Improving the resolution of Non-Invasive Time Domain Reflectometry

Non invasive time domain reflectometry (TDR) may be used to estimate the volumetric moisture content, θᵥ, with depth for a variety of sample materials. The forward physical model is couched in terms of a moments method where integration is performed over a discretised sample space to estimate the measured propagation time, tp down a pair of parallel transmission lines. We show that inverse solution to this, which recovers relative permittivity and thus θᵥ, is greatly facilitated by a simplification of the system geometry via, 1) realistically modeling the prior density of the sample, 2) using this prior with the inherent system symmetry to reduce the number of required discretisation cells, and 3) determining a physically meaningful reduction operator to allow a coarse discretisation mesh to be used. The observational equation is expressed in the Bayesian paradigm with the most accurate and robust solution obtained using the conditional mean of the posterior distribution constructed via a Monte Carlo method. Results of simulation show that the method is capable of providing accurate estimates of the moisture density profile down to a depth of 100 mm with an error < 4%. Further, the reduction in the number of discretised cells required to accurately estimate these profiles means that the inversion procedure is quick enough to enable the real time application of the equipment, a fundamental requirement in the development

Die Rolle des Mikrotubuli-assoziierten Proteins 1B (MAP1B) bei der axonalen Navigation in der embryonalen Retina

Mikrotubuli-assoziierte Proteine (MAPs) modulieren die Stabilität und Dynamik von Mikrotubuli. Indem sie das Wachstum der Mikrotubuli regulieren, die den Hauptanteil des axonalen Zytoskeletts ausmachen, spielen MAPs eine entscheidende Rolle für die Elongation und Navigation von Axonen. Eines der fünf klassischen MAPs (MAP1–4 und Tau) ist MAP1B, ein axonales MAP, das als Erstes während der Embryonalentwicklung auftritt. In dieser Arbeit wurde die Rolle von MAP1B bei der Wegfindung von Axonen der retinalen Ganglienzellen (RGZ) in der sich entwickelnden Retina untersucht. Hierzu wurden Retinae von Mausembryonen, die kein MAP1B besitzen (Knockout), in der Phase des maximalen RGZ-Axonwachstums (E14,5) untersucht. Die k.o.-Neuroretina ist im Zentralbereich (um den Sehnervkopf herum) dünner als im Wildtyp. Dies ist jedoch nicht auf eine Reduktion der RGZ-Axone zurückzuführen, sondern auf eine Verminderung der Neuroepithelialzellschicht. RGZ-Axone zeigen auf ihrem Weg zum Sehnerv, auf dem sie sich zunehmend bündeln, in der k.o.-Retina ein abnormales Navigationsverhalten: Einzelne RGZ-Axone und dünne Axonbündel lösen sich häufiger aus ihren Faszikeln, wodurch die Anzahl dünner Faszikel erhöht ist. In vitro Experimente unter genauer definierten Bedingungen und an einzelnen RGZ-Axonen offenbarten, dass zwei Verhaltensweisen im k.o. häufiger auftraten: starke Seitwärtsbewegungen der Axonspitzen und starke Lateralexploration des Wachstumskegels an der Axonspitze. Sowohl in vivo als auch in vitro Befunde weisen also darauf hin, dass bei Fehlen von MAP1B die Feinregulation der Steuerungsbewegungen der Axone reduziert ist, was zu dem beobachteten Abwandern aus den Bündeln führen könnte. Dies bewirkt insbesondere am Sehnervkopf, wo die RGZ-Axone ein Abbiegemanöver durchführen, dramatische Fehlnavigationen im k.o.: Die Axone tauchen zwar in den Sehnervkopf ein, wachsen dann jedoch in die gegenüberliegende Neuroretina. Sie wachsen dabei nicht antiparallel entlang der RGZ-Axone, sondern in einer tieferen Neuroretinaschicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen zum ersten Mal eine wichtige Rolle von MAP1B bei der Moderierung des Wachstumskegelverhaltens sowie der Weg- und Zielfindung navigierender Axone

Estimation of corrosion resistance of curing mixtures based on coal-bearing rocks from Western Donbass

