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Aaron Beller

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Recent Submissions

Open Access
Function of mechanosensitive ion channel Piezo in epithelial morphodynamics
(2026-02-11) Wang, Qiyan; Großhans, Jörg; Borchers, Annette
--Coordinated cell dynamics is pivotal for epithelial morphogenesis. Epithelial morphogenetic events, such as cell shape change, will invariably produce mechanical forces, which neighboring cells can sense and respond to. The cadherin-catenin complex bridges neighboring cells in cortices and allows for force transmission within the supracellular actomyosin networks. These mechanical signals can be decoded by cells into various biochemical signals through mechanotransduction, in which mechanosensitive ion channels play critical roles. So far, how and what role mechanosensitive ion channels come into play for the coordination in morphogenesis have remained ambiguous. Piezo channels, as the most well-characterized mechanosensor in mammals, are involved in a wide range of mechanotransductive processes. Thus, I hypothesize that Piezo can sense the mechanical force and may play a role in establishing coordinated cell dynamics in epithelia. --The amnioserosa (AS) is a squamous epithelium located on the dorsal side of the Drosophila embryo, which is exquisitely accessible for live imaging. During the elliptical stage that is after the germband retraction and before the initiation of dorsal closure, AS cells exhibit active oscillations of apical cell area, while the overall shape and area of the tissue remain relatively constant. AS cells thus have become the ideal model system to investigate the cell dynamics and cell-cell coordination. --In this study, I demonstrate that Drosophila ortholog Piezo is expressed in AS cells and most importantly mediates the coordination of cell dynamics in the AS tissue. Particularly, Piezo promotes isotropic cell shapes and synchronized oscillations of neighboring cell area, thus leading a synchronization dominant pattern on the tissue scale. Such a function is supported by the phenotype in Piezo mutants, in which anti-synchronized cell pairs are overrepresented. To understand the mechanisms underlying the altered mechanical coupling, I conducted laser ablation assay and detected similar junction tension along the axial and lateral axis in WT but reduced lateral junction tension in Piezo mutants. By the modified method, I quantitatively proved the reorientation of microtubule cytoskeleton from anisotropy to isotropy in WT, which is dampened in Piezo mutants. Through the generalized workflow for cross-correlation analysis, I analyzed the myosin dynamics and found no substantial difference in the temporal coupling of myosin accumulation and apical cell area change in a group of cells between WT and Piezo mutants. --All in all, the present study reveals an unexpected function of Piezo in coordinated cell dynamics during epithelial morphogenesis.
Open Access
Differenzialdiagnostisches Potenzial von RNA-Biomarkern bei CAP, CAP bei COPD und AECOPD, sowie Einschätzung des Schweregrades der ambulant erworbenen Pneumonie
(2026-02-27) Veeger, Pia-Marie; Schmeck, Bernd; Boeselt, Tobias
Akute Atemwegsinfektionen zählen weltweit zu den häufigsten Infektionskrankheiten und sind für einen großen Teil der Krankenhausaufenthalte in Deutschland verantwortlich. Bei Patient*innen mit COPD, deren Prävalenz je nach Altersgruppe in Deutschland zwischen 2 % und 16 % liegt, führen akute Atemwegsinfektionen häufig zur Exazerbation oder CAP. Die Unterscheidung zwischen CAP, AECOPD und CC ist diagnostisch mit aktuellen Mittel schwierig, hat jedoch erhebliche therapeutische und prognostische Re-levanz. In dieser explorativen Studie wurden sieben mRNAs (hsa_circ_0026579, GADD45A, BPGM, DYRK2, TAP2, CCNB1IP1 und IFIT5) hinsichtlich ihres Potenzials als Biomarker zur Differenzierung der genannten Krankheitsentitäten untersucht. Zudem wurde geprüft, ob sie Rückschlüsse auf den Schweregrad einer CAP erlauben. Neben den mRNA-Profilen wurden Blutbild, CRP, klinische Angaben sowie etablierte Scores (PSI, CURB, CRB65, GOLD I–IV, GOLD ABCD) erfasst. Insgesamt wurden 109 Personen in die Analyse eingeschlossen, deren Merkmale mit größeren nationalen Kohorten gut vergleichbar sind. Die Analyse der RNA-Profile ermöglichte eine präzisere Zuordnung der Krankheitsbilder und eine verbesserte Einschätzung des CAP-Schweregrades. Die Eignung von hsa_circ_0026579 als Biomarker für CAP, wie sie zuvor von Zhao et al. beschrieben wurde, konnte bestätigt werden. Zudem wurde GADD45A als potenzieller neuer Biomarker identifiziert. Ein direkter Zusammenhang mit Atemwegsinfektionen war bisher nicht bekannt, allerdings wird GADD45A als Stress- und Reparaturgen beschrieben, was eine protektive Funktion bei Lungenschädigung nahelegt. Eine Zuordnung des CAP-Schweregrades gelang nicht. DYRK2 zeigte in allen Erkrankungsgruppen signifikante Unterschiede zur gesunden Kontrollgruppe. Die stärkste Trennschärfe bestand zwischen AECOPD und Gesunden. Darüber