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Aaron Beller

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Recent Submissions

Open Access
Diagnostik der messbaren Resterkrankung bei Akuten Myeloischen Leukämien durch Next Generation Sequencing von zirkulierender zellfreier DNA
(Philipps-Universität Marburg, 2026-01-12) Sommer, Charlotte Sophie; Mack, Elisabeth (PD Dr. med.)
Die Analyse der MRD hat bei der AML in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Unter einem MRD-Nachweis wird der Nachweis residueller leukämischer Zellen unter der mikroskopischen Nachweisgrenze von 5 % verstanden. Der Nachweis einer solchen MRD hat sich in mehreren Studien als prognostisch bedeutsam herausgestellt, sodass die MRD-Quantifizierung vermehrt in die Therapieplanung bei Patienten mit einer AML einbezogen wird. Der Nachweis erfolgt in der Regel mittels hochsensitiver molekularbiologischer Verfahren wie beispielsweise qPCR oder NGS. Der Vorteil des NGS besteht primär darin, dass das NGS ohne mutationsspezifische Reagenzien auskommt und somit eine simultane sowie schnelle Analyse multipler Gene ermöglicht. Die Grundlage für eine NGS-basierte MRD-Analyse bildet der Nachweis mindestens einer AML-assoziierten Mutation, die hinsichtlich des Verlaufs ihrer Mutationslast nachverfolgt werden kann. Neben der genomischen DNA aus leukämischen Zellen kommt dabei auch die im Blutplasma zirkulierende cfDNA infrage (Liquid Biopsy). Der Vorteil der cfDNA als Probenmaterial, insbesondere aus Patientensicht, besteht darin, dass die cfDNA über eine gering invasive periphere Blutentnahme entnommen werden kann, während die Knochenmarkpunktion einen meist schmerzhaften und risikoreicheren Eingriff darstellt. Da die cfDNA den leukämischen Zellen im Knochenmark (oder aus extramedullären Manifestationen) direkt entstammt, stellt sie dabei das gesamte molekulargenetische Profil der AML-Erkrankung dar. Im Rahmen dieser Studie sollte überprüft werden, ob sich die cfDNA als minimal-invasiv gewonnenes Probenmaterial für ein MRD-Monitoring mittels NGS eignet und den Nachweis AML-assoziierter Mutationen ermöglicht. Dazu wurden insgesamt 75 cfDNA-Proben von 29 an AML erkrankten Patienten, die am UKGM Marburg behandelt wurden, entnommen und analysiert. Die Analyse erfolgte mittels eines Targeted-Sequencing-Ansatzes auf Basis von zwei kommerziell erhältlichen Multi-Gen-Panels, die 10 bzw. 37 Hotspot-Regionen in AML-assoziierten Genen abdeckten (VariantPlex-Core-AML oder Core-Myeloid, Archer Dx). Das Mutationsspektrum in den cfDNA-Proben wurde mit den Ergebnissen der molekularbiologischen Untersuchungen, die im Rahmen der Routinediagnostik in einem externen Referenzlabor durchgeführt wurden, verglichen. Es konnte aus allen Proben ausreichend cfDNA für eine molekularbiologische Analyse isoliert werden, wobei sich keine signifikanten Unterschiede zwischen CR- und non-CR-Proben ergaben. Bei insgesamt 48 von 75 (64 %) der Proben konnte die vom Hersteller empfohlene Read-Anzahl (Core AML: 750 000; Core