Short Report:Engraftment of T-cell-depleted allogeneic haematopoietic stem cells using a reduced intensity conditioning regimen

Graft-versus-host disease (GVHD) remains a significant complication in patients undergoing allogeneic stem cell transplantation (SCT) using a reduced intensity conditioning regimen. Although T-cell depletion (TCD) reduces the risk of GVHD after a myeloablative conditioning regimen, it is associated with an increased risk of graft failure. We have therefore examined whether TCD compromises engraftment using a fludarabine-based conditioning regimen. Fifteen patients have been transplanted using such a regimen of whom 13 underwent ex vivo TCD. All but one patient demonstrated durable engraftment and no patient receiving a TCD product developed severe GVHD. Thus, TCD may play a role in GvHD prophylaxis using such regimens.

Identification of Small Signal Oscillation Mode Parameters from Simulated and Actual PMU Ringdown Data

This paper presents the practical use of Prony Analysis to identify small signal oscillation mode parameters from simulated and actual phasor measurement unit (PMU) ringdown data. A well-known two-area four-machine power system was considered as a study case while the latest PMU ringdown data were collected from a double circuit 275 kV main interconnector on the Irish power system. The eigenvalue analysis and power spectral density were also conducted for the purpose of comparison. The capability of Prony Analysis to identify the mode parameters from three different types of simulated PMU ringdown data has been shown successfully. Furthermore, the results indicate that the Irish power system has dominant frequency modes at different frequencies. However, each mode has good system damping.

Increasing the TRL of an L band Retrodirective array for Type Approved SATCOM applications

Retrodirective, self-steering, antennas have the advantage of being able to automatically return a signal back in the direction along from which it originated. The tracking is real time and is carried out in the analogue domain which results in simple circuits which can be accommodated, planar-form, behind the antenna elements. The main objective of this paper is to detail the continuation of the work on L band retrodirective antennas which has the ambition of increasing the TRL such that a minimal viable product can be produced, suitable for type approval as an L band SATCOM user terminal. The focus will be the technical challenges that have arisen as the retrodirective antenna is moved up the TRL chain. Some of these aspects include the ability to track very weak modulated signals (S/N tending to 0dB), TX/RX filter and duplexer specifications, PA and LNA considerations. The resultant retrodirective architecture will be compared against typical specifications of L band satellite ground terminals, showing that the retrodirective antenna offers a simple and effective real time tracking antenna architecture.

Signal Reliability Improvement Using Selection Combining Based Macro-Diversity for Off-Body Communications At 868 MHz

This paper investigates the potential improvement in signal reliability for outdoor short-range off-body communications channels at 868 MHz using the macro-diversity offered by multiple co-located base stations. In this study, ten identical hypothetical base stations were positioned equidistantly around the perimeter of a rectangle of length 6.67 m and width 3.3 m. A body worn node was placed on the central chest region of an adult male. Five scenarios, each considering different user trajectories, were then analyzed to test the efficacy of using macro-diversity when the desired link is subject to shadowing caused by the human body. A number of selection combining based macro-diversity configurations consisting of four and then ten base stations were considered. It was found that using a macro-diversity system consisting of four base stations (or equivalently signal branches), a maximum diversity gain of 22.5 dB could be obtained while implementing a 10-base station setup this figure could be improved to 25.2 dB.

Signal Reception Characteristics in the Proximity of Alice and Bob for Secure Indoor Peer-to-Peer Communications At 2.45 GHz

Mutual variation of the received signal which occurs as a consequence of the channel reciprocity property has recently been proposed as a viable method for secret key generation. However, this cannot be strictly maintained in practice as the property is applicable only in the absence of interference. To ensure the propagation defined key remains secret, one requirement is that there remain high degrees of uncertainty between the legitimate users channel response and that of any eavesdropper's. In this paper, we investigate whether such de-correlation occurs for an indoor point-to-point link at 2.45 GHz. This is achieved by computing the localized correlation coefficient between the simultaneous channel response measured by the legitimate users and that of multiple distributed eavesdroppers for static and dynamic scenarios.

Real-Time Channel Model Selection Using Windowed Received Signal Strength Measurements

This paper investigates the potential for using the windowed variance of the received signal strength to select from a set of predetermined channel models for a wireless ranging or localization system. An 868 MHz based measurement system was used to characterize the received signal strength (RSS) of the off-body link formed between two wireless nodes attached to either side of a human thorax and six base stations situated in the local surroundings.

