Konditionale Expression von HER-2, H-Ras oder BXB-Raf1 in einem Maustumormodell

Es ist bekannt, dass die Überexpression eines einzigen Onkogens im Tumorgewebe einen maligneren Phänotyp zur Folge haben kann. Ein Beispiel hierfür ist die Rezeptortyrosinkinase HER-2. Besonders in Mamma- und Ovarialkarzinomen tritt häufig eine HER-2 Überexpression auf, die mit einer schlechteren Prognose für die Patientinnen einhergeht. Die HER-2 blockierende Therapie mit Trastuzumab (Herceptin®) konnte zu einer signifikanten Verbesserung der Überlebenszeit bei Patientinnen mit metastasierendem Mammakarzinom führen. Es ist deshalb von großem Interesse herauszufinden, ob ein Tumor durch gezielte Blockade eines bestimmten Onkogens sein tumorigenes Potential verlieren kann, und dadurch das Tumorwachstum zumindest zeitweise unterbunden wird. Die Frage ist also, ob ein Tumor reversibel sein kann, wenn die Expression seiner Onkogene blockiert wird. Frühere Arbeiten meiner Arbeitsgruppe haben gezeigt, dass Tumore, die konditional humanes HER-2 exprimierten, nach Ausschalten von HER-2 tatsächlich in Remission gingen, d.h. reversibel waren. Tumorgrößenabhängig konnte sogar eine vollständige Tumorremission beobachtet werden. Die vorliegende Arbeit soll nun helfen, die beobachtete Remission nach Ausschalten von HER-2 besser verstehen zu können. Von Interesse sind dabei vor allem die molekularen Mechanismen, die in dem Tumor nach Ausschalten der HER-2 Expression ablaufen. Die konditionale Expression von HER-2 wurde mit Hilfe des TET-OFF Systems in NIH3T3 Mausfibroblasten erreicht. Mit dieser Technik wurde ein Maustumormodell etabliert, das ermöglichte, die Veränderungen in den Tumoren nach Ausschalten von HER-2 zu untersuchen. Ein besonderes Augenmerk wurde dabei auf zwei der durch HER-2 vermittelten Signalwege gerichtet, den Ras-MAP Kinase Signalweg und die Aktivierung von Akt über die Phosphoinositol-3 Kinase. Beide wurden nach Ausschalten der HER-2 Expression deaktiviert. Um herausfinden zu können, welcher der beiden Wege eine wichtigere Rolle bei der Tumorremission spielt, wurden in der vorliegenden Arbeit zwei weitere Maustumormodelle zur konditionalen Expression von humanem H-Ras bzw. einer Form des humanen c-Raf-1 (BXB-Raf1) etabliert. Die Modelle funktionierten auf dieselbe Weise wie das HER-2 Maustumormodell und es wurden auch dieselben Faktoren untersucht. Ras und Raf sind Mitglieder des Ras-MAP Kinase Signalweges. Raf ist aber im Gegensatz zu HER-2 und Ras nicht in der Lage, Akt zu aktivieren. Durch Vergleich der Ergebnisse der drei Maustumormodelle war es deshalb möglich zu differenzieren, ob Einflüsse auf die Tumorentwicklung über denn Ras-MAP Kinase oder den PI3K/Akt Signalweg vermittelt wurden. Auch Ausschalten von H-Ras oder BXB-Raf1 führte zu einer raschen Tumorremission. Damit wurde erneut die Frage nach der Reversibilität eines Tumors beantwortet. Ob die Remission auf einer Induktion von Apoptose beruhte, konnte nicht endgültig geklärt werden, da es zwar nach Ausschalten von HER-2 zu einer Erhöhung der Apoptoserate kam, nicht jedoch nach Ausschalten von H-Ras oder BXB-Raf1. Aufgrund der vorhandenen Ergebnisse wird vermutet, dass es zu einer Störung des Gleichgewichtes zwischen proliferationsfördernden und apoptotischen Faktoren nach Ausschalten der Onkogene kam. Die in den Tumoren vorhandene Spontanapoptose könnte dann ausreichen, den Prozess der Tumorremission auszulösen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass ERK bzw. der Ras-MAP Kinase Signalweg die bedeutendere Rolle bei der Tumorremission spielte. Zum einen wurde dies belegt durch die Beobachtung, dass die Tumorverläufe von HER-2 und BXB-Raf1 nahezu identisch waren. Zum anderen kam es in allen drei Modellen zu einer Dephosphorylierung von ERK, die der Tumorremission vorausging. Akt schien dagegen keine Rolle zu spielen, da das Ausschalten der HER-2, H-Ras oder BXB-Raf1 Expression zu keiner einheitlichen Veränderung des Posphorylierungsgrades von Akt führte. Demnach ist die Blockade des Ras-MAP Kinase Signalweges, der hauptsächlich proliferationsfördernde Eigenschaften besitzt, wichtiger für die Tumorremission als die Blockade des PI3K/Akt Signalweges, der hauptsächlich anti-apoptotische Eigenschaften vermittelt.