Myeloid: 3 Mio.) erreicht werden. Die Sensitivität stieg dabei mit zunehmender Read-Anzahl sowie mutationsspezifischer Sequenziertiefe. So konnte in 70,3 % der CR-Proben mit ausreichender Read-Anzahl, jedoch nur in 33,3 % der CR-Proben mit niedriger Read-Anzahl eine MRD-Positivität detektiert werden. Bei non-CR-Proben, bei denen die Mutationslast erwartungsgemäß höher ist, konnte auch bei niedriger Read-Anzahl in allen Proben eine MRD-Positivität nachgewiesen werden. Die Analyse der cfDNA ermöglichte den Nachweis mindestens einer bekannten Mutation in 32 von 55 (58,2 %; VAF: 0,08–78,04 %) aller cfDNA-Proben, die zu Zeitpunkten entnommen wurden, zu denen sich die Patienten nach einer alloHSCT oder nach einer Chemotherapie in einer hämatologischen CR befanden. Bei Patienten nach der alloHSCT (n = 25) konnte eine MRD-Positivität in 16 von 29 (55,1 %; VAF: 0,08–6,7 %) Proben, die zu Zeitpunkten mit normwertigem Spenderchimärismus (> 90 %) entnommen wurden, und in 6 von 6 (100 %; VAF: 0,88–63,77 %) cfDNA-Proben zu Zeitpunkten mit niedrigem Spenderchimärismus nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich auch, dass der Nachweis einer MRD mit einem verkürzten PFS im Vergleich zu Patienten mit einer MRD-Negativität einherging. Bei Patienten, die nur eine Chemotherapie als konsolidierende Therapie erhalten hatten, gelang ein MRD-Nachweis in 4 von 4 (100 %) der CR-Proben (VAF: 0,3–29,84 %) und in 4 von 4 (100 %; VAF: 8,46–100 %) der non-CR-Proben. Hierbei zeigte sich ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen der VAF in cfDNA und der VAF in Referenzproben aus pB bzw. KM (r = 0,8231, p = <0,0001 bzw. r = 0,9370, p = <0,0001). Zusätzlich zu den bekannten Mutationen ließen sich bei insgesamt acht Patienten mit einem Rezidiv im Beobachtungszeitraum nicht vorbeschriebene Mutationen nachweisen, die gegebenenfalls Ausdruck einer klonalen Evolution im Rahmen eines Rezidivgeschehens sein könnten. Zusammenfassend ist davon auszugehen, dass die MRD-Analyse in der cfDNA mittels NGS eine zuverlässige Detektion einer Rest- beziehungsweise Rezidiverkrankung unterhalb der morphologischen Sensitivitätsschwelle ermöglicht. Zusätzlich erlaubt sie bei Patienten nach alloHSCT eine differenziertere und möglicherweise prognostisch relevante Beurteilung des Remissionsstatus als die Chimärismusanalyse. Eine höhere Sequenziertiefe geht dabei anscheinend mit einer verbesserten Detektionsrate einher, sodass die Sensitivität der Untersuchung durch eine tiefere Sequenzierung zusätzlich verbessert werden kann. Ob eine Therapiesteuerung anhand der Krankheitslast in der cfDNA zu einer Verbesserung des Outcomes von AML-Patienten beitragen kann, war nicht Gegenstand dieser Arbeit. Dies sollte in weiteren Studien evaluiert werden.
Open Access
The symbiotic lignocellulose degradation in termite guts: Novel insights into main bacterial players and mechanisms, with focus on the phylum Fibrobacterota
(Philipps-Universität Marburg, 2026-01-12) Salgado, João; Brune, Andreas (Prof. Dr.)