Specific role of neuronal nitric-oxide synthase when tethered to the plasma membrane calcium pump in regulating the beta-adrenergic signal in the myocardium

The cardiac neuronal nitric-oxide synthase (nNOS) has been described as a modulator of cardiac contractility. We have demonstrated previously that isoform 4b of the sarcolemmal calcium pump (PMCA4b) binds to nNOS in the heart and that this complex regulates beta-adrenergic signal transmission in vivo. Here, we investigated whether the nNOS-PMCA4b complex serves as a specific signaling modulator in the heart. PMCA4b transgenic mice (PMCA4b-TG) showed a significant reduction in nNOS and total NOS activities as well as in cGMP levels in the heart compared with their wild type (WT) littermates. In contrast, PMCA4b-TG hearts showed an elevation in cAMP levels compared with the WT. Adult cardiomyocytes isolated from PMCA4b-TG mice demonstrated a 3-fold increase in Ser(16) phospholamban (PLB) phosphorylation as well as Ser(22) and Ser(23) cardiac troponin I (cTnI) phosphorylation at base line compared with the WT. In addition, the relative induction of PLB phosphorylation and cTnI phosphorylation following isoproterenol treatment was severely reduced in PMCA4b-TG myocytes, explaining the blunted physiological response to the beta-adrenergic stimulation. In keeping with the data from the transgenic animals, neonatal rat cardiomyocytes overexpressing PMCA4b showed a significant reduction in nitric oxide and cGMP levels. This was accompanied by an increase in cAMP levels, which led to an increase in both PLB and cTnI phosphorylation at base line. Elevated cAMP levels were likely due to the modulation of cardiac phosphodiesterase, which determined the balance between cGMP and cAMP following PMCA4b overexpression. In conclusion, these results showed that the nNOS-PMCA4b complex regulates contractility via cAMP and phosphorylation of both PLB and cTnI.

Passive Intermodulation in Distributed Circuits with Cascaded Discrete Nonlinearities

The principle aspects of passive intermodulation (PIM) characterisation in distributed printed circuits with cascaded lumped nonlinearities are presented. Mechanisms of PIM generations have been investigated experimentally and modelled using the formalism of X-parameters. The devised equivalent circuit models are applied to the analysis of microstrip lines with distributed and cascaded lumped sources of nonlinearity. The dynamic measurements have revealed that PIM generation rates in straight and meandered microstrip lines differ and significantly deviate from those expected for the respective discrete sources of nonlinearity. The obtained results indicate that multiple physical sources of nonlinearity contribute to PIM generation in printed circuits. Finally, it is demonstrated that the electrical discontinuities can have significant effect on the overall PIM response of the distributed passive circuits and cause PIM product leakage and parasitic coupling between isolated circuit elements.

On Passive Intermodulation Test of Analog and Digital Systems

This paper presents initial results of evaluating suitability of the conventional two-tone CW passive intermodulation (PIM) test for characterization of modulated signal distortion by passive nonlinearities in base station antennas and RF front-end. A comprehensive analysis of analog and digitally modulated waveforms in the transmission lines with weak distributed nonlinearity has been performed using the harmonic balance analysis and X-parameters in Advanced Design System (ADS) simulator. The nonlinear distortion metrics used in the conventional two-tone CW PIM test have been compared with the respective spectral metrics applied to the modulated waveforms, such as adjacent channel power ratio (ACPR) and error vector magnitude (EVM). It is shown that the results of two-tone CW PIM tests are consistent with the metrics used for assessment of signal integrity of both analog and digitally modulated waveforms.

A BRCA1 deficient, NFκB driven immune signal predicts good outcome in triple negative breast cancer

