ESA GlobPermafrost - WebGIS based Visualisation of Remote Sensing Data

GIS server and desktop GIS technologies support scientific work at all levels, from data collection and data processing to data management and data visualisation. Here we present how the development and publication of scalable WebGIS data services supports the ESA DUE Globpermafrost (2016-2018), and the ESA CCI+ Permafrost (2018-2021) projects, specifically in the interaction with the permafrost community. Within ESA DUE programs, user feedback is essential to improve the remote sensing products. This is why ESA GlobPermafrost had to focus on methods and infrastructure for data presentation, and established PerSYS (Permafrost Information System). PerSYS became the ESA GlobPermafrost geospatial information service for publishing and visualisation of information and data products to the public. Data products are described and searchable in the PerSYS Data Catalogue, a core component of the Arctic Permafrost Geospatial Centre (APGC), established within the framework of ERC PETA-CARB at AWI. All GlobPermafrost data products will be DOI-registered and archived in the data archive PANGAEA provided by AWI. The data visualisation employs AWI’s WebGIS-infrastructure maps@awi (http://maps.awi.de), a highly scalable data visualisation unit within AWI’s data workflow framework O2A (from Observation to Archive). GIS services have been created and designed using ArcGIS for Desktop (latest Version) and finally published as a Web Map Service (WMS), an internationally standardized format (Open Geospatial Consortium (OGC)), using ArcGIS for Server. The project-specific data WMS as well as a resolution-specific background map WMS are embedded into a GIS viewer application based on Leaflet, an open-source JavaScript library. The GIS viewer application was adapted to interlink all GlobPermafrost WebGIS projects, and especially to enable their direct accessibility via the GlobPermafrost Overview WebGIS. The PerSys WebGIS is accessible via the GlobPermafrost project webpage and linked to the respective product groups as well as to maps@awi. WebGIS technology within maps@awi supports the project-specific visualisation of raster and vector data products of diverse spatial resolutions and remote sensing sources. This is a prerequisite for the visualisation of the wide range of GlobPermafrost remote sensing products like: Landsat multispectral index trends (Tasseled Cap Brightness, Greeness, Wetness; Normalized Vegetation Index NDVI), Arctic land cover (e.g., shrub height, vegetation composition), lake ice grounding, InSAR-based land surface deformation, rock glacier velocities and a spatially distributed permafrost model output with permafrost probability and ground temperature per pixel. All WebGIS projects are adapted to the products’ specific spatial scales. For example, the WebGIS ‘Arctic’ visualises the Circum-Artic products. Higher spatial resolution products for rock glacier movements are visualised on regional scales in the WebGIS projects ‘Alps’, ‘Andes’ or ‘Central Asia’. The PerSYS WebGIS also visualises the locations of the WMO GCOS ground monitoring networks of the permafrost community: the Global Terrestrial Network for Permafrost GTN-P managed by the International Permafrost Association IPA. The PerSYS WebGIS has been presented on several User workshops and at conferences, and is being continuously adapted in close interaction with the IPA

PerSys - WebGIS-based permafrost data visualisation system for ESA GlobPermafrost

ESA DUE GlobPermafrost (www.globpermafrost.info) provides a remote sensing data service for permafrost research and applications. This service comprises of the generation of remote sensing products for various regions and spatial scales, and specific infrastructures for visualisation, dissemination and access to datasets. PerSys is the ESA GlobPermafrost geospatial information service for publishing and visualisation of information and data productstothepublic.DataproductsaredescribedandsearchableinthePerSysDataCatalogue,acorecomponent of the Arctic Permafrost Geospatial Centre (APGC), established within the framework of ERC PETA-CARB at AWI. The data visualisation employs the AWI WebGIS-infrastructure maps@awi (http://maps.awi.de), a highly scalable data visualisation unit within the AWI data-workflow framework O2A, from Observation to Archive. WebGIS technology in maps@awi supports the project-specific visualisation of raster and vector data products of diverse spatial resolutions and remote sensing sources. This is a prerequisite for the visualisation of the wide range of GlobPermafrost remote sensing products like: Landsat multispectral index trends (Tasseled Cap Brightness, Greeness, Wetness; Normalized Vegetation Index NDVI), Arctic land cover (e.g., shrub height, vegetation composition), lake ice grounding, InSAR-based land surface deformation, rock glacier velocities and a spatially distributed permafrost model output with permafrost probability and ground temperature per pixel. All WebGIS projects are adapted to the products specific spatial scale. For example, the WebGIS ‘Arctic’ visualises the Circum-Artic products. Higher spatial resolution products for rock glacier movements are visualised on regional scales in the WebGIS projects ‘Alps’, ‘Andes’ and ‘Central Asia’. GIS services were created and designed using ArcGIS for Desktop (10.4) and finally published as a Web MapService(WMS),aninternationallystandardizedformat(OpenGeospatialConsortium(OGC)),usingArcGIS for Server (10.4). The project-specific data WMS as well as a resolution-specific background map WMS are embedded into a GIS viewer application based on Leaflet, an open-source JavaScript library. The GIS viewer application was adapted to interlink all WebGIS projects, and especially to enable their direct accessibility via the GlobPermafrost Overview WebGIS project. The PerSys WebGIS is accessible via the GlobPermafrost project webpage and linked to the respective product groups as well as on maps@awi (maps.awi.de). All GlobPermafrost data products will be DOI-registered and archived in PANGAEA. In future, PerSys intends to encourage permafrost researchers other than GlobPermafrost to integrate and visualise their dat