The microbial landscape within termite guts varies across termite families. The gut microbiota of lower termites (LT) is dominated by cellulolytic flagellates that sequester wood particles in their digestive vacuoles, whereas in the flagellate-free higher termites (HT), cellulolytic activity has been attributed to fiber-associated bacteria. However, little is known about the role of individual lineages of bacteria in fiber digestion, particularly in LT. In this study, I investigated the lignocellulolytic potential of 2,223 metagenome- assembled genomes (MAGs) recovered from the gut metagenomes of 51 termite species. In the flagellate-dependent LT, cellulolytic enzymes are restricted to MAGs of Bacteroidota (Dysgonomonadaceae, Tannerellaceae, Bacteroidaceae, Azobacteroidaceae) and Spirochaetota (Breznakiellaceae) and reflect a specialization on cellodextrins, whereas their hemicellulolytic arsenal features activities on xylans and diverse heteropolymers. By contrast, in MAGs derived from flagellate-free HT, I detected cellulose-oxidizing and lignin-modifying enzymes assigned to the phyla Pseudomonadota (Burkholderiales, Pseudomonadales) and Actinomycetota (Actinomycetales, Mycobacteriales) located at the hindgut wall. Furthermore, in these termites, Spirochaetota and Fibrobacterota possess a comprehensive arsenal of exo- and endoglucanases that resembles that of LT gut flagellates, underlining they occupy this cellulolytic niche in higher termites. Previous studies into the Fibrobacterota have focused on the type species, Fibrobacter succinogenes, as well as the only genome representative from termites, Candidatus Fibromonas termitidis, and have shown these bacteria actively colonize the wood particles, creating biofilms to degrade the cellulose. I therefore investigated 111 Fibrobacterota MAGs, along with metatranscriptomes from the hindgut of wood- feeding HT, extending the knowledge of gene expression to termite groups from all families within the phylum. Our results confirm that the phylum employs a multi-protein complex involving type IX-like secretion systems, type IV pili and tonB-dependant importers to colonize the wood, coordinate the delivery of cellulases, as well as to uptake products, such as cellodextrin and metabolites. This is powered by a unique metabolism that drives a strong proton-motive force to keep fueling cellulolysis and fermentation. In the termite-symbiotic Ca. Fibromonas, similar fermentation products as the mammal-symbiotic Fibrobacter are predicted, with exception of formate. We V confirm, furthermore, this termite lineage is capable of oxygen respiration, a seemingly unique capacity within the phylum. Termite-symbiotic Chitinivibrionia, the other class within the phylum, are predicted to produce hydrogen gas, acetate and ethanol, but not formate, unlike the extreme alkaliphilic lineages represented by the sister type species Chitivibrio alkaliphilus and Chitinispirillum alkaliphilum. We discuss the different metabolic and electron transport pathways in the lineages also in light of the capacity of biosynthesis of the cofactors heme and cobalamin. The results of this study refine our concept of symbiotic digestion of lignocellulose in termite guts, emphasizing the differential roles of specific bacterial lineages in both flagellate-dependent and flagellate-independent breakdown of cellulose and hemicelluloses. Furthermore, this study sheds light on the previously cryptic cellulolytic mechanism employed by the Fibrobacterota in the gut of wood-feeding higher termites, proposing a biofilm-associated process. Lastly, it also unveils a so far unappreciated role of oxygen in the depolymerization of plant fiber and lignin in the microoxic periphery during gut passage in HT.
Open Access
What Is the Nature of Electrode Passivation by the Solid Electrolyte Interphase and How Does Passivation Relate to Interphase Growth, Structure, and Chemical Composition?
(Philipps-Universität Marburg, 2026-01-12) Pantenburg, Isabel; Roling, Bernhard (Prof. Dr.)