Purpose. Substantiation of possible use of coal-bearing rocks as a replacement for a part of the filler in the preparation of shotcrete for lining of mine workings in the conditions of mineralized mine water. Methods. The research is based on carrying out corrosion testing of concrete specimens by dipping them into mine water. Chemical analysis of mine waters composition has been completed. A scanning microscope was used to study the state of concrete specimens microstructure. Findings. A comparative analysis was conducted to evaluate of the cement rock resistance to mineralized water, depending on the composition of the starting components for the grouting and shotcrete mixtures is carried out. The change in the chemical composition of mine water after soaking concrete specimens in it is defined. Photographs of concrete specimens microstructure after soaking in ordinary and mineralized water for 6 and 8 months are shown. Originality. Curing mixtures based on coal-bearing rocks from Western Donbass are mineralized water resistant and can act as a quality protection from aggressive water filtrationdue to the properties of rocks used as a filler. Practical implications. The results can be used for the rational choice of the composition of the concrete mixture with the replacement of filler part with mine rock. That will enhance the long-term stability of the mine working lined by these compositions.Мета. Обґрунтування можливості використання вуглевміщуючих порід у якості заміни частини заповнювача в процесі приготування бетону для кріплення гірничих виробок в умовах мінералізованих шахтних вод. Методика. Робота базується на проведенні корозійних випробувань бетонних зразків шляхом занурення їх у шахтну воду. Виконано хімічний аналіз складу шахтних вод. Використаний растровий мікроскоп для дослідження стану мікроструктури бетонних зразків. Результати. Виконано порівняльний аналіз оцінки стійкості цементного каменю до впливу мінералізованої води залежно від складу вихідних компонентів для тампонажних, торкрет-бетонних і набризкбетонних сумішей. Визначено зміну хімічного складу шахтної води після витримки у ній бетонних зразків. Наведено фотографії мікроструктури бетонних зразків після витримки у нормальних умовах та мінералізованої води протягом 6 і 8 місяців. Наукова новизна. Твердіючі суміші на основі вуглевміщуючих порід Західного Донбасу достатньо стійкі до впливу мінералізованих вод та є якісною протифільтраційною завісою завдяки властивостям порід, використаних у якості заповнювача. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для раціонального підбору складу бетонної суміші із заміною частини заповнювача шахтної породою, що дозволить підвищити тривалу стійкість гірничої виробки, закріпленої з використанням даних складів.Цель. Обоснование возможности использование углевмещающих пород в качестве замены части заполнителя в процессе приготовления бетона для крепления горных выработок в условиях минерализованных шахтных вод. Методика. Работа базируется на проведении коррозионных испытаний бетонных образцов путем погружения их в шахтную воду. Выполнен химический анализ состава шахтных вод. Использован растровый микроскоп для исследования состояния микроструктуры бетонных образцов. Результаты. Выполнен сравнительный анализ оценки устойчивости цементного камня к воздействию минерализованной воды в зависимости от состава исходных компонентов для тампонажных, торкрет-бетонных и набрызгбетонных смесей. Определено изменение химического состава шахтной воды после выдержки в ней бетонных образцов. Представлены фотографии микроструктуры бетонных образцов после выдержки в нормальных условиях и минерализованной воде в течение 6 и 8 месяцев. Научная новизна. Твердеющие смеси на основе углевмещающих пород Западного Донбасса устойчивы к влиянию минерализованных вод и являются качественной противофильтрационной завесой благодаря свойствам пород, использованных в качестве заполнителя. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для рационального подбора состава бетонной смеси с заменой части заполнителя шахтной породой, что позволит повысить длительную устойчивость горной выработки, закрепленной с использованием данных составов.The authors express their gratitude to the administration of the Department of Construction, Geotechnics and Geomechanics of the National Mining University (Dnipropetrovsk, Ukraine), represented by O. Shashenko and A. Solodiankin, as well as to all those who helped in carrying out works related to preparation of this paper

Geiselstellungen im Corpus Iuris Civilis Kaiser Justinians und im Corpus Iuris Canonici