DIGE Proteome Analysis Reveals Suitability of Ischemic Cardiac In Vitro Model for Studying Cellular Response to Acute Ischemia and Regeneration

Proteomic analysis of myocardial tissue from patient population is suited to yield insights into cellular and molecular mechanisms taking place in cardiovascular diseases. However, it has been limited by small sized biopsies and complicated by high variances between patients. Therefore, there is a high demand for suitable model systems with the capability to simulate ischemic and cardiotoxic effects in vitro, under defined conditions. In this context, we established an in vitro ischemia/reperfusion cardiac disease model based on the contractile HL-1 cell line. To identify pathways involved in the cellular alterations induced by ischemia and thereby defining disease-specific biomarkers and potential target structures for new drug candidates we used fluorescence 2D-difference gel electrophoresis. By comparing spot density changes in ischemic and reperfusion samples we detected several protein spots that were differentially abundant. Using MALDI-TOF/TOF-MS and ESI-MS the proteins were identified and subsequently grouped by functionality. Most prominent were changes in apoptosis signalling, cell structure and energy-metabolism. Alterations were confirmed by analysis of human biopsies from patients with ischemic cardiomyopathy

A Concerted HIF-1α/MT1-MMP Signalling Axis Regulates the Expression of the 3BP2 Adaptor Protein in Hypoxic Mesenchymal Stromal Cells

Increased plasticity, migratory and immunosuppressive abilities characterize mesenchymal stromal cells (MSC) which enable them to be active participants in the development of hypoxic solid tumours. Our understanding of the oncogenic adaptation of MSC to hypoxia however lacks the identification and characterization of specific biomarkers. In this study, we assessed the hypoxic regulation of 3BP2/SH3BP2 (Abl SH3-binding protein 2), an immune response adaptor/scaffold protein which regulates leukocyte differentiation and motility. Gene silencing of 3BP2 abrogated MSC migration in response to hypoxic cues and generation of MSC stably expressing the transcription factor hypoxia inducible factor 1alpha (HIF-1α) resulted in increased endogenous 3BP2 expression as well as cell migration. Analysis of the 3BP2 promoter sequence revealed only one potential HIF-1α binding site within the human but none in the murine sequence. An alternate early signalling cascade that regulated 3BP2 expression was found to involve membrane type-1 matrix metalloproteinase (MT1-MMP) transcriptional regulation which gene silencing abrogated 3BP2 expression in response to hypoxia. Collectively, we provide evidence for a concerted HIF-1α/MT1-MMP signalling axis that explains the induction of adaptor protein 3BP2 and which may link protein binding partners together and stimulate oncogenic MSC migration. These mechanistic observations support the potential for malignant transformation of MSC within hypoxic tumour stroma and may contribute to evasion of the immune system by a tumour

Search for dark matter produced in association with bottom or top quarks in √s = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

A search for weakly interacting massive particle dark matter produced in association with bottom or top quarks is presented. Final states containing third-generation quarks and miss- ing transverse momentum are considered. The analysis uses 36.1 fb−1 of proton–proton collision data recorded by the ATLAS experiment at √s = 13 TeV in 2015 and 2016. No significant excess of events above the estimated backgrounds is observed. The results are in- terpreted in the framework of simplified models of spin-0 dark-matter mediators. For colour- neutral spin-0 mediators produced in association with top quarks and decaying into a pair of dark-matter particles, mediator masses below 50 GeV are excluded assuming a dark-matter candidate mass of 1 GeV and unitary couplings. For scalar and pseudoscalar mediators produced in association with bottom quarks, the search sets limits on the production cross- section of 300 times the predicted rate for mediators with masses between 10 and 50 GeV and assuming a dark-matter mass of 1 GeV and unitary coupling. Constraints on colour- charged scalar simplified models are also presented. Assuming a dark-matter particle mass of 35 GeV, mediator particles with mass below 1.1 TeV are excluded for couplings yielding a dark-matter relic density consistent with measurements