Several approaches were pursued to derive information on the interrelation of the passivation properties of the SEI with its growth, structure, and chemical composition. 1. In the first publication, the transport and passivation properties of the SEI were considered. Under the assumption that transport of 1. redox molecules and 2. electrons or organocarbonates through the SEI limits the reduction of the molecules at SEI-covered electrodes, effective diffusion coefficients of redox molecules and upper limits for effective diffusion coefficients of organocarbonate molecules in the SEI were calculated for SEIs formed in several studies on glassy carbon, highly-oriented pyrolytic graphite, and graphite. For all materials, the upper limit of the effective organocarbonate diffusion coefficient in the SEI was found to be by orders of magnitude below the one of the redox molecules. As one possible reason for this discrepancy, a potential-dependence of the passivation properties of the SEI was suggested, since the effective diffusion coefficients of the redox molecules were determined at substantially higher electrode potentials than the ones of the organocarbonates. This possibility was however considered to stand in conflict with experimentally observed high redox shuttle reduction currents at low potentials and furthermore with scanning electrochemical microscopy experiments showing low passivation of the SEI with respect to redox shuttle reduction at ~0.1 V vs. Li+/Li. The results of this first publication served as a basis for developing an experimental setup suited to study this seeming controversy of SEI passivation in more detail as described under point 4. 2. Atom probe tomography was introduced as an imaging tool for SEI investigation in the second publication and it was shown that it is possible to resolve the microstructure of a SEI formed on a commercial graphite composite electrode. Four different SEI microphases were detected, two ionic ones, comprising LiF and lithium semicarbonates, and two non-ionic ones, consisting of polar polycarbonates and/or ethylene oxide oligomers and apolar polyolefins. Remarkably, the apolar organic polyolefins were also found close to the electrode surface next to ionic SEI microphases, which is opposed to the traditional SEI view, according to which the inner part of the SEI consists solely of inorganic compounds. Due to the highly differing chemical natures of apolar polyolefins and the ionic SEI microphases, pores will remain between the different materials, which may be penetrated by electrolyte and have an impact on SEI passivation. The polyolefin-based SEI microphase may also contribute to the passivating nature of the SEI, since it is plausible that polar organocarbonate molecules are not able to penetrate the apolar material. 3. In the third research paper, deprotonation experiments were presented, by means of which molecular-scale interactions inside SEI pores in model-type systems were studied. The results suggest that in a standard organocarbonate-based electrolyte, pores in the SEI exhibit carboxylic acid groups at their walls, which are generated by the protonation of lithium carboxylate groups by traces of HF. Employing LiBOB as an SEI-formation additive or adding a strong base after SEI formation were found to prevent the protonation. In this case, carboxylate groups at the SEI pore walls will strongly interact electrostatically with electrolyte ions, increasing their activation barrier of transport through the SEI. In addition, weaker interactions with polar organocarbonate molecules will also slow down their transport through the SEI. The observed effect on ion transport was also suggested to be of significance for electrochemical ammonia synthesis mediated by SEI-covered lithium metal. 4. The seeming contradiction between strong SEI passivation with respect to electrolyte reduction and significantly weaker passivation towards redox molecule reduction as mentioned under point 1 is considered in research paper 4. A four-electrode-based generator-collector setup was developed for studying the passivation of model-type SEIs with respect to organocarbonate and Fc+ molecule reduction close to battery operation potentials during its growth. Chronoamperometric measurements were coupled with electrochemical impedance spectroscopy. From the measured organocarbonate and Fc+ reduction currents, SEI passivation coefficients with respect to the two species were derived, suggesting two distinct mechanisms for the reduction of both species. It appears that organocarbonate reduction is governed by the transport of electrons through the SEI, even though the latter appears to be substantially slower than transport of molecules through pores in the SEI. This behaviour can be explained by slow charge-transfer rates inside the SEI, which is why charge transfer will predominantly occur at the SEI | electrolyte interface. On the contrary, in the initial stages of SEI formation and thus in case of considerable SEI porosities, Fc+ reduction appears to occur close to the electrode | SEI interface and to be governed by the transport of Fc+ molecules through pores in the SEI. The different behaviour of Fc+ is expected to result from the high overpotential of Fc+ reduction at the potentials in the experiment, which were close to battery operation conditions, and therefore, the substantially higher charge transfer rate constant. Addressing open questions and controversies: The described studies provide answers to the different controversies and open questions: 1 SEI microstructure i. How are organic and inorganic SEI microphases arranged? The atom probe tomography study conducted in the framework of this work suggests a single-layer SEI structure with organic and inorganic microphases being found across the entire SEI thickness. These findings stand in contrast to the traditional SEI model. ii. Is the SEI dense or porous? From the atom probe experiments, the existence of electrolyte-filled pores inside the SEI is conceivable. Chronoamperometric generator-collector-based experiments show that conditions exist, in which transport coefficients of molecules through the SEI are high despite of strong suppression of organocarbonate reduction inside the SEI pores, which is another strong indication for electrolyte-filled pores across the entire SEI thickness. 