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Das Programm Unified von Special Olympics Switzerland ermöglicht Menschen mit kognitiver Beeinträchtigung den Zugang zu regulären Sportvereinen. In einer Pilotstudie wurde die soziale Partizipation von Kindern und Jugendlichen untersucht, die in Unified Clubs trainieren. Partizipation wurde aus der Perspektive der Kinder und Jugendlichen sowie der erwachsenen Bezugs-personen mit der Experience Sampling Methode erfragt. Neun Teilnehmende gaben während bis zu acht Wochen täglich Aus-kunft über ihr aktuelles subjektives Erleben von Partizipation. Es zeigte sich, dass die soziale Partizipation im Training und im schulischen Sportunterricht sowie generell mit Peers als besonders gut erlebt wird. Le programme Unified de Special Olympics Switzerland permet aux personnes ayant une déficience intellectuelle d'accéder à des clubs de sport ordinaires. Dans le cadre d'un projet pilote, la participation sociale des enfants et des jeunes s’entraînant dans des clubs Unified a été étudiée du point de vue des enfants et des adolescents ainsi que des adultes de référence à l'aide de la méthode Experience Sampling. Pendant une période allant jusqu'à huit semaines, neuf participants ont fourni chaque jour des informations subjectives de leur expérience actuelle de participation. Il s'est avéré que la participation sociale à l'entraîne-ment de sport et aux cours d'éducation physique à l'école, ainsi qu'avec les pairs en général, était particulièrement bien vécue.

Obwohl auch in der Schweiz Kinder mit Behinderung vermehrt in Betreuungseinrichtungen der Frühen Bildung integriert werden, ist die Inklusion ein junges Phänomen und ihr Gelingen wenig erforscht. Diese explorative Studie – orientierend an einem explanativen sequentiellen Mixed Method Design – hat zum Ziel, die verschiedenen systemischen Ebenen, welche in der Inklusion wirksam sind, zu betrachten und mögliche Zusammenhänge zu erfassen. In einem ersten Schritt wurde die soziale Teilhabe von Kindern mit Behinderung in der Kindertagesstätte exemplarisch untersucht. In Videoaufnahmen wurde das Verhalten von Kindern mit (n = 10) und ohne Behinderung (n = 11) während des Freispiels analysiert und die soziale Teilhabe und Partizipation anhand von zwei Aspekten verglichen: Beteiligung in Spiel- und Gruppenprozessen und Interaktionen. Im Wissen um die Wichtigkeit inklusiver Überzeugungen bei der Umsetzung von Inklusion wurden diese in einem zweiten Schritt bei Mitarbeitenden in Kindertagesstätten der Stiftung GFZ (n = 119) mittels Fragebogen erfragt. Mit dem Fragebogen „MATPIES“ wurden die Einstellungen gegenüber der inklusiven Betreuung von Kindern mit Behinderung erhoben und mit einem zusätzlichen Fragekatalog in Bezug auf das Erleben der Selbstwirksamkeit in der inklusiven Arbeit ergänzt. Die daraus gewonnenen Ergebnisse wurden in problemzentrierten Interviews mit sechs Fachpersonen der Kindertagestätten vertieft und fördernde und hemmende Gelingensfaktoren diskutiert. Abschliessend wurde die Sicht von vier Eltern von Kindern mit Behinderung auf die inklusive Betreuung ebenfalls im Rahmen von Einzelinterviews erfragt. Die Ergebnisse der Beobachtung der Kinder verweisen auf eine hohe soziale Teilhabe der Kinder mit Behinderung. Unterschiede zeigten sich in einer häufigeren passiven Teilhabe sowohl hinsichtlich der Beteiligung am Spiel als auch der Interaktionen, sowie häufigeren Übergängen zwischen Aktivitäten. Die Ergebnisse der Fragebogenerhebung zu den inklusiven Überzeugungen zeigten eine hohe Zustimmung der Fachpersonen zur inklusiven Bildung in der frühen Kindheit, wobei die Selbstwirksamkeit am niedrigsten erlebt wurde. Positive inklusive Überzeugungen standen insbesondere mit der aktuell erlebten inklusiven Betreuung in Zusammenhang. Ein hoher Förder- und Unterstützungsbedarf der Kinder ging einher mit einer niedrigen Selbstwirksamkeit. Aus den Interviews lässt sich zudem entnehmen, dass die Teamzusammensetzung, die interdisziplinäre Zusammenarbeit und das spezifische Wissen um Behinderung und entsprechend der pädagogischen Arbeit wichtige Gelingensfaktoren sind. Die Eltern stehen der Inklusion sehr positiv gegenüber und äussern eine hohe Zufriedenheit bezüglich ihrer Erfahrungen mit der Stiftung GFZ.