Geiselstellungen, von Werner Ogris unter die „Archetypen des Rechts“ gezählt (ders., Geisel, in: Handwörterbuch zur deutschen Rechtsgeschichte, Bd. 1, 2., völlig überarb. und erw. Aufl., Berlin 2008, Sp. 2006–2010, hier: Sp. 2006), waren während des gesamten Mittelalters ein gängiges Instrument, Vertrauen zu schaffen und einen Vertrag u. ä. abzusichern. Diese Dissertation untersucht die diesbezüglichen hoch- und spätmittelalterlichen rechtlichen Normen. Hauptquellen hierfür sind das Corpus Iuris Civilis sowie das Corpus Iuris Canonici. Darüber hinaus werden andere Rechtsquellen wie königliche Konstitutionen und Urkunden, territoriale oder städtische Rechte (iura propria), Rechtsbücher etc. und deren Interpretation durch die mittelalterlichen Juristen in Bezug auf die Regelungen der Geiselstellung analysiert. Der (ost-)römische Kaiser Justinian (Herrschaft: 527–565) erließ zwischen 529 und 534 mit späteren Novellen verschiedene Rechtswerke, die seit dem 13. Jahrhundert zusammenfassend als Corpus Iuris Civilis bezeichnet werden. Im Zuge der justinianischen Rückeroberungen ehemals römischer Gebiete im lateinischen Westen wurden diese Legislationen z. B. auch in Italien formal in Kraft gesetzt. Von besonderem Interesse sind hierbei die Digesta oder Pandectae (erlassen 533), eine bearbeitete und interpolierte Auswahl von Schriften klassischer römischer Juristen, insbesondere des 2. und 3. Jahrhunderts. Im gesamten Corpus Iuris Civilis werden Geiseln (lat. obsides) nur darin, und zwar an vier bzw. fünf Stellen, direkt erwähnt (Dig. 28.1.11, Dig. 48.4.1 § 1, Dig. 48.4.4 pr., Dig. 49.14.31–32). Innerhalb des Corpus Iuris Canonici – eine zusammenfassende Bezeichnung für mehrere kanonische Rechtskompilationen, angefangen mit dem Decretum Gratiani (um 1140), ein privates Sammelwerk des in Bologna dozierenden Gratians – sind Geiselstellungen einmal im Decretum und zweimal in dem durch Papst Gregor IX. 1234 promulgierten Liber extra angeführt (DG C. 23 q. 8 c. 18, X 1.43.11, X 2.24.9). Hierbei stehen die Geiselstellungen selbst allerdings nicht im Mittelpunkt des Interesses, sondern sind jeweils in andere Kontexte eingebettet. Dennoch sind diese Erwähnungen zum einen aufschlussreich über die pontifikale Einbindung in die Übergabe von Geiseln; andererseits zeichnen sie die gesellschaftlichen, ökonomischen und politischen Umbrüche nach, die das lateinische Europa ab dem hohen Mittelalter erfassten. Die Normen der Hauptquellen zu Geiselstellungen werden in einen dia- und synchronen Vergleich gebracht, der insbesondere die Interpretation dieser Rechtsstellen durch die hoch- und spätmittelalterliche legistische und kanonistische Jurisprudenz berücksichtigt. Speziell für das römisch-justinianische Recht muss diese mittelalterliche Exegese mit dem antiken Sinn der Normen gegenübergestellt werden, da im lateinischen Westen keine durchgehende Beschäftigung mit den justinianischen Rechtstexten bestand, die zwischen dem 7. und 11. Jahrhundert großteils in Vergessenheit gerieten. Deren ‚Wiederentdeckung‘ führte die Jurisprudenz zu einem neuen Höhepunkt, der untrennbar mit der Entstehung der Rechtsschule von Bologna verbunden ist. Im ganzen lateinischen Europa kamen in der Folge weitere Rechtsschulen/Universitäten auf, an denen römisch-ziviles und kirchlich-kanonisches Recht akademisch adaptiert, verbunden und – oftmals als ‚utrumque ius‘ (‚beide Rechte‘) oder, nicht immer deckungsgleich, als ‚ius commune‘ (‚Gemeines Recht‘) bezeichnet – argumentativ verschmolzen wurden. Die Dissertation zeigt, wie die hoch- und spätmittelalterlichen Juristen, u. a. Accursius, Bartolus de Saxoferrato, Henricus de Segusio oder Nicolaus de Tudeschis, die Geiselnormen aufgrund beider Rechtssphären bewerteten und bearbeiteten. Darüber hinaus wird die Forschungsfrage untersucht, ob die ‚Wiederentdeckung‘ der justinianischen Rechtsquellen sowie die aufkommende legistische und kanonistische Jurisprudenz Einfluss auf die gegenüber früheren Epochen starken Veränderungen der Geiselstellungspraxis seit dem 11. und 12. Jahrhundert nahmen. Die kritische Betrachtung historischer Beispiele legt dar, inwiefern rechtliche Normen und tatsächlicher Ablauf der Geiselschaft im hohen und späten Mittelalter übereinstimmten