Genetic analysis of tumour initiation and progression in a Drosophila model of epithelial cancer

Neoplastic overgrowth depends on the cooperation of several mutations ultimately leading to major rearrangements in cellular behaviour. The molecular crosstalk occurring between precancerous and normal cells strongly influences the early steps of the tumourigenic process as well as later stages of the disease. Precancerous cells are often removed by cell death from normal tissues but the mechanisms responsible for such fundamental safeguard processes remain in part elusive. To gain insight into these phenomena I took advantage of the clonal analysis methods available in Drosophila for studying the phenotypes due to loss of function of the neoplastic tumour suppressor lethal giant larvae (lgl). I found that lgl mutant cells growing in wild-type imaginal wing discs are subject to the phenomenon of cell competition and are eliminated by JNK-dependent cell death because they express very low levels of dMyc oncoprotein compared to those in the surrounding tissue. Indeed, in non-competitive backgrounds lgl mutant clones are able to overgrow and upregulate dMyc, overwhelming the neighbouring tissue and forming tumourous masses that display several cancer hallmarks. These phenotypes are completely abolished by reducing dMyc abundance within mutant cells while increasing it in lgl clones growing in a competitive context re-establishes their tumourigenic potential. Similarly, the neoplastic growth observed upon the oncogenic cooperation between lgl mutation and activated Ras/Raf/MAPK signalling was found to be characterised by and dependent on the ability of cancerous cells to upregulate dMyc with respect to the adjacent normal tissue, through both transcriptional and post-transcriptional mechanisms, thereby confirming its key role in lgl-induced tumourigenesis. These results provide first evidence that the dMyc oncoprotein is required in lgl mutant tissue to promote invasive overgrowth in developing and adult epithelial tissues and that dMyc abundance inside versus outside lgl mutant clones plays a key role in driving neoplastic overgrowth.

Optimization of bioenergy solutions at different farm scales

RAF is a bio-energetic descriptive model integrates with MAD model to support Integrated Farm Management. RAF model aimed to enhancing economical, social and environmental sustainability of farm production in terms of energy via convert energy crops and animal manure to biogas and digestate (bio-fertilizers) by anaerobic digestion technologies, growing and breeding practices. The user defines farm structure in terms of present crops, livestock and market prices and RAF model investigates the possibilities of establish on-farm biogas system (different anaerobic digestion technologies proposed for different scales of farms in terms of energy requirements) according to budget and sustainability constraints to reduce the dependence on fossil fuels. The objective function of RAF (Z) is optimizing the total net income of farm (maximizing income and minimizing costs) for whole period which is considered by the analysis. The main results of this study refers to the possibility of enhancing the exploitation of the available Italian potentials of biogas production from on-farm production of energy crops and livestock manure feedstock by using the developed mathematical model RAF integrates with MAD to presents reliable reconcile between farm size, farm structure and on-farm biogas systems technologies applied to support selection, applying and operating of appropriate biogas technology at any farm under Italian conditions.