Résumé En octobre 2018, le Conseil fédéral publiait un rapport destiné à améliorer le diagnostic, le traitement et l’accompagnement des personnes présentant des troubles du spectre autistique (TSA) en Suisse. La prise de position qui suit se propose tout d’abord de présenter le contexte comme les contenus centraux du rapport. Dans un deuxième temps, elle en donne une évaluation critique. Elle formule enfin une conclusion et des recommandations en apportant le point de vue de la pédagogie spécialisée. Zusammenfassung Im Oktober 2018 hat der Bundesrat einen richtungsweisenden Bericht zur Verbesserung der Diagnostik, Behandlung und Begleitung von Menschen mit Autismus-Spektrum-Störungen (ASS) in der Schweiz verabschiedet. Mit der folgenden Stellungnahme soll zunächst in die Hintergründe sowie die zentralen Inhalte des Berichtes eingeführt werden. In einem zweiten Schritt erfolgt eine kritische Würdigung des Berichtes. Abschliessend werden aus der heilpädagogischen Perspektive ein Fazit und Empfehlungen formuliert.

Die vermehrten Anstrengungen in der Schweiz, Kinder mit Entwicklungsverzögerung und Behinderung in Betreuungseinrichtungen der Frühen Bildung zu integrieren, bilden den Kontext und Ausgangspunkt des vorliegenden Beitrags. Ausgehend von der juristischen Ausgangslage und den empirischen Belegen der Integration im Vorschulbereich wird die momentane Situation in der deutschen Schweiz betrachtet. Im Weiteren werden mögliche Umsetzungsansätze vorgestellt sowie Anforderungen an die integrative Vorschulbetreuung und deren Aufgaben beschrieben. De nombreux efforts ont été déployés en Suisse pour intégrer les enfants présentant un retard de développement ou un handicap dans des structures d’accueil préscolaires. Partant de ce constat, cet article fait le point de la situation juridique et présente les résultats empiriques de recherches existantes en matière d’intégration dans le domaine préscolaire, avant d’analyser la situation actuelle en Suisse alémanique. Il présente également des possibilités de mise en œuvre et décrit des exigences relatives à l’accueil préscolaire intégratif et aux tâches qui y sont associées

Die Heilpädagogische Früherziehung arbeitet kindorientiert. Die Heilpädagogische Früherziehung arbeitet familienorientiert.Die Heilpädagogische Früherziehung arbeitet systemorientiert. Die Heilpädagogische Früherziehung arbeitet ganzheitlich.

Am Beispiel des Tagesablaufs einer heilpädagogischen Früherzieherin lässt sich die Mannigfaltigkeit und Vielschichtigkeit der Aufgaben(-felder) der heutigen Heilpädagogischen Früherziehung gut illustrieren. Dabei wird deutlich, dass die Heilpädagogische Früherziehung im Laufe der Zeit neue und zunehmend komplexere Aufgaben zu bewältigen hat – zumindest in der Theorie. Ungeklärt jedoch ist die Frage, wie viel Zeit und Energie Früherzieherinnen in ihrem konkreten beruflichen Alltag für die Erfüllung der verschiedenen Aufgaben effektiv investieren, welche Bedeutung sie diesen zuweisen und wie sie die verschiedenen Arbeitstätigkeiten erleben. Le déroulement de la journée d’une spécialiste en éducation précoce spécialisée est un bon exemple pour illustrer la diversité et la complexité des tâches actuelles dans ce domaine. Il apparaît clairement, qu’au fil du temps, l’éducation précoce spécialisée doit assurer, du moins en théorie, de nouvelles tâches de plus en plus complexes. Combien faut-il de temps et d’énergie aux spécialistes pour effectuer les tâches quotidiennes concrètes; quelle importance est accordée à ces tâches et comment vivent-ils/elles l’accomplissement de ces diverses activités? Ces questions restent ouvertes.

