta valittiin viiteryhmää edustava henkilö. Tämä henkilö on perussuomalaisten Laura Huhtasaari ja primäärilähdeaineistona toimii hänen vaalikampanjansa tammikuussa 2018 käytyihin Suomen tasavallan presidentinvaaleihin. Huhtasaaren vaalikampanjasta tehtiin diskurssianalyysi, joka analysoi hänen näkemyksiään eri ulkopolitiikan kysymyksissä. Olennaista on kuitenkin huomata, että tutkimuksen kiinnostuksen kohteena ei ollut nimenomaan Laura Huhtasaari, vaan henkilö kuten hän. Huhtasaari on sitä kautta tutkimuksen kohteena olevan viiteryhmän edustaja. Diskurssianalyysin pohjalta määritellään oikeistopopulismin kansainväliseen politiikkaan liittyvää ajattelua ohjaavat ontologiset lähtöoletukset. Näitä hyödyntäen tutkielma rekonstruoi karikatyyrin oikeistopopulistisesta ajattelusta. Menetelmänä toimii tutkielmaan kehitetty erillinen rekonstruktiomenetelmä, joka hyödynsi sekä historiantutkimuksessa että yhteiskuntatieteessä käytettyjä vastaavanlaisia menetelmiä. Menetelmä avulla tutkielma tulkitsee lähtöoletusten heijastumista hypoteettisten esimerkkien kautta sekä pohti, minkälaiseksi maailma muuttuisi, jos oikeistopopulistit pääsisivät sitä määrittämään. Tutkielman perusteella oikeistopopulistin keskeiset kansainvälisen politiikan hahmottamista määrittävät ontologiset lähtöoletukset ovat näkemykset kansoista luonnollisina kokonaisuuksina ja ylirajaisen kanssakäymisen valtioiden välisenä nollasummapelin omaisena kilpailua. Näin ollen oikeistopopulistin tärkein ulkopolitiikkaa määrittävä arvo on kansallisvaltion ja sen suvereniteetin suojeleminen. Oikeistopopulisti haluaisi jakaa maailman selvärajaisiin ja eksklusiivisiin kansallisvaltioihin, jotka olisivat vähemmän keskinäisriippuvaisia ja tekisivät lähinnä kahdenvälistä yhteistyötä. Keskeisenä tutkimustuloksena erottuu se, kuinka oikeistopopulistien havittelema maailmanjärjestys romuttaisi kansainvälisten instituutioiden ja sopimusten merkityksen, joka taas tekisi maailmasta huomattavasti nykyistä arvaamattomamman ja tehottomamman

”En halua syyttää kohtaloa, mutta toisaalta en jaksa jatkuvasti syyttää itseänikään” : Narratiivinen tutkielma käännekohdista ja elämästä muutoksen jälkeen suurten ikäluokkien köyhyysaiheisissa elämäntarinoissa

Tämän sosiaalityön pro gradu -tutkielman aiheena ovat elämänkulun aikana kohdatut ja omaan taloudelliseen tilanteeseen heijastuneet muutokset suuriin ikäluokkiin kuuluvien naisten ja miesten köyhyysaiheisissa omaelämäkerrallisissa kirjoituksissa. Tutkielma on laadullinen ja aineistoa lähestytään narratiivisesti. Tutkimuskysymykset ovat 1) Millaisia tarinoita elämästä ennen ja jälkeen muutoksen kerrotaan sekä 2) Eroavatko elämänmuutosta kuvaavat tarinat toisistaan jollain olennaisella tavalla? Tutkielman aineistona on kahdeksantoista Arkipäivän kokemuksia köyhyydestä -kirjoituskilpailuun vuonna 2006 lähetettyä kirjoitusta. Aineisto on valikoitu kirjoittajien iän perusteella siten, että kirjoittajat ovat syntyneet 1945–50 ja kirjoituksia tarkastellaan suhteessa tutkimustietoon suurten ikäluokkien elämänkulusta. Tutkielman tuloksena muodostetaan kaksi tarinatyyppiä elämästä käännekohdan jälkeen. Tarinatyypeiksi rakentuvat 1) lukkiutunut tarina, jossa ei-toivotun, äkillisen ja ennakoimattoman muutoksen jälkeen huomio kiinnittyy ja toiminta suuntautuu selityksen hakemiseen ja elämän palauttamiseen entiselleen, vaikka muuttuneet olosuhteet tekisivät sen mahdottomaksi sekä 2) uusien mahdollisuuksien tarina, jossa elämä kuvautuu muutoksen jälkeenkin mielekkäänä, vaikka ei enää samanlaisena kuin ennen. Tarinan lukkiutumista edesauttaa muutoksen ennakoimattomuus ja vaikeudet muodostaa tapahtuneelle riittävää, mielekästä selitystä. Uusien mahdollisuuksien tarinassa puolestaan on joko löydetty muutokselle tyydyttävä selitys tai luovuttu selityksen hakemisesta. Tutkielma vahvistaa käsitystä siitä, että elämän käännekohdat ovat paitsi uhka hyvinvoinnille, myös mahdollisuus uuden elämänorientaation omaksumiselle. Tutkielman tuloksia voidaan hyödyntää erityisesti odottamattomia ja ei-toivottuja käänteitä elämässään kokeneiden ja niistä selviytymisessä tukea tarvitsevien ihmisten kohtaamisessa ammatillisen auttamistyön areenoilla

Influence of photo-generated carriers on current spreading in double diode structures for electroluminescent cooling

Current crowding close to electrical contacts is a common challenge in all optoelectronic devices containing thin current spreading layers (CSLs). We analyze the effects of current spreading on the operation of the so-called double diode structure (DDS), consisting of a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD) fabricated within the same epitaxial growth process, and providing an attractive platform for studying electroluminescent (EL) cooling under high bias conditions. We show that current spreading in the common n-type layer between the LED and the PD can be dramatically improved by the strong optical coupling between the diodes, as the coupling enables a photo-generated current through the PD. This reduces the current in the DDS CSL and enables studying EL cooling using structures that are not limited by the conventional light extraction challenges encountered in normal LEDs. The current spreading in the structures is studied using optical imaging techniques, electrical measurements, simulations, as well as simple equivalent circuit models developed for this purpose. The improved current spreading leads further to a mutual dependence with the coupling efficiency, which is expected to facilitate the process of optimizing the DDS. We also report a new improved value of 63% for the DDS coupling quantum efficiency (CQE).Peer reviewe