Messungen von salpetriger Säure und Eispartikeln im Nachlauf von Flugzeugen

Ziel dieser Arbeit war der Aufbau und Einsatz des Atmosphärischen chemischen Ionisations-Massenspektrometers AIMS für boden- und flugzeuggetragene Messungen von salpetriger Säure (HONO). Für das Massenspektrometer wurden eine mit Gleichspannung betriebene Gasentladungsionenquelle und ein spezielles Druckregelventil entwickelt. Während der Instrumentenvergleichskampagne FIONA (Formal Intercomparisons of Observations of Nitrous Acid) an einer Atmosphären-Simulationskammer in Valencia (Spanien) wurde AIMS für HONO kalibriert und erstmals eingesetzt. In verschiedenen Experimenten wurden HONO-Mischungsverhältnisse zwischen 100 pmol/mol und 25 nmol/mol erzeugt und mit AIMS interferenzfrei gemessen. Innerhalb der Messunsicherheit von ±20% stimmen die massenspektrometrischen Messungen gut mit den Methoden der Differenziellen Optischen Absorptions-Spektrometrie und der Long Path Absorption Photometrie überein. Die Massenspektrometrie kann somit zum schnellen und sensitiven Nachweis von HONO in verschmutzter Stadtluft und in Abgasfahnen genutzt werden.rnErste flugzeuggetragene Messungen von HONO mit AIMS wurden 2011 bei der Messkampagne CONCERT (Contrail and Cirrus Experiment) auf dem DLR Forschungsflugzeug Falcon durchgeführt. Hierbei konnte eine Nachweisgrenze von < 10 pmol/mol (3σ, 1s) erreicht werden. Bei Verfolgungsflügen wurden im jungen Abgasstrahl von Passagierflugzeugen molare HONO zu Stickoxid-Verhältnisse (HONO/NO) von 2.0 bis 2.5% gemessen. HONO wird im Triebwerk durch die Reaktion von NO mit OH gebildet. Ein gemessener abnehmender Trend der HONO/NO Verhältnisse mit zunehmendem Stickoxid-Emissionsindex wurde bestätigt und weist auf eine OH Limitierung im jungen Abgasstrahl hin.rnNeben den massenspektrometrischen Messungen wurden Flugzeugmessungen der Partikelsonde Forward Scattering Spectrometer Probe FSSP-300 in jungen Kondensstreifen ausgewertet und analysiert. Aus den gemessenen Partikelgrößenverteilungen wurden Extinktions- und optische Tiefe-Verteilungen abgeleitet und für die Untersuchung verschiedener wissenschaftlicher Fragestellungen, z.B. bezüglich der Partikelform in jungen Kondensstreifen und ihrer Klimawirkung, zur Verfügung gestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss des Flugzeug- und Triebwerktyps auf mikrophysikalische und optische Eigenschaften von Kondensstreifen untersucht. Unter ähnlichen meteorologischen Bedingungen bezüglich Feuchte, Temperatur und stabiler thermischer Schichtung wurden 2 Minuten alte Kondensstreifen der Passagierflugzeuge vom Typ A319-111, A340-311 und A380-841 verglichen. Im Rahmen der Messunsicherheit wurde keine Änderung des Effektivdurchmessers der Partikelgrößenverteilungen gefunden. Hingegen nehmen mit zunehmendem Flugzeuggewicht die Partikelanzahldichte (162 bis 235 cm-3), die Extinktion (2.1 bis 3.2 km-1), die Absinktiefe des Kondensstreifens (120 bis 290 m) und somit die optische Tiefe der Kondensstreifen (0.25 bis 0.94) zu. Der gemessene Trend wurde durch Vergleich mit zwei unabhängigen Kondensstreifen-Modellen bestätigt. Mit den Messungen wurde eine lineare Abhängigkeit der totalen Extinktion (Extinktion mal Querschnittsfläche des Kondensstreifens) vom Treibstoffverbrauch pro Flugstrecke gefunden und bestätigt.