The present invention relates to dual fluorophore ratiometric mitochondrial pH probes, their uses and their manufacture.

The present disclosure relates to a microfluidic device comprising: a substrate; a culture chamber (130); a loading channel (170) in fluid communication with the culture chamber; at least one auxiliar channel (170-1, 5 170-2) extending from and in fluid communication with the loading channel, wherein the at least one auxiliary channel is so dimensioned such that a hydraulic resistance in the at least one auxiliary channel is higher than a hydraulic resistance in the loading channel; a test area (150) defined along the loading channel at a position between the loading channel and the at least one auxiliary channel; a first medium reservoir (110) in fluid communication with a first side of the test area; and a second medium reservoir (120) in fluid communication with a second side of the test area, the second side being different from the first side.

Während den ersten Lebensjahren werden entscheidende Weichen für die Entwicklung eines Kindes gestellt. Kleine Kinder, die mit ihren Müttern in ein Frauenhaus flüchten, sind unter dem Einfluss häuslicher Gewalt aufgewachsen und meist multiplen Belastungen ausgesetzt, welche gravierende Auswirkungen auf ihre Entwicklung haben können. Die vorliegende Arbeit geht der Frage nach, was zu einer gelingenden Beratung und Begleitung von Müttern und ihren kleinen Kindern aus heilpädagogischer Sicht beiträgt. Anhand von qualitativen Interviews mit Fachpersonen aus Frauenhäusern wurden deren Aufgaben erhoben sowie die dafür erforderlichen Kompetenzen eruiert. Die Ergebnisse zeigen auf, dass Entwicklungsrisiken dann vermindert werden können, wenn die Fachkräfte Schutzfaktoren erkennen und unterstützen. Dafür brauchen sie spezifische Kompetenzen. Eine breite Sensibilisierung, sowie passende Angebote für Betroffene und eine gute interdisziplinäre Zusammenarbeit tragen dazu bei, das Belastungserleben zu vermindern. Die Heilpädagogische Früherziehung bietet sich als prädestinierte Netzwerkpartnerin an.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Fragestellung, wie die Entwicklung der sozialen Kommunikation und der sozialen Interaktion bei Kindern im Autismus-Spektrum gefördert werden kann und wie die Fachpersonen der Heilpädagogischen Früherziehung die Kinder dabei unterstützen. Dazu wurden mit den Fachpersonen Gruppeninterviews durchgeführt. Anhand der qualitativen Inhaltsanalyse wurden die Aussagen ausgewertet und mit den erarbeiteten theoretischen Grundlagen verglichen. Vor dem Hintergrund, dass Freude und Motivation des Kindes zur Kommunikation und Interaktion für die Entwicklung als zentral angesehen werden, zeigen die Ergebnisse auf, dass die Fachpersonen zur Förderung der Kinder spezifisches Fachwissen nutzen, autismusspezifische Besonderheiten der Kinder in der Förderung berücksichtigen, konkrete Strategien und Hilfsmittel sowie Aspekte aus verschiedenen Förderansätzen und -methoden anwenden und die Eltern in die Förderung einbeziehen.

Die Zusammenarbeit mit Kindertagesstätten (Kitas) ist ein bedeutsames Handlungsfeld der Heilpädagogischen Früherziehung (HFE). Mithilfe einer qualitativen Analyse wird in dieser Masterarbeit der Frage nachgegangen, welche Faktoren zu einer gelingenden Kooperation zwischen der HFE und Kitas beitragen. Hierbei sind fünf problemzentrierte Doppelinterviews mit Fachpersonen der HFE und Kitamitarbeitenden durchgeführt und mittels einer inhaltlich strukturierenden qualitativen Inhaltsanalyse nach Kuckartz (2018) ausgewertet worden. Eine Synthese der theoretischen und empirischen Erkenntnisse zeigt auf, dass eine gelingende Kooperation vor allem zu erwarten ist, wenn es den Beteiligten gelingt, sich erfolgreich zu verständigen, eine gemeinsame Sprache und Vertrauen aufzubauen. Auf diesen Verständigungsprozess nehmen zahlreiche Faktoren Einfluss, die während der Phase des anfänglichen Kennenlernens, der konkreten Zusammenarbeit und des Abschlusses zu tragen kommen.