Instrumentelle Evaluierung von Innenraum-Kommunikationssystemen

Die Kommunikation zwischen den Insassen eines schnell fahrenden Fahrzeuges kann stark beeinträchtigt sein. Insbesondere die Gespräche zwischen den vorderen Passagieren und denen der Rücksitzbank sind, aufgrund der Geräuschkulisse und der Anordnung, erschwert. Für gewöhnlich verändern die Insassen ihre Position und ihre Sprache, um diese Beeinträchtigung zu kompensieren. Eine weitere Methode die Kommunikationssituation zu verbessern, ist ein sogenanntes ICC-System. Solche Systeme nehmen das Sprachsignal einer Person mithilfe von Mikrofonen auf, verarbeiten dieses und geben das verstärkte Nutzsignal in der Fahrgastzelle, nahe dem Zuhörer wieder aus. Dadurch erhöht sich die Nutzsignalleistung im Fahrzeug und die Verständlichkeit. Nach der erfolgreichen Umsetzung und Entwicklung solcher Systeme stellt sich die Frage nach der Qualität des ICC-Systems. Zur Beantwortung dieser Frage wird in dieser Arbeit zunächst der Begriff Qualität im Sinne eines ICC-Systems eingeordnet. Anschließend wird eine Evaluierungsstrategie, welche aus einer Vielzahl an einzelnen, instrumentellen Verfahren besteht, vorgestellt. Für eine eingängige Klassifizierung der Verfahren und eine transparente Erhebung einer Gesamtqualität, werden diese in drei verschiedene Evaluierungsgruppen unterteilt. Es handelt sich hierbei um Verfahren, welche die Eigenschaften des Fahrzeuges erheben, das Verhalten des ICC-Systems selbst evaluieren, sowie Verfahren, welche die Kommunikationsqualität bewerten. Innerhalb jeder dieser Gruppen werden erste instrumentelle Verfahren beschrieben und validiert. Für die Entwicklung der instrumentellen Verfahren zur Schätzung der Qualität wird eine Qualitätsreferenz, welche das subjektive Empfinden von Passagieren abbildet, benötigt. Zu diesem Zwecke werden neben den instrumentellen Verfahren auch einige auditive Evaluierungsverfahren vorgestellt und deren Ergebnisse analysiert worden. Hierfür werden psychoakustische Perzeptionsexperimente durchgeführt und analysiert

Management der SARS-CoV-2 Pandemie (1. Welle) in der ambulanten Kinder- und Jugendmedizin im Saarland und quantitative Analyse der Auswirkungen auf die Patientenversorgung