hinaus ergaben sich Hinweise auf eine mögliche Eignung zur Einschätzung des CAP-Schweregrades. DYRK2 ist an der Regulation von Entzündungs- und Apoptoseprozessen beteiligt, wobei die konkreten Mechanismen im Rahmen von CAP oder AECOPD noch nicht abschließend geklärt sind. Einzig BPGM ermöglichte die Identifikation einer milderen CAP-Ausprägung. Eine erhöhte Expression könnte über Beeinflussung der Glykolyse und Serinbiosynthese eine überschießende Immunantwort modulieren und so zu einem milderen klinischen Verlauf beitragen. In der bisherigen Literatur wurden erhöhte BPGM hauptsächlich im Kontext von Sepsis beschrieben. Die untersuchten RNAs zeigten grundsätzlich Potenzial zur Identifikation von Patient*innen mit respiratorischen Infektionen. Im Vergleich zu etablierten Entzündungsmarkern war der diagnostische Zusatznutzen jedoch begrenzt. Eine zuverlässige Differenzierung zwischen den Krankheitsentitäten war auf Basis der Marker nicht möglich. Um belastbare Biomarker für die diagnostische Abgrenzung zu identifizieren, sind weiterführende Transkriptomanalysen erforderlich. Bezüglich der Einschätzung des CAP-Schweregrades erscheinen insbesondere DYRK2 und BPGM vielversprechend. Ihre Validierung in größeren, multizentrischen Studien ist notwendig, um ihren klinischen Nutzen zu bestätigen und perspektivisch eine genauere Schweregradeinteilung zu ermöglichen.
Open Access
Einfluss eines Universal- und Mehr-Schritt-Adhäsivs auf den Randspalt von Klassse-V-Restaurationen aus Keramik und Komposit nach thermischer Wechselbelastung
(2026-02-05) Stadtmüller, Alexia; Karl, Matthias; Frankenberger, Roland
Ziel der Studie: Das Universaladhäisv ScotchbondTM Universal Plus Adhesive (3MTM) und das Mehr-Schritt-Adhäsivsystem Syntac® (Ivoclar) wurden in dieser in-vitro Studie zur Befestigung von Kompositfüllungen, Kompositinlays und Keramikinlays verwendet. Das Ziel war es festzustellen, welche Kombination aus Adhäsiv und Restauration nach thermischer Wechselbelastung am wenigsten Randspaltbildung aufweist, um eine Empfehlung zur klinischen Anwendung beisteuern zu können. Material und Methoden: Mit zylindrischen Diamanten wurden 48 standardisierte Klasse-V-Kavitäten mit 4 mm Breite, 3,5 mm Höhe und 2 mm Tiefe in extrahierte dritte Molaren präpariert. Die Probenzähne wurden randomisiert in 6 Gruppen mit je 8 Kavitäten eingeteilt. In den ersten beiden Gruppen wurden Keramikinlays aus Celtra® Duo mit der CAD/CAM-Technologie von CEREC (Dentsply Sirona Inc.) hergestellt. Für die dritte und vierte Gruppe wurden Kompositinlays aus Nanohybridkomposit (Venus® Diamond Flow und Venus® Pearl, beides Kulzer GmbH) in der Kavität hergestellt. Die Gruppen 5 und 6 wurden mit direkten Kunststofffüllungen bestehend aus einer Liningschicht Venus® Diamond Flow und gefolgt von einer Schicht des hochviskösen Komposits Venus® Pearl versorgt. Als Adhäsivsystem für die Gruppen 2, 4 und 6 wurde Syntac® mit Monobond® Plus (beides Ivoclar) als Silan verwendet. ScotchbondTM Universal Plus Adhesive (SBU+) (3MTM) wurde als Universaladhäsiv für die adhäsive Befestigung in den Gruppen 1, 3 und 5 angewendet. Die Restaurationen wurden poliert und vor der thermischen Wechselbelastung abgeformt, um Replikas aus Epoxidharz herzustellen. Die Probenzähne durchliefen 10 000 Zyklen in einem Thermocycler bei 5°C und 55°C. Danach wurden neue Abformungen genommen und neue Replikas erstellt. Unter dem Rasterelektronenmikroskop wurde der Randspalt aller Replikas bei 200-facher Vergrößerung aufgenommen und im Folgenden analysiert. Ergebnisse: Vor dem Thermocycling lag in allen Gruppen ein 100 % perfekter Randschluss im Zahnschmelz vor. Im Dentin schnitten die Gruppen 5 und 6 signifikant schlechter als die Gruppen 1-4 ab. Nach dem Thermocycling waren alle Gruppenergebnisse in Bezug auf die marginale Integrität geringfügig bis signifikant schlechter im Vergleich zu den Ausgangswerten. Gruppe 1 (Keramikinlays + SBU+), dicht gefolgt von Gruppe 2 (Keramikinlays + Syntac®), erzielte im Schmelz und Dentin das beste Ergebnis ohne signifikante Abweichung vom Ausgangswert. Gruppe 3 (Kompositinlays + SBU+) und Gruppe 5 (Kompositfüllungen + SBU+) waren nach dem Thermocycling jeweils signifikant unterschiedlich zum Ausgangswert (B zu A). Nach Gruppe 4 (Kompositinlays + Syntac®) erzielte Gruppe 6 (Kompositfüllung + Syntac®) das schlechteste Ergebnis. Der Wert nach dem Thermocycling im Schmelz, sowie vor und nach dem Thermocycling im Dentin war in dieser Gruppe signifikant schlechter im Vergleich zu allen anderen Gruppen. Schlussfolgerung: Die Kombination von SBU+, dicht gefolgt von Syntac®, und dem Inlay aus zirkonoxidverstärkter Lithiumsilikatkeramik erzielt den besten Randschluss und kann bei Schmelz- und dentinbegrenzten Restaurationsrändern empfohlen werden. Es ist kein zusätzliches Silan bei der Anwendung von SBU+ mit Celtra® Duo notwendig. Bei der Versorgung eines Zahnes mit einem Kompositinlay oder einer Kompositfüllung sollte aufgrund der signifikant besseren Ergebnisse von SBU+, im Vergleich zu Syntac®, auf das Universaladhäsiv zurückgegriffen werden.