Massenspektrometrische Wasserdampfmessung in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung des flugzeuggetragenen Atmosphärischen Ionisations-Massenspektrometers AIMS-H2O zur Messung von Wasserdampf in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) und erste Flugzeugmessungen mit dem Instrument. Wasserdampf beeinflusst das Klima in der UTLS aufgrund seiner Strahlungseigenschaften und agiert als wichtiger Parameter bei der Bildung von Zirruswolken und Kondensstreifen. Deshalb sind genaue Wasserdampfmessungen für das Verständnis vieler atmosphärischer Prozesse unerlässlich. Instrumentenvergleiche wie sie im SPARC Report No. 2 und dem Bericht der AUQAVIT Kampagne zusammengefasst sind, haben gezeigt, dass große Abweichungen zwischen einzelnen Methoden und Instrumenten bestehen. Diese Unsicherheiten limitieren das Verständnis des Einflusses von Wasserdampf auf die Dynamik und die Strahlungseigenschaften in der UTLS. Die in dieser Arbeit vorgestellte Entwicklung einer neuen Messmethode für Wasserdampf mit dem Massenspektrometer AIMS-H2O ist deshalb auf die genaue Messung niedriger Wasserdampfkonzentrationen in der UTLS fokussiert. Mit AIMS H2O wird Umgebungsluft in einer neu entwickelten Gasentladungsquelle ionisiert. Durch eine Reihe von Ionen-Molekül-Reaktionen entstehen H3O+(H2O) und H3O+(H2O)2 Ionen. Diese Ionen werden genutzt, um die Wasserdampfkonzentration in der Atmosphäre zu bestimmen. Um die erforderliche hohe Genauigkeit zu erzielen, wird AIMS H2O im Flug kalibriert. In dem zu diesem Zweck aufgebauten Kalibrationsmodul wird die katalytische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff auf einer Platinoberfläche genutzt, um definierte Wasserdampfkonzentrationen für die Kalibration im Flug zu erzeugen. Bei ersten Messungen auf der Falcon während der Kampagne CONCERT 2011 konnte dabei eine Genauigkeit von 8 bis 15% für die Messung der Wasserdampfkonzentration in einem Messbereich von 0,5 bis 250 ppmv erreicht werden. Die Messfrequenz betrug 4 Hz, was einer räumlichen Auflösung von etwa 50 m entspricht. Der Vergleich der Messung des Massenspektrometers mit dem Laserhygrometer Waran zeigt eine sehr gute Übereinstimmung im Rahmen der Unsicherheiten. Anhand zweier Fallstudien werden die Messungen von AIMS H2O während CONCERT 2011 detailliert analysiert. In der ersten Studie werden zwei Flüge in eine stratosphärische Intrusion über Nordeuropa untersucht. In dieser Situation wurde stratosphärische Luft bis hinunter auf 6 km Höhe transportiert und war dadurch mit der Falcon erreichbar. Es konnte gezeigt werden, dass AIMS-H2O sehr gut für die genaue Messung niedriger Wasserdampfkonzentrationen, in diesem Fall bis etwa 3,5 ppmv, geeignet ist. Der Vergleich der Messung mit Analysen des ECMWF Integrated Forecast Systems zeigt eine gute Übereinstimmung der gemessenen Wasserdampfstrukturen mit der dynamischen Tropopause. Unterschiede tauchen dagegen beim Vergleich der Wasserdampfkonzentrationen in der unteren Stratosphäre auf. Hier prognostiziert das Modell deutlich höhere Feuchten. Die zweite Fallstudie beschäftigt sich mit der Verteilung der relativen Feuchte in jungen Kondensstreifen im Vergleich zu ihrer direkten Umgebung. Dabei wurde für drei Messsequenzen im Abgasstrahl von Flugzeugen beobachtet, dass die relative Feuchte innerhalb des Kondensstreifens im Vergleich zur Umgebung sowohl bei unter- als auch übersättigten Umgebungsbedingungen in Richtung Sättigung verschoben ist. Die hohe Anzahl an Eispartikeln und die damit verbundene große Eisoberfläche in jungen Kondensstreifen führt also zu einer schnellen Relaxation von Gasphase und Eis in Richtung Gleichgewicht. In der Zukunft soll AIMS-H2O auch auf HALO für die genaue Messung von Wasserdampf bei ML-CIRRUS und weiteren Kampagnen eingesetzt werden.

Design and prototyping of electronic PCBs for the study of the atmosphere in harsh environmental conditions

Progettazione, test e creazione di schede elettroniche per lo studio dell'atmosfera in condizioni ambientali difficili.

Image quality and dose evaluation of filtered back projection versus iterative reconstruction algorithm in multislice computed tomography.

Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso il servizio di Fisica Sanitaria del Policlinico Sant'Orsola-Malpighi di Bologna. Lo studio si è concentrato sul confronto tra le tecniche di ricostruzione standard (Filtered Back Projection, FBP) e quelle iterative in Tomografia Computerizzata. Il lavoro è stato diviso in due parti: nella prima è stata analizzata la qualità delle immagini acquisite con una CT multislice (iCT 128, sistema Philips) utilizzando sia l'algoritmo FBP sia quello iterativo (nel nostro caso iDose4). Per valutare la qualità delle immagini sono stati analizzati i seguenti parametri: il Noise Power Spectrum (NPS), la Modulation Transfer Function (MTF) e il rapporto contrasto-rumore (CNR). Le prime due grandezze sono state studiate effettuando misure su un fantoccio fornito dalla ditta costruttrice, che simulava la parte body e la parte head, con due cilindri di 32 e 20 cm rispettivamente. Le misure confermano la riduzione del rumore ma in maniera differente per i diversi filtri di convoluzione utilizzati. Lo studio dell'MTF invece ha rivelato che l'utilizzo delle tecniche standard e iterative non cambia la risoluzione spaziale; infatti gli andamenti ottenuti sono perfettamente identici (a parte le differenze intrinseche nei filtri di convoluzione), a differenza di quanto dichiarato dalla ditta. Per l'analisi del CNR sono stati utilizzati due fantocci; il primo, chiamato Catphan 600 è il fantoccio utilizzato per caratterizzare i sistemi CT. Il secondo, chiamato Cirs 061 ha al suo interno degli inserti che simulano la presenza di lesioni con densità tipiche del distretto addominale. Lo studio effettuato ha evidenziato che, per entrambi i fantocci, il rapporto contrasto-rumore aumenta se si utilizza la tecnica di ricostruzione iterativa. La seconda parte del lavoro di tesi è stata quella di effettuare una valutazione della riduzione della dose prendendo in considerazione diversi protocolli utilizzati nella pratica clinica, si sono analizzati un alto numero di esami e si sono calcolati i valori medi di CTDI e DLP su un campione di esame con FBP e con iDose4. I risultati mostrano che i valori ricavati con l'utilizzo dell'algoritmo iterativo sono al di sotto dei valori DLR nazionali di riferimento e di quelli che non usano i sistemi iterativi.

Wound stimulation by growth-arrested human keratinocytes and fibroblasts: HP802-247, a new-generation allogeneic tissue engineering product

HP802-247 is a new-generation, allogeneic tissue engineering product consisting of growth-arrested, human keratinocytes (K) and fibroblasts (F) delivered in a fibrin matrix by a spray device.

Everolimus augments the effects of sorafenib in a syngeneic orthotopic model of hepatocellular carcinoma

Sorafenib targets the Raf/mitogen-activated protein kinase, VEGF, and platelet-derived growth factor pathways and prolongs survival patients in advanced hepatocellular carcinoma (HCC). Everolimus inhibits the mammalian target of rapamycin, a kinase overactive in HCC. To investigate whether the antitumor effects of these agents are additive, we compared a combined and sequential treatment regimen of everolimus and sorafenib with monotherapy. After hepatic implantation of Morris Hepatoma (MH) cells, rats were randomly allocated to everolimus (5 mg/kg, 2×/week), sorafenib (7.5 mg/kg/d), combined everolimus and sorafenib, sequential sorafenib (2 weeks) then everolimus (3 weeks), or control groups. MRI quantified tumor volumes. Erk1/2, 4E-BP1, and their phosphorylated forms were quantified by immunoblotting. Angiogenesis was assessed in vitro by aortic ring and tube formation assays, and in vivo with Vegf-a mRNA and vascular casts. After 35 days, tumor volumes were reduced by 60%, 85%, and 55%, relative to controls, in everolimus, the combination, and sequential groups, respectively (P < 0.01). Survival was longest in the combination group (P < 0.001). Phosphorylation of 4E-BP1 and Erk1/2 decreased after everolimus and sorafenib, respectively. Angiogenesis decreased after all treatments (P < 0.05), although sorafenib increased Vegf-a mRNA in liver tumors. Vessel sprouting was abundant in control tumors, lower after sorafenib, and absent after the combination. Intussusceptive angiogenic transluminal pillars failed to coalesce after the combination. Combined treatment with everolimus and sorafenib exerts a stronger antitumoral effect on MH tumors than monotherapy. Everolimus retains antitumoral properties when administered sequentially after sorafenib. This supports the clinical use of everolimus in HCC, both in combination with sorafenib or after sorafenib.

