Ultraschall-induzierte Destruktion von Plasmid-DNA-beladenen Microbubble-Vektoren : ein neues non-virales Vektorsystem für den lokalen Gentransfer

In der vorliegenden Arbeit konnte eine neue virus-freie Transfektionsmethode für den vaskulären Gentransfer an einem ex vivo Modell an Koronararterien etabliert werden. Es wird gezeigt, daß durch ultraschall-induzierte Destruktion von Microbubble-Vektoren (UIMD) ein lokaler Transfer von Plasmid-DNA in die Gefäßwand mit hoher Effizienz und Sicherheit erzielt werden kann. Die Praktikabilität dieser Methode wird durch einen erfolgreichen eNOS-Gentransfer in die Gefäßwand unter Beweis gestellt. Dabei führen schon niedrige Plasmid-DNA-Konzentrationen zur Expression eines funktionell aktiven, rekombinanten eNOSmt-Proteins mit basal erhöhter NO-Produktion. Dies läßt sich bei der endothelialen Funktionstestung durch eine signifikante und nachweislich NO-vermittelte Reduktion der durch Prostaglandin F2α -induzierten Vasokonstriktion nachweisen. Zunächst konnte in dieser Arbeit erfolgreich gezeigt werden, daß es möglich ist, durch Zusatz von Plasmid-DNA bei der elektromechanischen Sonifikation von Humanalbumin Microbubble-Vektoren herzustellen, in deren Albuminschale die Plasmid-DNA inkorporiert ist. In einem nächsten Schritt konnte gezeigt werden, daß an dem in dieser Arbeit entwickelten ex vivo-Perfusions-Modell an Koronararterien durch ultraschallinduzierte Destruktion intravasal verabreichter Microbubble-Vektoren vor allem die Endothelzellschicht effizient mit Reporterplasmiden (LacZ) transfiziert werden kann. Dabei wurde zunächst ein Standardverfahren etabliert, bei dem die Koronararterien mit Microbubble-Vektoren bei einer Geschwindigkeit von 2 ml/min perfundiert und in einem definierten Ultraschallsektor für 5s im harmonic imaging-Modus gescannt wurden. Die Transfektionseffizienz korreliert dabei positiv mit der Konzentration an Microbubble-Vektoren im Perfusat. Experimente zum Einfluß der Perfusion auf die UIMD-Transfektion zeigten, daß die Perfusion mit 2ml/min verglichen mit statischen Versuchsbedingungen einen positiven Einfluß auf die Transfektionseffizienz nimmt. Eine Steigerung der Flußrate um den Faktor 5 geht jedoch mit einer signifikanten Abnahme der Expression rekombinanter ß-Galaktosidase mit verminderter Enzymaktivität in der Gefäßwand einher. Unter gleichen experimentellen Bedingungen konnte durch längere Ultraschallexpositionszeiten die Transgenexpression wiederum gesteigert werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt dieser Arbeit war es nachzuweisen, daß die UIMD-Transfektionsmethode an Leitarterien wie den Koronargefäßen ein sicheres Verfahren zum endothelialen Gentransfer darstellt und keine morphologischen oder funktionellen Endothelschäden hervorruft. Dies konnte histologisch und durch endothel-abhängige Funktionsmessungen an Gefäßringen von transfizierten Koronargefäßen erfolgreich gezeigt werden. Zudem ergaben Messungen der LDH-Enzymaktivität bei transfizierten Gefäßen kein Hinweis auf einen zytotoxischen Effekt der UIMD-Transfektionsmethode. In einem letzten Schritt konnte gezeigt werden, daß sich die UIMD-Transfektionsmethode exzellent für einen vaskulären eNOS-Gentransfer eignet. Erfolgreiche Transfektion gesunder Koronararterien mit dem phosphomimetischen eNOS-Konstrukt geht mit einem verminderten Gefäßtonus einher und führt zu einer etwa 60%igen NO-vermittelten Reduktion der durch Prostaglandingabe provozierten Gefäßkontraktion. Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die ultraschall-unterstützte Transfektion mit Plasmid-DNA-beladenen Microbubbles ein sehr effizientes und nichttoxisches Verfahren zum non-viralen Gentransfer in die Gefäßwand von größeren Leitarterien darstellt. Die Herausforderung an die Zukunft wird sein, an verschiedenen in vivo Modellen die Praktikabilität dieser Methode sicherzustellen und zu zeigen, daß die hohe Transfektionseffizienz und Sicherheit auch in vivo gewährleistet ist. Dann könnten durch intravasale Injektion über katheter-basierte Verfahren oder sogar durch intravenöse Gabe gezielt vaskularisierte Organbereiche nicht-/ minimalinvasiv therapeutisch angegangen werden. So wäre nicht nur eine gentherapeutische Anwendung der UIMD-Methode bei kardiovaskulären Erkrankungen denkbar, sondern auch in der Onkologie als optionale Therapiemöglichkeit bei malignem Tumorleiden. Zum Beispiel könnte durch Transfektion mit anti-Tumoroder anti-Angiogenese- Genen lokal das Tumorwachstum gehemmt werden.Background: Progress in cardiovascular gene therapy has been hampered by concerns regarding the safety and practicality of viral vectors and the inefficiency of current nonviral transfection. This approach had the purpose to determine whether ultrasound-targeted destruction of plasmid DNA-loaded albumin microbubbles (UTMD) is an efficient and safe nonviral transfection technique for local vascular gene delivery. Methods and Results: Perfluoropropane-filled microbubbles were produced by sonication of 5% human serum albumin in the present of plasmid DNA encoding for ß-galactosidase or the phosphomimetic active endothelial nitric oxide synthase (eNOS S1177D). In this way plasmid DNA can be easily incorporated directly into the albumin microbubble shell. Application of diagnostic ultrasound (2.2MHz, 173fps, MI=1.2, USE=5s) to porcine coronary arteries perfused with plasmid DNA-loaded albumin microbubbles resulted in a marked vascular transgene expression without any functional impairment of vasoreactivity. Thus, plasmid DNA remains functional after the sonication procedure and ultrasound-targeted microbubble destruction. Detection of ß-galactosidase in LacZ-transfected arteries revealed a predominant staining of the endothelial cell layer. ß-galactosidase activity was significantly (~12-fold) enhanced in coronary arteries transfected with ultrasound-targeted destruction of LacZloaded microbubbles compared to transfection with plasmid DNA-loaded microbubbles without ultrasound or ultrasound-induced transfection with plasmid DNA alone. An increase in concentration of plasmid DNA-microbubbles correlated with an increase in UTMD-transfection efficiency, whereas an increase in flow velocity (2ml/min) enhanced transgene expression that however decreased using higher perfusion rates of 10ml/min. Western blotting revealed transgene expression of eNOS S1177D in protein extracts from UTMD-transfected coronary arteries. Vascular responsiveness was tested using prostaglandin F2α (PGF2α) and the NOS inhibitor Nω-monomethyl-L-arginine (LNMA). Compared to coronary artery segments treated with the expression plasmid alone, the PGF2α-mediated precontraction was inhibited (~60%) in segments transfected with eNOS S1177D and the contractile response to the application of LNMA was markedly enhanced. Conclusion: The UTMD-technique enhances gene expression and transfection efficiency of naked plasmid DNA without any apparent toxicity in ultrasound-targeted transfection of coronary arteries in vitro and may represent an improved avenue for therapeutic vascular gene delivery in vivo