Die vorliegende Dissertation untersucht die Auswirkungen der COVID-19-Pandemie auf die Praxis des Autors sowie auf die Fachgruppe der saarländischen Kinder- und Jugendarztpraxen im ersten Halbjahr 2020. Neben dem Beginn der Pandemie war dieser Zeitraum durch einen Lockdown zwischen der Kalenderwoche 12 und 18 mit Schließung von Schulen und Kindergärten, mit Ausnahme einer Notbetreuung für Eltern, die in der Daseinsfürsorge tätig sind, geprägt. Zur Erfassung der Auswirkungen wurden Fallzahlerhebungen unmittelbar in den Praxen sowie zu den weiteren Auswirkungen eine Befragung der Praxisinhaber sowie des medizinischen Assistenzpersonals durchgeführt. An der Fallzahlerhebung haben sich 79% der saarländischen Kinder- und Jugendarztpraxen beteiligt (Auswertungsquote: 64%) und an den Befragungen der Praxisinhaber 85% sowie an der Befragung des medizinischen Assistenzpersonals 81%. Bei den Befragungen konnten die Daten aller teilnehmenden Praxen ausgewertet werden. Nach im Vergleich zum Vorjahr unveränderten Fallzahlen Anfang 2020 war das weitere erste Halbjahr 2020 ab ca. Mitte März von einem starken Fallzahlrückgang in den saarländischen Kinder- und Jugendarztpraxen geprägt, die bis zum Ende des Beobachtungszeitraums das Vorjahresniveau nicht wieder erreicht haben. Bei isolierter Betrachtung der Früherkennungsleistungen (Kindervorsorgeuntersuchungen und Schutzimpfungen) ist es zunächst zu einem ähnlichen Verlauf gekommen. Hier war jedoch bereits bis zum Ende der Erhebung eine fast vollständige Erholung der Fallzahlen zu beobachten. Im Bereich der Betreuung chronisch kranker Kinder und Jugendlicher verhält sich der Jahresbeginn wie bei den beiden Items zuvor. Allerdings ist hier Ende Juni bereits wieder das Vorjahresniveau erreicht oder sogar überschritten worden. Ein starker Einbruch war mit Beginn des Lockdowns auch im Zusammenhang mit Konsultationen wegen Infektionen zu verzeichnen; dies galt für Atemwegsinfektionen wie auch für die Gastroenteritiden. Die wirtschaftlichen Auswirkungen, teilweise verbunden mit den Fallzahlrückgängen, die laut der hier analysierten Umfrage manchen Praxisinhabern Sorgen bereiteten bzw. teilweise bis heute bereiten, hatten auch bei knapp jedem fünften Angestellten des medizinischen Assistenzpersonals zu finanziellen Einbußen geführt. Des Weiteren standen die Praxen auch vor erheblichen Herausforderungen im Bereich der Praxisorganisation, um beispielsweise die Anforderungen von Arbeitsschutz und Hygiene umzusetzen. Trotz teilweise schwieriger Rahmenbedingungen, z.B. Mangel an persönlicher Schutzausrüstung (PSA) in den ersten Monaten der Pandemie, ist es den meisten Praxen gelungen, diese Herausforderungen zu meistern. Im Vergleich zur H1N1-Pandemie 2009/2010 waren die Akzeptanz und die Adhärenz in Hinblick auf die Umsetzung der Maßnahmen während der SARS-CoV-2-Pandemie höher. Obwohl für die Praxisinhaber wie auch die medizinischen Fachangestellten statistisch ein hohes Ausfallrisiko aufgrund persönlicher Faktoren bestand, ist es im ersten Halbjahr 2020 zu keinen relevanten Schließungen von Praxen aufgrund der Pandemie gekommen. Bereits früh wurden in den Praxen erste Kollateralschäden durch den Lockdown gesehen. Diese betrafen vor allem Verhaltensauffälligkeiten sowie die fehlende Förderung von Kindern mit speziellen Bedürfnissen. Zum Abschluss sind aus den direkten Befragungen der Praxisinhaber sowie aus den Erfahrungen der eigenen Praxis und der durchgeführten Auswertungen Verbesserungsvorschläge für eine Pandemievorbereitung, Pandemiebewältigung sowie für die Zusammenarbeit mit dem öffentlichen Gesundheitsdienst und den Gemeinschaftseinrichtungen, im Sinne von Schulen und Kindertageseinrichtungen, entwickelt worden. Neben einer Bevorratung und raschen Verteilung von PSA steht vor allem der Wunsch nach einheitlicher Information und stabilen Kommunikationsstrukturen im Vordergrund. Dies war auch schon vor 10 Jahren aus den Erfahrungen mit der H1N1-Pandemie durch das Bundesgesundheitsministerium und das Robert Koch-Institut als Fazit formuliert worden. Für viele Praxen gestaltet sich die Zusammenarbeit mit dem öffentlichen Gesundheitsdienst schwierig. Mitunter entstand der Eindruck, dass an einer nachhaltigen Zusammenarbeit mit den niedergelassenen Kinder- und Jugendmedizinern seitens der Gesundheitsämter kein oder nur ein geringes Interesse besteht. Im Fokus der Zusammenarbeit mit Gemeinschaftseinrichtungen besteht die Schwierigkeit in vielen Insellösungen und heterogenen Regelungen von Einrichtungen und Trägern. Landeseinheitliche Empfehlungen bzw. Vorgaben wurden - soweit vorhanden - mit sehr unterschiedlicher Konsequenz in den Gemeinschaftseinrichtungen umgesetzt. Hier werden unnötige Praxisressourcen durch Dispute mit Eltern und Einrichtungen verbraucht, statt einer