Triple negative (TNBCs) and the closely related Basal-like (BLBCs) breast cancers are a loosely defined collection of cancers with poor clinical outcomes. Both show strong similarities with BRCA1-mutant breast cancers and BRCA1 dysfunction, or 'BRCAness', is observed in a large proportion of sporadic BLBCs. BRCA1 expression and function has been shown in vitro to modulate responses to radiation and chemotherapy. Exploitation of this knowledge in the treatment of BRCA1-mutant patients has had varying degrees of success. This reflects the significant problem of accurately detecting those patients with BRCA1 dysfunction. Moreover, not all BRCA1 mutations/loss of function result in the same histology/pathology or indeed have similar effects in modulating therapeutic responses. Given the poor clinical outcomes and lack of targeted therapy for these subtypes, a better understanding of the biology underlying these diseases is required in order to develop novel therapeutic strategies.We have discovered a consistent NFκB hyperactivity associated with BRCA1 dysfunction as a consequence of increased Reactive Oxygen Species (ROS). This biology is found in a subset of BRCA1-mutant and triple negative breast cancer cases and confers good outcome. The increased NFκB signalling results in an anti-tumour microenvironment which may allow CD8+ cytotoxic T cells to suppress tumour progression. However, tumours lacking this NFκB-driven biology have a more tumour-promoting environment and so are associated with poorer prognosis. Tumour-derived gene expression data and cell line models imply that these tumours may benefit from alternative treatment strategies such as reprogramming the microenvironment and targeting the IGF and AR signalling pathways.

Inexact-aware architecture design for ultra-low power bio-signal analysis

This study introduces an inexact, but ultra-low power, computing architecture devoted to the embedded analysis of bio-signals. The platform operates at extremely low voltage supply levels to minimise energy consumption. In this scenario, the reliability of static RAM (SRAM) memories cannot be guaranteed when using conventional 6-transistor implementations. While error correction codes and dedicated SRAM implementations can ensure correct operations in this near-threshold regime, they incur in significant area and energy overheads, and should therefore be employed judiciously. Herein, the authors propose a novel scheme to design inexact computing architectures that selectively protects memory regions based on their significance, i.e. their impact on the end-to-end quality of service, as dictated by the bio-signal application characteristics. The authors illustrate their scheme on an industrial benchmark application performing the power spectrum analysis of electrocardiograms. Experimental evidence showcases that a significance-based memory protection approach leads to a small degradation in the output quality with respect to an exact implementation, while resulting in substantial energy gains, both in the memory and the processing subsystem.

Heterogeneous error-resilient scheme for spectral analysis in ultra-low power wearable electrocardiogram devices

Wearable devices performing advanced bio-signal analysis algorithms are aimed to foster a revolution in healthcare provision of chronic cardiac diseases. In this context, energy efficiency is of paramount importance, as long-term monitoring must be ensured while relying on a tiny power source. Operating at a scaled supply voltage, just above the threshold voltage, effectively helps in saving substantial energy, but it makes circuits, and especially memories, more prone to errors, threatening the correct execution of algorithms. The use of error detection and correction codes may help to protect the entire memory content, however it incurs in large area and energy overheads which may not be compatible with the tight energy budgets of wearable systems. To cope with this challenge, in this paper we propose to limit the overhead of traditional schemes by selectively detecting and correcting errors only in data highly impacting the end-to-end quality of service of ultra-low power wearable electrocardiogram (ECG) devices. This partition adopts the protection of either significant words or significant bits of each data element, according to the application characteristics (statistical properties of the data in the application buffers), and its impact in determining the output. The proposed heterogeneous error protection scheme in real ECG signals allows substantial energy savings (11% in wearable devices) compared to state-of-the-art approaches, like ECC, in which the whole memory is protected against errors. At the same time, it also results in negligible output quality degradation in the evaluated power spectrum analysis application of ECG signals.