Open Access
Data-Driven Products and Processes in Transitioning Automotive Production Networks within China and Europe
(2026-02-11) Stefanov, Alexandra Cezarina; Schwabe, Julian
With the shift from combustion engines to electrification and digitization, the global automotive industry has been undergoing a greatly disruptive phase in recent years. Vehicles are increasingly evolving from hardware-centered products into software-defined, data-generating smart terminals, reshaping traditional sources of value creation and competitive advantage. Against this backdrop, this dissertation examines how digital technologies, data-driven business models, and regulatory complexity are reconfiguring global production networks (GPNs) in the automotive sector, with a particular focus on Sino-European dynamics. Building on the Global Value Chains (GVC) and Global Production Networks (GPN) frameworks, the study explores how emerging digital automotive functions, autonomous driving technologies, and collaborative data-sharing spaces transform inter-firm relationships, governance structures, and power dynamics. Three empirical case studies illustrate these developments: 1) the integration of advanced navigation systems into Chinese vehicles entering the European market, highlighting the interplay between globally transferable software and territorially embedded regulatory constraints, 2) the rise of Chinese robotaxi services as a form of disruptive innovation reshaping industry hierarchies and geopolitical dependencies, and 3) the emergence of industrial data spaces such as Catena-X as organizational responses to regulatory complexity and data sovereignty concerns. Drawing on semi-structured expert interviews supplemented by grey literature and field observations, the dissertation demonstrates how digitization and data as strategic assets are restructuring value creation, shifting governance patterns, and enabling new lead firms to challenge established incumbents. The study contributes to ongoing debates on the digitization of GVCs and GPNs and offers a refined analytical framework for understanding the reconfiguration of automotive production networks in a Sino-European context.
Open Access
Schlüsselkompetenzen im Rahmen universitärer Bildungsziele. Eine bildungstheoretische Betrachtung unter Berücksichtigung aktueller Future Skills-Konzepte.
(2025-09-29) Piesk, David Friedrich Lothar; Dippelhofer, Sebastian; Hannken-Illjes, Kati
Die vorliegende Dissertation geht der Frage nach, in welchem Verhältnis Schlüsselkompetenzen (darunter auch Future Skills-Konzepte) zu den Zielen universitärer Bildung stehen, deren Bedeutung seit den Bologna-Reformen gerade im deutschsprachigen Raum kontrovers diskutiert wird. Zwar reicht der Diskurs über Schlüsselkompetenzen inzwischen 5 Jahrzehnte bis in die 1970er Jahre zurück, doch ist deren Bildungswert (ebenso wie von Future Skills als deren Nachfolgekonzept) an Hochschulen bis heute wenig erforscht. Im Rahmen einer umfangreichen hermeneutischen Analyse bildungspolitischer Arbeitspapiere sowie wissenschaftlicher Publikationen aus der Hochschulbildungsforschung werden zentrale Begriffe wie Bildung, Kompetenz, universitäre Bildung, Schlüsselkompetenzen und Future (auch in ihrem Verhältnis zueinander) bestimmt. Auf dieser Basis wird eine humanistisch orientierte und normativ begründete Bildungstheorie entworfen, welche „wissenschaftlich reflektiertes und mündiges Handeln“ als zentrales Ziel universitärer Bildung ausweist, zu dem Schlüsselkompetenzen einen wichtigen Beitrag leisten können. Dabei bilden Bildungs- und Kompetenzbegriff keine zwingenden Gegensätze, sondern werden konstruktiv aufeinander bezogen. Die gewonnenen Erkenntnisse führen zu Implikationen für die Hochschuldidaktik, indem sie eine Stärkung der Bildungsphilosophie als richtungsweisende Disziplin neben der empirischen Forschung fordern.