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016 – 2020 – Teil 2 (Ergebnisse und Diskussion)

Im Rahmen der Berliner LeTriWa-Studie („Legionellen in der Trinkwasser-Installation“) versuchten wir, ambulant erworbene Fälle von Legionärskrankheit (AE-LK) evidenzbasiert einer Infektionsquelle zuzuordnen. Dafür wurde eine eigens entwickelte Evidenz-Matrix genutzt, mit der die Fälle anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische Evidenz, Cluster-Evidenz und analytisch-vergleichende Evidenz) entweder einer externen Infektionsquelle, einer häuslichen Nicht-Trinkwasserquelle (hNTWQuelle) oder häuslichem Trinkwasser (hTW) zugeordnet werden konnten. Wir rekrutierten 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) sowie 217 Kontrollpersonen als Vergleichsgruppe. Bei 84 LeTriWa- Fällen konnte aus den Patientenproben der monoklonale Antikörpertyp (MAb) identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem Fall ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen war der Fallstatus (infiziert vs. nicht infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltswasserproben assoziiert, die bei Fällen und Kontrollen in gleicher Weise genommen worden waren. Wir fanden jedoch eine hochsignifikante Assoziation mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes in den Standard-Haushaltsproben. Wir konnten etwa für die Hälfte der LeTriWa-Fälle evidenzbasiert eine wahrscheinliche Quelle zuordnen, und zwar 23 (16 %) einer externen Infektionsquelle, 9 (6 %) einer hNTW-Quelle und 40 (27 %) dem hTW.Peer Reviewe