Effect of sorafenib on murine liver regeneration

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a common cause of cancer-related death. Sorafenib prolongs survival of patients with advanced disease and is approved for the systemic treatment of unresectable HCC. It possesses antiangiogenic and antiproliferative properties by way of inhibition of the receptor tyrosine kinases vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR-2) and platelet-derived growth factor receptor-beta 1/2 (PDGFR-β) and the kinase RAF. Sorafenib represents a candidate compound for adjuvant therapy in HCC patients. The aim of our study was to investigate whether sorafenib affects liver regeneration. C57BL6 mice received sorafenib orally at 30 mg/kg/day or its vehicle either for 14 days until the day before hepatectomy or starting the day after surgery or both. Animals were sacrificed 24, 72, and 120 hours after hepatectomy. Liver regeneration was calculated as a percent of initial liver weight. Bromodeoxyuridine (BrdU) incorporation and phospho-extracellular signal-regulated kinase (pERK1/2) were determined by immunohistochemistry on liver sections. VEGF-A, PDGF-BB, and hepatocyte growth factor (HGF) levels were measured in liver tissue homogenates. Histological analysis of scar tissue was performed. Treatment stopped 1 day before surgery had no impact on liver regeneration. Continuous sorafenib treatment and treatment started 1 day after surgery had statistically significant effects on liver regeneration at 120 hours compared to vehicle-treated control animals (72% ± 12 versus control 88% ± 15 and 70% ± 13 versus control 86% ± 5 at 120 hours, both P ≤ 0.02). BrdU incorporation showed decreased numbers of positive nuclei in both groups receiving sorafenib after surgery. Phospho-ERK levels were reduced in sorafenib-treated animals. An increase of VEGF-A levels was observed in mice receiving sorafenib. Wound-healing complications were observed in animals receiving sorafenib after surgery and confirmed on histological sections. CONCLUSION: This preclinical study shows that sorafenib did not impact on liver regeneration when ceased before surgery; however, administration after hepatectomy affected late liver regeneration.

Interaction of the receptor FGFRL1 with the negative regulator Spred1

FGFRL1 is a member of the fibroblast growth factor receptor family. It plays an essential role during branching morphogenesis of the metanephric kidneys, as mice with a targeted deletion of the Fgfrl1 gene show severe kidney dysplasia. Here we used the yeast two-hybrid system to demonstrate that FGFRL1 binds with its C-terminal, histidine-rich domain to Spred1 and to other proteins of the Sprouty/Spred family. Members of this family are known to act as negative regulators of the Ras/Raf/Erk signaling pathway. Truncation experiments further showed that FGFRL1 interacts with the SPR domain of Spred1, a domain that is shared by all members of the Sprouty/Spred family. The interaction could be verified by coprecipitation of the interaction partners from solution and by codistribution at the cell membrane of COS1 and HEK293 cells. Interestingly, Spred1 increased the retention time of FGFRL1 at the plasma membrane where the receptor might interact with ligands. FGFRL1 and members of the Sprouty/Spred family belong to the FGF synexpression group, which also includes FGF3, FGF8, Sef and Isthmin. It is conceivable that FGFRL1, Sef and some Sprouty/Spred proteins work in concert to control growth factor signaling during branching morphogenesis of the kidneys and other organs.

Patterns of molecular response to and relapse after combination of sorafenib, idarubicin, and cytarabine in patients with FLT3 mutant acute myeloid leukemia

BACKGROUND: FMS-like tyrosine kinase 3 (FLT3) is a class III receptor tyrosine kinase involved in hematopoietic progenitor cell development. Mutations of FLT3 have been reported in about a third of patients with acute myeloid leukemia (AML), and inhibitors of FLT3 are of clinical interest. Sorafenib is an orally active multikinase inhibitor with potent activity against FLT3 and the Raf/ERK/MEK kinase pathway. METHODS: We studied the patterns of molecular response and relapse in 18 patients with mutated FLT3 treated with the combination of sorafenib, idarubicin, and cytarabine. RESULTS: The median follow-up was 9 months. Sixteen patients achieved complete remission (CR), and the other 2 patients achieved CR but lacked platelet recovery for an overall response rate of 100%. Ten patients had their FLT3-mutated clone eradicated, with 6 patients who showed some residual FLT3-mutated cells, and 2 patients who showed persistent FLT3-mutated cells. The elimination of FLT3-mutated population at the time of morphologic CR, however, was not predictive of relapse. After a median follow-up of 9 months (range, 1-16 months), 10 (55%) patients had relapsed, with a median CR duration of 8.8 months (range, 1-9.5 months). By DNA sequencing, there was no evidence of an acquired FLT3 point mutation at the time of relapse in 7 patients tested, which suggested the presence of other mechanisms of sorafenib resistance. CONCLUSION: Sorafenib, combined with chemotherapy, is effective in attaining CR, but relapses still occur.