Die Schweiz hat im Jahr 2014 die UNO-Behindertenrechtskonvention ratifiziert. Inklusionsbestrebungen in der Frühen Kindheit sind deshalb zu unterstützen. Die Fachperson der Kita nimmt in der Umsetzung der Inklusion eine bedeutende Rolle ein, insbesondere bei der Ermöglichung von Partizipation der Kinder mit Behinderung. Anhand der aktuellsten Literatur wird in dieser Arbeit evaluiert, welche Strategien der Struktur- und der Prozessqualität zur Partizipation der Kinder mit Behinderung im Spiel beitragen. Ausgehend von diesen Erkenntnissen werden sechs Videos aus dem Kita-Alltag mithilfe der qualitativen Inhaltsanalyse untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Anpassungen der Spielumgebung, des Spielmaterials und der Spielstrukturierung umgesetzt werden. Indem die Fachpersonen eine Spielhandlung mittels verschiedener Hilfestellungen initiieren oder begleiten, unterstützen sie vielfältige Partizipationsmöglichkeiten der Kinder mit Behinderung.

In der Heilpädagogischen Früherziehung gilt Familienorientierung als das zentrale Leitkonzept, welches den Praxisdiskurs in der letzten Dekade massgeblich geprägt hat. Die vorliegende Studie ermittelt anhand der Family-Centered Practices Scale von Dunst und Trivette (2006), welche in dieser Untersuchung in verschiedenen Sprachen angeboten wurde, die Sicht der Eltern in Bezug auf familienorientierte Arbeitsweisen und untersucht, welche Faktoren mit der Familienorientierung zusammenhängen. Die Elternbefragung von 56 Eltern aus vier unterschiedlichen Heilpädagogischen Dienststellen der deutschen Schweiz widerspiegelt ein hohes Ausmass an erlebter Familienorientierung. Dabei zeigt sich, dass beziehungsorientierte Aspekte signifikant höher wahrgenommen werden als teilhaberorientierte Aspekte. Im Weiteren wird ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Familienorientierung und den sprachlichen Verständigungsmöglichkeiten von Fachperson und Eltern festgestellt.

In this thesis, I present a self-organizing neural tube organoid that is strikingly similar in morphology, cell-type composition, and patterning to the mouse embryonic neural tube. When exposed to a sequence of epiblast culture conditions and neural differentiation conditions in 3D Matrigel, single mouse embryonic stem cells develop into spontaneously elongating neuroepithelial tissues organized with key hallmarks of the neural tube. Single cell transcriptomics revealed the presence of regionalized cell types spanning the region from the midbrain to the spinal cord along the AP axis of the embryo. In long-term culture experiments for organoid maturation, I observed the emergence of neural crest cells and mature neurons. Furthermore, I developed a microfluidics-based system to promote a similar DV patterning to a neural tube. Also, maturation of neural tube organoid exhibited the emergence and migration of multipotent neural crest cells. Collectively, the accessibility and scalability of these organoids make them a unique model of the developing neural tube, allowing the study of key mechanisms involved in striking morphogenesis by self-organization, cell regionalization, neural crest development, and morphogen-triggered patterning in vivo.