Propiedad Intelectual: Herramientas de Innovación para Patentar

Se presenta un contexto general sobre la conexión entre la creatividad y la innovación, materializando un idea creativa inicial en innovación, y su posicionamiento dentro de un mercado específico o enfocado a la obtención de soluciones, y herramientas para generar invenciones.CONACYT - Consejo Nacional de Ciencias y TecnologíaPROCIENCI

Transvenous lead extraction in a patient with persistent left superior vena cava

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X-ray scattering study of GaN nanowires grown on Ti/Al2_{2}O3_{3} by molecular beam epitaxy

GaN nanowires (NWs) grown by molecular beam epitaxy on Ti films sputtered on Al$_{2}$O$_{3}$ are studied by X-ray diffraction (XRD) and grazing incidence small-angle X-ray scattering (GISAXS). XRD, performed both in symmetric Bragg reflection and at grazing incidence, reveals Ti, Ti$_{3}$O, Ti$_{3}$Al, and TiO$_x$N$_y$ crystallites with in-plane and out-of-plane lattice parameters intermediate between those of Al$_{2}$O$_{3}$ and GaN. These topotaxial crystallites in Ti film, formed due to interfacial reactions and N exposure, possess fairly little misorientation with respect to Al$_{2}$O$_{3}$. As a result, GaN NWs grow on the top TiN layer possessing a high degree of epitaxial orientation with respect to the substrate. The measured GISAXS intensity distributions are modeled by the Monte Carlo method taking into account the orientational distributions of NWs, a variety of their cross-sectional shapes and sizes, and roughness of their side facets. The cross-sectional size distributions of the NWs and the relative fractions of $(1\bar{1}00)$ and $(11\bar{2}0)$ side facets are determined

Mantle Flow Pattern Associated With the Patagonian Slab Window Determined From Azimuthal Anisotropy