Epidermal growth factor receptor, phosphatidylinositol-3-kinase catalytic subunit/PTEN, and KRAS/NRAS/BRAF in primary resected esophageal adenocarcinomas: loss of PTEN is associated with worse clinical outcome

Alterations of the epidermal growth factor receptor (EGFR) can be observed in a significant subset of esophageal adenocarcinomas (EACs), and targeted therapy against EGFR may become an interesting approach for the treatment of these tumors. Mutations of KRAS, NRAS, BRAF, and phosphatidylinositol-3-kinase catalytic subunit (PIK3CA) and deregulation of PTEN expression influence the responsiveness against anti-EGFR therapy in colorectal carcinomas. We investigated the prevalence of these events in a collection of 117 primary resected EACs, correlated the findings with EGFR expression and amplification, and determined their clinicopathologic impact. KRAS mutations were detected in 4 (3%) of 117 tumors (3× G12D and 1 G12V mutation). One tumor had a PIK3CA E545K mutation. Neither NRAS nor BRAF mutations were detected. Sixteen (14%) of 117 cases were negative for PTEN expression, determined by immunohistochemistry. Loss of PTEN was observed predominantly in advanced tumor stages (P = .004). There was no association between PTEN and EGFR status. Loss of PTEN was associated with shorter overall and disease-free survival (P < .001 each) and also an independent prognostic factor in multivariate analysis (P = .015). EGFR status had no prognostic impact in this case collection. In summary, loss of PTEN can be detected in a significant subset of EAC and is associated with an aggressive phenotype. Therefore, PTEN may be useful as a prognostic biomarker. In contrast, mutations of RAS/RAF/PIK3CA appear only very rarely, if at all, in EAC. A possible predictive role of PTEN in anti-EGFR treatment warrants further investigations, whereas determination of RAS/RAF/PIK3CA mutations may only have a minor impact in this context.

THE RESONATE-AND-FIRE NEURON: TIME DEPENDENT AND FREQUENCY SELECTIVE NEURONS IN NEURAL NETWORKS

The means through which the nervous system perceives its environment is one of the most fascinating questions in contemporary science. Our endeavors to comprehend the principles of neural science provide an instance of how biological processes may inspire novel methods in mathematical modeling and engineering. The application ofmathematical models towards understanding neural signals and systems represents a vibrant field of research that has spanned over half a century. During this period, multiple approaches to neuronal modeling have been adopted, and each approach is adept at elucidating a specific aspect of nervous system function. Thus while bio-physical models have strived to comprehend the dynamics of actual physical processes occurring within a nerve cell, the phenomenological approach has conceived models that relate the ionic properties of nerve cells to transitions in neural activity. Further-more, the field of neural networks has endeavored to explore how distributed parallel processing systems may become capable of storing memory. Through this project, we strive to explore how some of the insights gained from biophysical neuronal modeling may be incorporated within the field of neural net-works. We specifically study the capabilities of a simple neural model, the Resonate-and-Fire (RAF) neuron, whose derivation is inspired by biophysical neural modeling. While reflecting further biological plausibility, the RAF neuron is also analytically tractable, and thus may be implemented within neural networks. In the following thesis, we provide a brief overview of the different approaches that have been adopted towards comprehending the properties of nerve cells, along with the framework under which our specific neuron model relates to the field of neuronal modeling. Subsequently, we explore some of the time-dependent neurocomputational capabilities of the RAF neuron, and we utilize the model to classify logic gates, and solve the classic XOR problem. Finally we explore how the resonate-and-fire neuron may be implemented within neural networks, and how such a network could be adapted through the temporal backpropagation algorithm.