Previous attempts to recapitulate embryogenesis in a developmentally relevant context started with aggregates composed of a few thousand ESCs, termed embryoid bodies (EB), that upon induction of differentiation reveal a surprising level of autonomous cell fate patterning, in some cases giving rise to spatially arranged ectoderm, mesoderm and endoderm layers. However, cell fate patterning and morphogenesis in EBs is poorly reproducible and cannot be controlled. These limitations necessitate further research on the self-organization potential of ESCs, and in particular the development of more robust in vitro models mimicking post-implantation mouse embryos. This PhD thesis explored three novel approaches towards this goal. Firstly, together with collaborators, I focused on a previously established in vitro model of gastrulation termed gastruloids. Gastruloids emerge from small ESC aggregates that, upon activation of Wnt signaling, break symmetry and undergo axial morphogenesis to create structures that are similar to the developing tail of the mouse embryo. A systematic improvement of the existing culture conditions allowed gastruloids to be cultured for an extended period of time, resulting in an embryo-like patterning along the three major body axes. Furthermore, gene expression analyses, combined with immunohistochemistry and in situ hybridization assays, demonstrated that gastruloids exhibit spatio-temporal activation of Hox genes in a way that is remarkably similar to post-implantation mouse embryos. Secondly, I report a novel gastruloid culture approach, which for the first time promotes the formation of anterior neural tissues. Mouse ESCs were aggregated and treated in high-throughput in a bioengineered microwell array system to generate homogeneous ‘artificial epiblasts’ that transcriptionally and morphologically resemble post-implantation epiblasts. These epiblast-like (EPI) aggregates break symmetry and undergo axial elongation to establish antero-posterior patterning. I provide evidence for attenuated Wnt signaling and the presence of an epithelium in the starting EPI aggregates as the major determinants for the formation of anterior neural tissues, that are completely absent in conventional gastruloids. Lastly, I systematically explored the role of extraembryonic tissues in the patterning of artificial epiblasts. By combining EPI aggregates with trophoblast stem cell aggregates, hybrid self-organizing structures termed EpiTS embryoids were generated that mimic epiblast and extraembryonic ectoderm, respectively. EpiTS embryoids were found to execute an elaborate self-organization program that is initiated through highly localized gastrulation-like processes at the embryonic-extraembryonic interface. Upon axial elongation, EpiTS embryoids give rise to primitive brain-like and preplacodal ectoderm-like regions. These observations highlight the role of extraembryonic tissues for proper induction of gastrulation and in particular the formation of anterior neural tissues. Altogether, this thesis introduces three innovative and highly versatile stem cell culture technologies to study post-implantation mouse embryonic development. The approaches are amenable to large-scale studies aimed at identifying novel regulators of gastrulation and anterior neural development that is currently out of reach with existing experimental tools. This work should contribute to the advancement of the nascent field of synthetic embryology.

The bone marrow (BM) microenvironment, or niche, significantly affects behaviors of its resident stem cell populations. Disruptions in the BM niche contribute to a number of severe clinical pathologies. Discovery of novel therapeutic strategies for BM-related diseases necessitates development of superior preclinical models to study parameters affecting BM homeostasis. To address this, a poly(ethylene glycol) hydrogel featuring a particular crosslinking chemistry based on the enzyme transglutaminase factor XIII, dubbed TG-PEG, was utilized to engineer humanized bone marrow models. Its modular nature was exploited throughout this work to systematically evaluate contributions of biophysical, cellular, and biochemical BM niche components to stem cell biology. Stiffness of TG-PEG hydrogels was optimized for each cell type and individual application explored. For bone formation by bone marrow stromal cells (BMSCs), an intermediate stiffness was optimal and significantly improved total bone volume over softer TG-PEG gels or natural materials. Results indicated that stability of the scaffold was more important than their chemical and biological properties. Alternatively, for hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs), softer gels were optimal for preserving multipotency while promoting cell proliferation. A number of BM-specific stem and progenitor cell types with richly diverse functions were explored. Skeletal stem cells (SSCs) encapsulated in TG-PEG hydrogels demonstrated their ability to form de novo bone in healing critically sized calvaria defects in mice. Next, subcutaneous implantation of BMSC-laden gels revealed their significant contribution to formation of ossicles. For some BMSC donors, ossicles could be formed in absence of bone morphogenetic protein (BMP)-2 offering a novel tool to evaluate their intrinsic capacity. Later, titration of BMSC seeding densities and BMP-2 doses yielded optimal conditions for robust BM formation, regardless of donor, enabling reproducibility for follow-on studies involving BM models. In humanized mice, homing of HSPCs to BMSC-laden TG-PEG gels was observed. Finally, humanized xenograft models were employed to determine vulnerability of the BM niche to subversion by cancer cells simulating osteotropism for both leukemia and breast cancer metastasis. Molecular factors known to trigger particular cell reactions within the niche were also investigated. Including RGD cell-adhesion ligands, as well as matrix metalloproteinase (MMP)-susceptible crosslinks to render the gels degradable, were critical for facilitating migration of recruited BM cells from murine hosts in xenograft studies. Hyaluronic acid (HA), when added to the hydrogel backbone, conferred superior engraftment to transplanted BMSCs and afforded reduced immunogenicity. Incorporation of the Notch-signaling ligands Jagged1 or DLL-4 into soft TG-PEG gels during in vitro HSPC expansion substantially stimulated proliferation, but recovered cells could no longer ensure long-term reconstitution. Aging, trauma, or cancer can cause disruptions of the tightly controlled balance between cells and their microenvironment in the BM niche. This body of work presents a number of bioengineered tools optimized for studying how niche components are affected by or contribute to such pathologies. Further work with these or similar models will no doubt highlight key clinically relevant targets and inform novel therapeutic approaches.