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016–2020

Hintergrund/Zielsetzung: Bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit (AE-LK) ist die Infektionsquelle meistens unbekannt. Es wird vermutet, dass mit Legionellen kontaminiertes häusliches Trinkwasser eine häufige Ursache ist. Um hierzu mehr Evidenz zu generieren, kooperierten das Robert Koch-Institut (RKI), das Umweltbundesamt (UBA) und das Konsiliarlabor (KL) für Legionellen in einer vom Bundesministerium für Gesundheit geförderten Studie zum Thema „Legionellen in der Trinkwasser-Installation“ (LeTriWa-Studie). Eines der Teilprojekte hatte zum Ziel, in Zusammenarbeit und enger Abstimmung mit den Berliner Gesundheitsämtern und Krankenhäusern herauszufinden, bei wie vielen Fällen von AE-LK evidenzbasiert eine Infektionsquelle identifiziert werden kann. Methodik: Bei allen Berliner Meldefällen von Legionärskrankheit wurde zeitnah die Abnahme einer zusätzlichen Urin- und tiefen Atemwegsprobe initiiert, welche an das KL geschickt wurden. In die Studie einwilligende Patientinnen und Patienten wurden mittels eines ausführlichen Fragebogens befragt, u. a. um potenzielle Infektionsquellen zu eruieren. Aus dem Haushalt der Erkrankten und bei in Frage kommenden externen, außerhäuslichen Infektionsquellen wurden Wasserproben genommen. Für eine Risikobewertung der häuslichen Trinkwasser-Installation (TWI) wurde die Durchführung einer weitergehenden Untersuchung im Rahmen einer Gefährdungsanalyse initiiert. Alle Umweltproben wurden im Labor des UBA auf Legionellen untersucht. Die Isolate wurden im KL typisiert und – soweit verfügbar – mit dem bei der Fallperson identifizierten Stamm abgeglichen. Die erhobenen Befunde wurden für die Zuordnung einer Infektionsquelle mit Hilfe einer im Rahmen des Projekts entwickelten Evidenz-Matrix nach mikrobiologischen und epidemiologischen Gesichtspunkten bewertet. Anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische, Cluster- und analytisch-vergleichende Evidenz) konnten wir die Studienteilnehmenden entweder einer externen Infektionsquelle außerhalb des häuslichen Bereichs, eine nicht an das häusliche Trinkwasser angeschlossene Infektionsquelle im häuslichen Bereich (z. B. Luftbefeuchter) oder dem häuslichen Trinkwasser zuordnen. Eine Wasserquelle wurde über mikrobiologische Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn sie (i) einen Stamm enthielt, der dem monoklonalen Antikörper(MAb-)typ 3/1 angehört und zu den MAb 3/1-positiven Stämmen zählt und es keinen Widerspruch im Abgleich des Patienten- und Umweltstamms (bzgl. MAb-Typ/-Subtyp oder Sequenztyp (ST)) gab, oder (ii) wenn der Stamm der erkrankten Person mit dem Umweltstamm mindestens auf MAb-Typ-Ebene übereinstimmte. Eine Quelle wurde anhand von Cluster-Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn mindestens zwei Fälle zur selben potenziellen Quelle innerhalb von zwei Jahren exponiert waren. Wir verglichen zudem statistisch die Häufigkeit der Exposition gegenüber einer möglichen Infektionsquelle von Fällen und Kontrollen (analytisch-vergleichende Evidenz). Für jeden Studienteilnehmenden strebten wir an, zwei Kontrollpersonen zu rekrutieren, die ebenfalls befragt wurden und bei denen in gleicher Weise Standard-Haushaltsproben wie bei den Fallpersonen genommen wurden. Zudem wurde versucht, vom Betreiber der TWI eine Erlaubnis für eine kostenfreie Gefährdungsanalyse, einschließlich einer weitergehenden Untersuchung, zu erhalten. Ergebnisse: Insgesamt konnten wir 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) einschließen und 217 Kontrollpersonen rekrutieren. Die LeTriWa-Fälle waren im Median 68 Jahre alt (Spannweite 25–93), 3 und mehrheitlich männlich (n = 96; 65 %). Bei 84 LeTriWa-Fällen konnte aus den Patientenproben der MAb-Typ identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen (nicht infiziert) war der Fallstatus (infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltsproben assoziiert, jedoch hochsignifikant mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes (Odds Ratio (OR) = 4,5; 95 %-Konfidenzintervall (KI) = 2,0–10,8; p < 0,001). Bei 23 (16 %) der 147 LeTriWa-Fälle konnte eine externe, außerhäusliche Quelle und bei 40 (27 %) Fällen das häusliche Trinkwasser als wahrscheinliche Infektionsquelle zugeordnet werden. Das Tragen einer unzureichend desinfizierten Zahnprothese war die einzige häusliche Nicht-Trinkwasserquelle, die signifikant mit dem Fallstatus assoziiert war (OR = 2,3; 95 % KI = 1,04–5,24; p = 0,04) und ermöglichte eine Quellen-Zuordnung von weiteren 6 % der Fälle. Mit insgesamt 49 % konnten wir etwa die Hälfte der LeTriWa-Fälle einer wahrscheinlichen Infektionsquelle auf Evidenz-Basis zuordnen. Schlussfolgerungen: Wir konnten unter Verwendung eines neuartigen Matrix-Konzepts in Berlin der Hälfte der LeTriWa-Fälle eine wahrscheinliche Infektionsquelle zuordnen. Die Ergebnisse unterstützen die Bedeutung von häuslichem Trinkwasser als Ursache für AE-LK. Etwa die Hälfte aller Studienfälle blieben allerdings unerklärt. Die Ergebnisse der Standard-Haushaltproben legen nahe, dass nicht die Kontamination mit jeglichen Legionellen oder die Höhe der Legionellenkonzentration die Personen gefährdet, sondern vielmehr der Legionellenstamm, insbesondere das Vorhandensein von MAb 3/1-positiven Stämmen. Weitere Untersuchungen und/oder Analysen sind erforderlich, um zu verstehen, welche Faktoren zur Kontamination von häuslichem Trinkwasser mit pathogenen Legionellen beitragen und welche Faktoren eine Infektion zu verhindern helfen

The SIB Swiss Institute of Bioinformatics' resources: focus on curated databases

The SIB Swiss Institute of Bioinformatics (www.isb-sib.ch) provides world-class bioinformatics databases, software tools, services and training to the international life science community in academia and industry. These solutions allow life scientists to turn the exponentially growing amount of data into knowledge. Here, we provide an overview of SIB's resources and competence areas, with a strong focus on curated databases and SIB's most popular and widely used resources. In particular, SIB's Bioinformatics resource portal ExPASy features over 150 resources, including UniProtKB/Swiss-Prot, ENZYME, PROSITE, neXtProt, STRING, UniCarbKB, SugarBindDB, SwissRegulon, EPD, arrayMap, Bgee, SWISS-MODEL Repository, OMA, OrthoDB and other databases, which are briefly described in this article