Phytochelatin signal tranduction and cadmium chelation in plants

As plantas utilizam diversas estratégias de sinalização para reconhecer e responder aos stresses ambientais. A maioria das vias de transdução de sinais partilham um sinal genérico, normalmente a modulação dos níveis intracelulares de Ca2+. Esta por sua vez pode iniciar uma cascata de fosforilação proteica que finalmente afecta as proteínas directamente envolvidas na protecção celular ou culmina em factores de transcrição que vão determinar a resposta fisiológica ao stresse. A percepção destes sinais e a compreensão de como estes podem activar as respostas adaptativas são factores-chave para a tolerância das plantas a stresses abióticos. Um dos principais stresses abóticos que restrigem o crescimento das plantas é a presença de metais pesados. A produção de fitoquelatinas e a subsequente quelação dos metais é o mecanismo mais conhecido de tolerância ao stresse metálico em plantas. Fitoquelatinas (PCs) são péptidos com grupos tiol que são sintetizados através da transpeptidação da glutationa (GSH), pela acção da enzima fitoquelatina sintase (PCS). No entanto, até ao momento, as vias de sinalização que levam à síntese de fitoquelatinas e à percepção do stresse metálico são pouco compreendidas. Dentro deste contexto, o presente trabalho foi elaborado com o intuito de elucidar a via de sinalização através da qual o cádmio é detectado pelas células vegetais e induz a síntese de PCs. Quase todos, os estudos de stresses abióticos em plantas apontam para o facto de a sua sinalização se basear nos mesmos tipos de sinais moleculares, nomeadamente a sinalização por cálcio, a fosforilação proteica e a indução de espécies reactivas de oxigénio (ROS). Trabalhos recentes sugerem que a sinalização de PCs poderá envolver todos estes parâmetros. Assim, uma primeira abordagem foi efectuada para compreender a síntese de PCs na espécie Arabidopsis thaliana, através da monitorizaçção da actividade de enzimas relacionadas, a γ-EC sintetase, GSH sintetase e a PC sintase (PCS), assim como o tempo necessário para o elongamento das PCs e a sua acumulação. Seguidamente, ao longo deste processo foi analisada a expressão de sinais específicos, associados com sinais de cálcio, fosforilação proteica e sinalização por ROS. A importância destes factores na síntese de PCs foi também avaliada através do uso de moduladores farmacológicos de cálcio e fosfatases proteicas e também pela indução de stresse oxidativo. Os resultados demonstraram novos dados sobre o papel do cálcio e da fosforilação proteica na produção de PCs e na síntese de GSH, revelando que a actvidade da PCS é regulada por fosforilação e que a sinalização de cálcio pode mediar a síntese de GSH. O envolvimento da sinalização de ROS na síntese de GSH, atráves de crosstalk com a sinalização de cálcio também foi proposta. Assim, os resultados aqui apresentados descrevem uma possível via de sinalização de cádmio nas plantas e da indução de fitoquelatinas. Este trabalho poderá ser portanto muito útil na implementação de novas metodologias de agricultura sustentável e práticas de fitorremediação em solos contaminados com metais pesados.

Projecto de receptores integrados de banda larga

O presente trabalho tem como objectivo o estudo e projecto de receptores optimizados para sistemas de comunicações por fibra óptica de muito alto débito (10Gb/s e 40Gb/s), com a capacidade integrada de compensação adaptativa pós-detecção da distorção originada pela característica de dispersão cromática e de polarização do canal óptico. O capítulo 1 detalha o âmbito de aplicabilidade destes receptores em sistemas de comunicações ópticas com multiplexagem no comprimento de onda (WDM) actuais. O capítulo apresenta ainda os objectivos e principais contribuições desta tese. O capítulo 2 detalha o projecto de um amplificador pós-detecção adequado para sistemas de comunicação ópticos com taxa de transmissão de 10Gb/s. São discutidas as topologias mais adequadas para amplificadores pós detecção e apresentados os critérios que ditaram a escolha da topologia de transimpedância bem como as condições que permitem optimizar o seu desempenho em termos de largura de banda, ganho e ruído. Para além disso são abordados aspectos relacionados com a implementação física em tecnologia monolítica de microondas (MMIC), focando em particular o impacto destes no desempenho do circuito, como é o caso do efeito dos componentes extrínsecos ao circuito monolítico, em particular as ligações por fio condutor do monólito ao circuito externo. Este amplificador foi projectado e produzido em tecnologia pHEMT de Arsenieto de Gálio e implementado em tecnologia MMIC. O protótipo produzido foi caracterizado na fábrica, ainda na bolacha em que foi produzido (on-wafer) tendo sido obtidos dados de caracterização de 80 circuitos protótipo. Estes foram comparados com resultados de simulação e com desempenho do protótipo montado num veículo de teste. O capítulo 3 apresenta o projecto de dois compensadores eléctricos ajustáveis com a capacidade de mitigar os efeitos da dispersão cromática e da dispersão de polarização em sistemas ópticos com débito binário de 10Gb/s e 40Gb/s, com modulação em banda lateral dupla e banda lateral única. Duas topologias possíveis para este tipo de compensadores (a topologia Feed-Forward Equalizer e a topologia Decision Feedback Equaliser) são apresentadas e comparadas. A topologia Feed-Forward Equaliser que serviu de base para a implementação dos compensadores apresentados é analisada com mais detalhe sendo propostas alterações que permitem a sua implementação prática. O capítulo apresenta em detalhe a forma como estes compensadores foram implementados como circuitos distribuídos em tecnologia MMIC sendo propostas duas formas de implementar as células de ganho variável: com recurso à configuração cascode ou com recurso à configuração célula de Gilbert. São ainda apresentados resultados de simulação e experimentais (dos protótipos produzidos) que permitem tirar algumas conclusões sobre o desempenho das células de ganho com as duas configurações distintas. Por fim, o capítulo inclui ainda resultados de desempenho dos compensadores testados como compensadores de um sinal eléctrico afectado de distorção. No capítulo 4 é feita uma análise do impacto da modulação em banda lateral dupla (BLD) em comparação com a modulação em banda lateral única (BLU) num sistema óptico afectado de dispersão cromática e de polarização. Mostra-se que com modulação em BLU, como não há batimento entre portadoras das duas bandas laterais em consequência do processo quadrático de detecção e há preservação da informação da distorção cromática do canal (na fase do sinal), o uso deste tipo de modulação em sistemas de comunicação óptica permite maior tolerância à dispersão cromática e os compensadores eléctricos são muito mais eficientes. O capítulo apresenta ainda resultados de teste dos compensadores desenvolvidos em cenários experimentais de laboratório representativos de sistemas ópticos a 10Gb/s e 40Gb/s. Os resultados permitem comparar o desempenho destes cenários sem e com compensação eléctrica optimizada, para os casos de modulação em BLU e em BLD, e considerando ainda os efeitos da dispersão na velocidade de grupo e do atraso de grupo diferencial. Mostra-se que a modulação BLU em conjunto com compensação adaptativa eléctrica permite um desempenho muito superior á modulação em BLD largamente utilizada nos sistemas de comunicações actuais. Por fim o capítulo 5 sintetiza e apresenta as principais conclusões deste trabalho.