Bone marrow transplantation is a well-established medical procedure for the treatment of various hematologic diseases. However, the relatively low number of hematopoietic stem cells (HSCs) that can be harvested, especially from umbilical cord blood, limits even broader applicability of the procedure. A better understanding of the biology of HSCs, and in particular how these rare cells are regulated by microenvironmental niches in the bone marrow, could ultimately enable robust in vitro expansion of HSCs. In this thesis, several novel strategies were developed to study and manipulate HSC biology in vitro, through the regulation of key niche factors, cellular metabolism, and the complex multicellular crosstalk in a niche-mimicking context. First, we made use of gastruloids, an embryonic stem cell-based model of early mouse development, to mimic key aspects of embryonic hematopoiesis in vitro. Simultaneously with the establishment of a vascular network, we detected by immunophenotyping the emergence of primitive blood progenitor cells during the late developmental stages of gastruloids. These embryonic blood progenitors were spatially localized close to a vascular-like plexus in the anterior portion of the gastruloid. Colony-forming assays demonstrated an interesting differentiation potential of these cells. These data demonstrate the potential of gastruloids as an easily accessible in vitro model to study blood development in an embryo-like context. Second, a bioengineering approach was used to study HSC fate choices upon exposure to niche-specific ligands in a well-defined artificial environment. A combination of time-lapse microscopy and single-cell multigene expression analysis was used to define differentiation and cell-cycle states of mouse and human HSCs. Strikingly, selected artificial niches reduced proliferation and maintained the long-term multilineage potential of HSCs in vitro. These artificial niches hold significant potential for the study of mechanisms involved in HSC fate regulation. Third, the influence of the metabolism on fate choices of adult HSCs was studied, specifically focusing on fatty acid β-oxidation. Malonyl-CoA was used to reversibly block fatty acid β-oxidation in mouse HSCs. In vitro treatment of HSCs with malonyl-CoA promoted their expansion and increased lymphoid reconstitution upon in vivo transplantation. This study sheds new light on the role of the metabolic environment in HSC regulation. Surprisingly, exposure to only a single, readily available metabolite was found to be sufficient to strongly influence HSC behavior. Fourth, a miniaturized multicellular culture system was developed to mimic the hallmarks of the dynamics of HSCs in their native bone marrow. Primary human mesenchymal stem/progenitor cells and endothelial cells were aggregated in a high-throughput manner in biomimetic hydrogel microwells to form self-organizing bone marrow organoids. Immunostaining demonstrated the formation of branched vascular networks, rendering the organoids permissive for the homing of human hematopoietic stem and progenitor cells. These results suggest that bone marrow organoids may be a suitable platform for the modeling of physiological and clinically-relevant stem cell dynamics in vitro. Altogether, this thesis presents several innovative approaches for modeling key features of native stem cell microenvironments that will contribute to a better understanding of the biology of HSCs and their regulatory niche.

Die pränatale Diagnose „Trisomie 21“ kann als kritisches Lebensereignis bezeichnet werden. Die vorliegende Arbeit verfolgt die Fragestellung, wie werdende Eltern die Zeit von dieser pränatalen Diagnosestellung bis zur Geburt erleben und welche Bewältigungsstrategien sichtbar werden. Dazu wurde mit einem Elternpaar und drei Müttern von Kindern mit Trisomie 21, die bereits vor der Geburt Kenntnis der Diagnose hatten, ein teilnarratives Leitfadeninterview durchgeführt. Anhand einer strukturierenden qualitativen Inhaltsanalyse wurden die Interviews ausgewertet und im Hinblick auf die Fragestellung diskutiert. Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung zeigen auf, dass die Bewältigungsstrategien massgeblich von den Person- und Kontextmerkmalen der Eltern geprägt sind. Aus diesem Grund ist es von grosser Bedeutung, die Ressourcen und Schutzfaktoren der betroffenen Paare im Bewältigungsprozess durch gezielte psychosoziale Beratung zu stärken und aufzubauen.