Geological processes in Southern Patagonia are affected by the Patagonian slab window, formed by the subduction of the Chile Ridge and subsequent northward migration of the Chile Triple Junction. Using shear wave splitting analysis, we observe strong splitting of up to 2.5 s with an E-W fast direction just south of the triple junction and the edge of the subducting Nazca slab. This region of strong anisotropy is coincident with low uppermost mantle shear velocities and an absence of mantle lithosphere, indicating that the mantle flow occurs in a warm, low-viscosity, 200–300 km wide shallow mantle channel just to the south of the Nazca slab. The region of flow corresponds to a volcanic gap caused by depleted mantle compositions and absence of slab-derived water. In most of Patagonia to the south of this channel, splitting fast directions trend NE-SW consistent with large-scale asthenospheric flow.Fil: Ben Mansour, Walid. Washington University in St. Louis; Estados UnidosFil: Wiens, Douglas A.. Washington University in St. Louis; Estados UnidosFil: Mark, Hannah F.. Washington University in St. Louis; Estados UnidosFil: Russo, Raymond M.. University of Florida; Estados UnidosFil: Richter, Andreas Jorg. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Cs.astronomicas y Geofisicas. Laboratorio Maggia.; ArgentinaFil: Marderwald, Eric Rodolfo. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Cs.astronomicas y Geofisicas. Laboratorio Maggia.; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Barrientos, Sergio. Universidad de Chile; Chil

Smart decomposition of cyclic alanine-alanine dipeptide by VUV radiation: a seed for the synthesis of biologically relevant species

A combined experimental and theoretical study shows how the interaction of VUV radiation with cyclo-(alanine-alanine), one of the 2,5-diketopiperazines (DKPs), produces reactive oxazolidinone intermediates. The theoretical simulations reveal that the interaction of these intermediates with other neutral and charged fragments, released in the molecular decomposition, leads either to the reconstruction of the cyclic dipeptide or to the formation of longer linear peptide chains. These results may explain how DKPs could have, on one hand, survived hostile chemical environments and, on the other, provided the seed for amino acid polymerization. Shedding light on the mechanisms of production of such prebiotic building blocks is of paramount importance to understanding the abiotic synthesis of relevant biologically active compoundsThis article is based upon work from COST action CA18212 - Molecular Dynamics in the GAS phase (MD-GAS), supported by COST (European Cooperation in Science and Technology). The authors acknowledge the generous allocation of computer time at the Centro de Computación Cientıfí ca at the Universidad Autonoma de Madrid (CCC-UAM). This work ́ was partially supported by MICINN (Spanish Ministry of Science and Innovation) project PID2019-110091GB-I00, the “Marıa de Maeztu ́ ” (CEX2018-000805-M) Program for Centers of Excellence in R&D, MAECI Italy-Sweden project “Novel molecular tools for the exploration of the nanoworld”, and PRIN 20173B72NB project “Predicting and controlling the fate of biomolecules driven by extreme-ultraviolet radiation”. D.B.-L. acknowledges the FPI grant associated with MICINN project CTQ2016-76061-P. H.Z. acknowledges the Swedish Research Council for the individual project grant with contract no. 2020- 0343

Lithospheric erosion in the Patagonian slab window, and implications for glacial isostasy

Author Posting. © American Geophysical Union, 2022. This article is posted here by permission of American Geophysical Union for personal use, not for redistribution. The definitive version was published in Geophysical Research Letters 49(2), (2022): e2021GL096863, https://doi.org/10.1029/2021GL096863.The Patagonian slab window has been proposed to enhance the solid Earth response to ice mass load changes in the overlying Northern and Southern Patagonian Icefields (NPI and SPI, respectively). Here, we present the first regional seismic velocity model covering the entire north-south extent of the slab window. A slow velocity anomaly in the uppermost mantle indicates warm mantle temperature, low viscosity, and possibly partial melt. Low velocities just below the Moho suggest that the lithospheric mantle has been thermally eroded over the youngest part of the slab window. The slowest part of the anomaly is north of 49°S, implying that the NPI and the northern SPI overlie lower viscosity mantle than the southern SPI. This comprehensive seismic mapping of the slab window provides key evidence supporting the previously hypothesized connection between post-Little Ice Age anthropogenic ice mass loss and rapid geodetically observed glacial isostatic uplift (≥4 cm/yr).The facilities of the IRIS Consortium are supported by the National Science Foundation’s SAGE Award under Cooperative Support Agreement EAR-1851048. The GUANACO project is funded by the National Science Foundation under grants EAR-1714154 to WUSTL and EAR-1714662 to SMU, and Erik R. Ivins was supported by NASA under grant NNH19ZDA001N-GRACEFO.2022-07-1

The Long-Term Structure of Commodity Futures

Futures markets on agricultural commodities typically trade with maximum maturity dates of less than four years. If these markets did trade with maturities eight or ten years distant, futures prices would have value as price forecasts and as a way to structure long-term swaps and insurance contracts. Agricultural commodity markets generally exhibit mean reversion in spot prices and convenience yields. Spot markets also exhibit seasonality. This study develops and implements a procedure to generate long-term futures curves from existing futures prices. Data on lean hogs and soybeans are used to show that the method provides plausible results