partnerschaftlichen Zusammenarbeit zum Wohle der Kinder und unter Berücksichtigung der fachlichen Expertisen aller Beteiligten.This dissertation investigates the impact of the COVID-19 pandemic regarding the outpatient pediatric practice of the author as well as the practices of the professional group of Pediatrics and Adolescent Medicine of Saarland during the first 6 months of 2020. Concerning public health containment measures, this period affected by a general lockdown between calender week 12 and 18, including transient closure of schools and kindergartens, with an exception for children of parents working in essential services of general interest (e.g. health care). To evaluate any impact on pediatric consultations, case numbers were collected directly in the practices. In addition two surveys were conducted inviting the owners of the practices and in addition the medical and paramedical practice staff. 79% of practices for Pediatric and Adolescent Medicine of Saarland participated in the case number collection (evaluation quote: 64%) and in the survey 85% of owners of the practices and 81% of medical staff participated. The investigation revealed a strong decline in the number of cases in the further first half year 2020 starting from mid-March in comparison to the unchanged consultation numbers during the first 2 months of 2020. After stepwise reopening of schools and kindergartens the case numbers have not reached the last year´s level until the end of the survey. Regarding medical check-ups for children and vaccinations a similar trend was seen initially, but at the end of the period a nearly full recovery of case numbers occurred. In children and adolescents with a chronic medical condition similar findings were recognized, besides reaching or even exceeding the previous year´s level at the end of June. A significant decline could be seen during the start of the lockdown in relation to the consultations because of respiratory and gastrointestinal infections. The economic impact, sometimes linked to decline in number of cases according to the analysed survey, distressed the owners of the practices as well as led to financial detriments in one fifth of the employees of the medical staff. In addition, offices faced extensive challenges regarding the availability of personal protective equipment (PPE), e.g. medical masks, hand disinfectants and gowns, office-organization to prevent the transmission of SARS-CoV-2 to patients and health care workers. Besides challenging conditions, e.g. lacking of personal protective equipment (PPE) in the first months of pandemic, most practices managed to cope with those challenges. In comparison to the H1N1-pandemic in 2009/2010 acceptance and adherence regarding implementation of protective measures during the SARS-COV-2 pandemic were higher. Even if there was a significant high risk of non-payment for owners of the practices and the medical staff, there were no relevant closings of practices due to the pandemic in the first half of the year 2020. Early in the course of the pandemic, first collateral damages caused by the lockdown could be diagnosed in children and adolescents. Behavioral problems and lacking assistance for children with special needs were the main findings. Finally based on the direct surveys of owners of practices and the experiences of the own practice as well as the conducted evaluations, suggestions for improvement for pandemic preparation, pandemic coping as well as collaboration with public health service and community facilities, as to say schools and daycare facilities for children, have been developed. Standardized information and stable communication structures are in the foreground beside stockage and quick distribution of personal protective equipment (PPE). This has already been verbalized as a conclusion 10 years ago with the experiences of the H1N1-pandemic by the Federal Ministry of Health and the Robert-Koch-institute. Difficulties concerning the regular collaboration with the regional public health departments were noticed by many pediatricians. This led in some participants to the impression that there was only a low interest in a sustainable collaboration between the public health departments and the office-based pediatricians and adolescent medicals. One main difficulty in the collaboration with community facilities lies in the various isolated applications and heterogeneous regulations of facilities and providers. Countrywide recommendations or guidelines – if applicable – were implemented differently in the community facilities. By that office-resources were wasted by disputes with parents and facilities instead of an effective collaboration for the well-being of children using professional expertise of all involved