2 Transport and passivation properties of the SEI i. What mechanisms limit SEI growth and electrolyte decomposition? In the case of model-type SEIs formed on glassy carbon, SEI growth appears to be limited by the transport of electrons to the SEI | electrolyte interface at closed circuit and close to battery operation potentials. ii. How are redox shuttles reduced at a SEI-covered electrode despite of inhibited electrolyte decomposition? The conducted chronoamperometric generator-collector-based experiments suggest the SEI to exhibit different passivation properties with respect to Fc+ and organocarbonate reduction related to higher charge transfer rate constants of Fc+ compared to organocarbonate reduction. At relatively high SEI porosities, Fc+ molecules appear to be reduced inside SEI pores close to the electrode | SEI interface, with Fc+ molecule transport through the SEI as the governing process. At lower SEI porosities, the Fc+ reduction seems to occur at the SEI | electrolyte interface, with electron transport through the SEI as governing process. iii. How are Li+ ions transported across the SEI? From the here described experiments, no clear answers to the transport mechanism of Li+ ions through the SEI can be deduced. However, at considerable SEI porosities, which support Fc+ molecule reduction at high rates, fast Li+ ion transport through these pores is conceivable. This transport will however be strongly affected by interactions with functional groups at the SEI pore walls. iv. How do suitable additives (e.g. LiBOB) improve SEI passivation? The additive LiBOB appears to impact the functional groups at the walls of pores inside the SEI, preventing the protonation of lithium carboxylate groups by traces of HF. Deprotonation experiments suggest that lithium carboxylate groups slow down ion and organocarbonate molecule transport through SEI pores. This may play a role in case of comparably high SEI porosities, in which case the reduction of organocarbonates may predominantly take place inside the pores. Widening of pores may occur during cycling upon volume expansion of the electrode.
Open Access
Holograms and their Promises – A Pragmatic Approach in the Contexts of Platforms and Popular Culture
(Philipps-Universität Marburg, 2026-01-12) Podlesnigg, Clara; Zimmermann, Yvonne Prof. Dr.
When the hologram appears it is never trivial. In its various manifestations, the hologram emerges as an immaterial, seamlessly integrated, and utopian image of the future. Associated with three-dimensionality, luminosity, transparency, and interactivity, the hologram’s cultural allure lies not only in science-fiction but also, as this thesis argues, in its ability to transcend rigid technical and scientific categories, revealing how technology is socio-culturally constructed and ideologically infused. This dissertation examines how the hologram has been reconfigured over the past two decades within the contexts of compact media formats and popular culture. The hologram is therefore considered as a media object, an experience, and a practice. Grounded in film and media studies, the dissertation extends existing perspectives by incorporating approaches from feminist science and technology studies (STS) and contemporary aesthetic theory. Rather than exploring the technical aspects of holography, it addresses the omnipresence of the hologram as an enduring cultural concept. A media-pragmatic approach to platform economies and creator cultures provides a detailed view of holograms in contexts such as advertising and popular culture. The study specifically contributes to understanding how the dynamic interplay between scientific knowledge and the art of illusion manifests in compact moving-image content, particularly on online platforms. Through a structure of consecutively discussed case studies, the dissertation highlights the heterogeneity of contexts in which holograms are encountered today. These case studies challenge established dichotomies in film and media studies, such as old/new, real/fake, and alive/dead. They demonstrate how holograms provoke moments of failure – be it technological, financial, or ethical – while exploring how different histories of the hologram connect to persistent promises of the future. The term “hologram” encompasses a multitude of cultural experiences and images that embody an age-old promise of 3D’s triumph over 2D representation. Competitive categorizations into “real” and “fake” holograms fail to hold under close scrutiny. A media-pragmatic approach reveals that notions of falseness and fakery are always context-dependent. While the cultural adaptability of the hologram across various contexts is affirmed, the staging of future promises appears differently structured in each case. Feminist perspectives further reveal how holograms in advertising and popular culture often rely on binary as well as stereotypical gender representations.