Hematopoietic stem cells (HSCs) are responsible for the continuous production of all blood cells. This unique ability has made it possible to successfully use HSCs in the clinical setting to remedy various blood disorders. However, despite six decades of research, the full potential of HSCs to treat patients with hematological malignancies is still restricted by the low number of functional stem cells that can be isolated from different sources. In vitro HSC expansion has been widely considered a potential solution but has proven to be extremely difficult due to the rapid loss of functional potential of cells in the culture outside of their natural microenviron-mental niche. In order to achieve robust HSC expansion in vitro, it is crucial to better under-stand the mechanisms that regulate HSC fate choices. Moreover, the absence of reliable mark-ers for identifying functional HSCs on a culture dish necessitates the use of expensive and time-consuming in vivo assays. The discovery of predictive phenotypic markers for HSC potential could address this problem. Many platforms for analyzing HSC fate at the single-cell level have been reported, but they generally suffer from poor cell viability, limited throughput, unreliable phenotyping by immunocytochemistry, and the difficulty of performing long-term cell cultures. Additionally, these platforms are usually fabricated from polydimethylsiloxane (PDMS), a poly-mer known to have several disadvantages for cell-based applications. This thesis addresses these shortcomings through the development of a robust microchip sys-tem for the high-resolution, live-cell analysis of hundreds to thousands of single stem cells and their daughter cells. The platform combines key advantages of microfluidic technology (for cell lineage analysis) and hydrogel microwell array technology (for gentle cell capture and long-term culture). The platform is fabricated from two different layers of hydrogel to create a closed ar-ray of grooves, where cells’ movements are restricted and grow along one axis. This design en-ables an unambiguous tracking of a single cell and all of its progeny over several generations. These two layers are produced from different biocompatible hydrogels: poly (2-hydroxyethyl methylacrylate) / trimethylolpropane trimethacrylate (pHEMA-TMPTMA), a copolymer acting as a topographically structured cellular substrate that can be closed with a polyethylene glycol (PEG) hydrogel lid. These two parts are combined together and covalently bonded to each oth-er after the seeding of live cells into the grooves of the bottom part. To assess the potential of the platform for single stem-cell analyses, HSCs were cultured and their behavior (including cell fate, proliferation kinetics, and functionality) were thoroughly characterized. To analyze imaging data obtained from single-cell time-lapse experiments performed on the platform, an algorithm was developed to automatically identify and track single HSCs and their daughter cells, efficiently extracting various parameters, such as single-cell proliferation kinet-ics, cell fate choices, and lineage relationships. Mitochondria have recently been identified as key modulators of HSC function; however, their specific role in fate regulation has remained obscure. Therefore, the single-cell analysis plat-form was applied to measure the distribution of mitochondrial mass in dividing HSCs and their progeny to assess a potential correlation with HSC fate choices. This

Over the last few years, protein drugs have steadily gained importance in the clinic. Compared to small molecule drugs, protein drugs are taken up by antigen presenting cells, which degrade the proteins into peptides that are then presented on major histocompatability complex I and II to CD8+ respectively CD4+ T-cells. CD4+ T-cells are then able to activate B-cells, which upon activation will produce anti-drug antibodies. While anti-drug antibodies have mostly been viewed as a safety risk leading to drug injection related side effects, they have recently been proven to diminish the efficacy of the treatment. High antibody titers against Humira, a clinically approved monoclonal antibody used to treat rheumatoid arthritis, have been associated with low serum drug concentration and high disease activity score, ultimately leading to treatment failure. Two approaches to induce tolerance were developed in the Hubbell lab. One approach utilizes protein variants that are designed to bind to circulating erythrocytes. As 1 % of erythrocytes undergo apoptosis each day and are taken up by antigen presenting cells, along with the bound protein, they are presented to the immune system in a non-inflammatory tolerogenic fashion. Immunological tolerance is thereby induced against the apoptotic erythrocyte debris and the associated bound protein. The second approach uses synthetic glucose, galactose or mannose polymers conjugated to the target protein. The polymers target C-type lectins, which are known to clear apoptotic debris, leading to presentation of the protein by hepatic antigen presenting cells in a tolerogenic liver microenvironment. This thesis investigates the potential of these approaches to induce tolerance towards protein drugs. Arylsulfatase B was used as a model protein to investigate the potential of tolerance induction by targeting circulating erythrocytes, as 97% of patients receiving arylsulfatase B develop anti-drug antibodies. An erythrocyte binding variant of arylsufatase B was created by chemically conjugating the erythrocyte binding peptide ERY1 to arylsulfatse B. In mice receiving two doses of ERY1-arylsulfatase B one week apart followed by weekly doses of arylsulfatase B a significant delay of four week in the production of anti-drug Antibodies was found when compared to mice receiving weekly doses of only arylsulfatase B. To investigate the ability of synthetic glyco-polymers to induce tolerance towards protein drugs we used asparaginase as model protein. Between 37.5 % to 75% of patients treated with asparaginase develop anti-drug antibodies. Administering three intravenous injections of asparaginase-conjugated to glucose polymers before eight weeks of treatment with asparaginase significantly reduced anti-drug antibody titers by a factor of 125 when compared to animals only receiving eight weeks of treatment with asparaginase. Three pre-injections with asparaginase conjugated to the galactose or mannose polymer led to a reduction in anti-drug antibody titers by a factor of 12 respectively 400 after 5 weeks of treatment with asparaginase when compared to mice receiving only asparaginase for 5 weeks. These results indicates that synthetic glyco polymers, especially mannose and glucose based ones, are able to induce long term tolerance towards asparaginase. Synthetic glucose and mannose polymers therefore represent an excellent molecular approach to induce tolerance towards protein drugs.