Optical processing devices and techniques for next generation optical networks

Este trabalho surge do interesse em substituir os nós de rede óptica baseados maioritariamente em electrónica por nós de rede baseados em tecnologia óptica. Espera-se que a tecnologia óptica permita maiores débitos binários na rede, maior transparência e maior eficiência através de novos paradigmas de comutação. Segundo esta visão, utilizou-se o MZI-SOA, um dispositivo semicondutor integrado hibridamente, para realizar funcionalidades de processamento óptico de sinal necessárias em nós de redes ópticas de nova geração. Nas novas redes ópticas são utilizados formatos de modulação avançados, com gestão da fase, pelo que foi estudado experimentalmente e por simulação o impacto da utilização destes formatos no desempenho do MZI-SOA na conversão de comprimento de onda e formato, em várias condições de operação. Foram derivadas regras de utilização para funcionamento óptimo. Foi também estudado o impacto da forma dos pulsos do sinal no desempenho do dispositivo. De seguida, o MZI-SOA foi utilizado para realizar funcionalidades temporais ao nível do bit e do pacote. Foi investigada a operação de um conversor de multiplexagem por divisão no comprimento de onda para multiplexagem por divisão temporal óptica, experimentalmente e por simulação, e de um compressor e descompressor de pacotes, por simulação. Para este último, foi investigada a operação com o MZI-SOA baseado em amplificadores ópticos de semicondutor com geometria de poço quântico e ponto quântico. Foi também realizado experimentalmente um ermutador de intervalos temporais que explora o MZI-SOA como conversor de comprimento de onda e usa um banco de linhas de atraso ópticas para introduzir no sinal um atraso seleccionável. Por fim, foi estudado analiticamente, experimentalmente e por simulação o impacto de diafonia em redes ópticas em diversas situações. Extendeu-se um modelo analítico de cálculo de desempenho para contemplar sinais distorcidos e afectados por diafonia. Estudou-se o caso de sinais muito filtrados e afectados por diafonia e mostrou-se que, para determinar correctamente as penalidades que ocorrem, ambos os efeitos devem ser considerados simultaneamente e não em separado. Foi estudada a escalabilidade limitada por diafonia de um comutador de intervalos temporais baseado em MZI-SOA a operar como comutador espacial. Mostrou-se também que sinais afectados fortemente por não-linearidades podem causar penalidades de diafonia mais elevadas do que sinais não afectados por não-linearidades. Neste trabalho foi demonstrado que o MZI-SOA permite construir vários e pertinentes circuitos ópticos, funcionando como bloco fundamental de construção, tendo sido o seu desempenho analisado, desde o nível de componente até ao nível de sistema. Tendo em conta as vantagens e desvantagens do MZI-SOA e os desenvolvimentos recentes de outras tecnologias, foram sugeridos tópicos de investigação com o intuito de evoluir para as redes ópticas de nova geração.