A dual function fusion protein of Herpes simplex virus type 1 thymidine kinase and firefly luciferase for noninvasive in vivo imaging of gene therapy in malignant glioma

BACKGROUND: Suicide gene therapy employing the prodrug activating system Herpes simplex virus type 1 thymidine kinase (HSV-TK)/ ganciclovir (GCV) has proven to be effective in killing experimental brain tumors. In contrast, glioma patients treated with HSV-TK/ GCV did not show significant treatment benefit, most likely due to insufficient transgene delivery to tumor cells. Therefore, this study aimed at developing a strategy for real-time noninvasive in vivo monitoring of the activity of a therapeutic gene in brain tumor cells. METHODS: The HSV-TK gene was fused to the firefly luciferase (Luc) gene and the fusion construct HSV-TK-Luc was expressed in U87MG human malignant glioma cells. Nude mice with subcutaneous gliomas stably expressing HSV-TK-Luc were subjected to GCV treatment and tumor response to therapy was monitored in vivo by serial bioluminescence imaging. Bioluminescent signals over time were compared with tumor volumes determined by caliper. RESULTS: Transient and stable expression of the HSV-TK-Luc fusion protein in U87MG glioma cells demonstrated close correlation of both enzyme activities. Serial optical imaging of tumor bearing mice detected in all cases GCV induced death of tumor cells expressing the fusion protein and proved that bioluminescence can be reliably used for repetitive and noninvasive quantification of HSV-TK/ GCV mediated cell kill in vivo. CONCLUSION: This approach may represent a valuable tool for the in vivo evaluation of gene therapy strategies for treatment of malignant disease

Full-length human cytomegalovirus terminase pUL89 adopts a two-domain structure specific for DNA packaging

A key step in replication of human cytomegalovirus (HCMV) in the host cell is the generation and packaging of unit-length genomes into preformed capsids. The enzymes involved in this process are the terminases. The HCMV terminase complex consists of two terminase subunits, the ATPase pUL56 and the nuclease pUL89. A potential third component pUL51 has been proposed. Even though the terminase subunit pUL89 has been shown to be essential for DNA packaging and interaction with pUL56, it is not known how pUL89 mechanistically achieves sequence-specific DNA binding and nicking. To identify essential domains and invariant amino acids vis-a-vis nuclease activity and DNA binding, alanine substitutions of predicted motifs were analyzed. The analyses indicated that aspartate 463 is an invariant amino acid for the nuclease activity, while argine 544 is an invariant aa for DNA binding. Structural analysis of recombinant protein using electron microscopy in conjunction with single particle analysis revealed a curvilinear monomer with two distinct domains connected by a thinner hinge-like region that agrees well with the predicted structure. These results allow us to model how the terminase subunit pUL89\u27s structure may mediate its function

Transition Mechanisms on Blunt Re-Entry Capsules With and Without Roughness

The boundary-layer state significantly affects the thermal load of objects flying at supersonic or hypersonic speeds. Therefore, the main objective of the work is to quantify the disturbance growth of possible transition mechanisms on blunt spherical re-entry capsules with smooth and rough surfaces at Mach 5.9 wind tunnel conditions using linear instability theory. To this end, a new instability code has been developed based on two-dimensional linear eigenvalue analysis and plane-marching parabolized stability equations (PSE-3D). It is shown that under the given wind tunnel conditions, no modal disturbance growth occurs on the capsule with a smooth surface, and the non-modal growth is insufficient to trigger transition. In the second part of the work, the impact of a generic discrete roughness element on the flow field and the growth of instabilities developing in its wake is systematically quantified for various roughness parameters. Furthermore, the impact of the local pressure gradient on the wake-mode instability characteristics is scrutinized for the first time. The last part of the work addresses the potential of optimal non-modally growing disturbances in the wake of a micron-sized distributed roughness patch to trigger transition. For this study, the variational approach of direct and adjoint PSE-3D is used for the first time