Open Access
Das Phänomen der Digitalisierung und dessen Einfluss auf die projektbasierte wissensintensive Zusammenarbeit – Eine Multi-Ebenen-Betrachtung von KIBS in der deutschen Automobilbranche
(Philipps-Universität Marburg, 2026-01-12) Furkel, Michael Daniel; Simone Strambach (Prof. Dr. )
Die Digitalisierung ist heutzutage allgegenwärtig, wird zumeist jedoch nur auf technologie-zentrierte Betrachtungsweisen reduziert. Dabei ist die Digitalisierung vielmehr als Phänomen mit umfassenden Wirkweisen zu begreifen, welches mit einer gänzlich neuen Komplexität, neuen Anforderungen, Perspektiven und Denkweisen einhergeht. Im direkten Zusammenhang mit dem vielschichtigen Phänomen der Digitalisierung sind insbesondere auf die wissensintensive Zusammenarbeit und damit Wissensdynamiken in Projekten vielfältige Einflüsse feststellbar. Eine zentrale Entwicklung besteht in der zunehmenden Anforderung unterschiedlichstes Wissen über Funktionen, Disziplinen, Fach-bereiche und Branchen gezielt miteinander zu verknüpfen und zu kombinieren. Parallel ergibt sich eine steigende Vernetzung von Systemen, Akteuren und Bereichen, die sich wechselseitig beeinflussen. Über alle Disziplinen hinweg finden sich dazu diverse sichtbare Veränderungen und unterschiedliche Einflussfaktoren, welche bspw. auf räumlicher (u. a. lokal, regional, national) oder sozialer (u. a. Individuum, Gruppe, Organisation) Ebene beschrieben werden. Bis dato finden die Diskussionen hierzu jedoch nur unverknüpft und innerhalb der Disziplin-grenzen statt. Um jedoch die Wirkweisen der Digitalisierung tiefergehend zu verstehen und zu analysieren ist es notwendig, Prozesse, Funktionen und Betrachtungsebenen in ihrer interdependenten Verknüpfung zu betrachten. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an, indem sie beschriebene Veränderungen aus den einzelnen Disziplinen systemisch im Sinne eines (Projekt-)Ökosystems zusammenführt, um darin dynamische Wechselwirkungen sowie Zusammenhänge sichtbar zu machen und zu untersuchen. Da in diesem Kontext zwischen den Disziplinen kein einheitliches Verständnis über die einzelnen Betrachtungsebenen besteht, dient die in der Wissensforschung gängige Differenzierung zwischen Mikro- (Individual-) und Makro- (Organisations-) Ebene als Ausgangsbasis. Um darüber hinaus eine durchgängige und differenzierte Betrachtung eben jener dynamischer Zusammenhänge über die Betrachtungsebenen hinweg zu ermöglichen, wurden auf Basis dieser beiden Ebenen zusätzlich eine Meso- (Projekt-) Ebene entwickelt sowie eine übergreifende Landscape- bzw. Kontext-Ebene definiert und theoretisch fundiert. Verankert in einer systemischen Herangehensweise erfolgt im Rahmen dieser Arbeit die Ableitung eines Multi-Ebenen-Models, welches unter anderem im Rahmen der empirischen Untersuchung die Betrachtungsebenen im (Projekt-)Ökosystem gezielt miteinander verknüpft. Das entwickelte Modell ermöglicht es ebenen-übergreifende Prozesse und Wechselwirkungen sichtbar zu machen und diese bspw. mit Blick auf direkt oder indirekt wirkende Interdependenzen zu anderen Prozessen, Akteuren, Bereichen bzw. Ebenen zu untersuchen. Zugleich bietet es die Möglichkeit unterschiedliche Perspektiven (bspw. im Sinne einzelner Akteure oder spezifischer Rollen) einzunehmen und die jeweilige Einbettung in umliegende Rahmen(-bedingungen) und daran geknüpfte Anforderungen transparent zu machen. Das entwickelte Modell bietet sich somit sowohl als Betrachtungs- und Erklärungs-modell als auch als analytischer Rahmen für Wissenschaft und Praxis an.