In der heilpädagogischen Früherziehung werden regelmässig Familien begleitet deren Kinder Symptome einer Beeinträchtigung der sozialen Interaktion aufweisen oder bei denen nachweislich eine Autismus- Spektrum- Störung vorliegt. Die Eltern betroffener Kinder erleben die tägliche Interaktion mit ihrem Kind häufig als problematisch. Da der Eltern- Kind- Interaktion für die frühkindliche Entwicklung eine bedeutende Rolle zukommt, gehört eine gezielte Beratung und Begleitung der Eltern zu diesem Thema zur Aufgabe der heilpädagogischen Früherziehung. Für die vorliegende quantitative Einzelfallstudie wurde der besondere Fall einer Mutter mit ihren Zwillingen anhand eines Fallvergleiches untersucht. Dies mit dem Ziel zu ermitteln, ob sich Unterschiede in den Mutter- Kind- Interaktionen in Abhängigkeit von der Autismus- Spektrum- Störung zeigen. Hierzu wurden durch eine strukturierte, videogestützte Interaktionsbeobachtung die Häufigkeiten bestimmter Interaktionsmerkmale erhoben und mittels deskriptiver Statistik ausgewertet. Die Resultate bestätigen Ergebnisse aus der Forschungsliteratur nach denen sich die Mutter- Kind- Interaktionen nicht grundlegend unterscheiden. Nur in einzelnen Interaktionsmerkmalen wurden signifikante Unterschiede zwischen den Interaktionspaaren in Abhängigkeit von der Autismus- Spektrum- Störung gefunden.

In der Heilpädagogischen Früherziehung werden auch Kinder begleitet, deren Mütter oder Väter eine psychische Erkrankung aufweisen. Dies ist ein Risikofaktor für die kindliche Entwicklung. Die vorliegende Arbeit setzt sich daher mit möglichen Auswirkungen einer Depressionserkrankung eines Elternteils auf das familiäre Zusammenleben auseinander. Aufgrund theoretisch erhobener Schutz-­ und Risikofaktoren im Kontext des Aufwachsens mit einem psychisch kranken Elternteil lässt sich sagen, dass ein offener und tabufreier Umgang mit der Krankheit für eine gesunde Entwicklung des Kindes von zentraler Bedeutung ist. Unter Berücksichtigung der Erkenntnisse aus qualitativ ausgewerteten Experteninterviews wird ein Bilderbuch für Kinder im Vorschulalter entwickelt, welches als Hilfsmittel für eine altersgerechte Informationsvermittlung der Kinder über die Depressionserkrankung des Elternteils genutzt werden kann. Das Bilderbuch wird anhand eines standardisierten Fragebogens durch zwölf Heilpädagogische Früherzieherinnen evaluiert.

Aufgrund bekannter Belastungen von Eltern von Kindern im Autismus-Spektrum ist ein frühes Einsetzen einer bedürfnisorientierten, professionellen Begleitung wichtig: dies im Kontext erschwerter Diagnosestellung im frühen Kindesalter und teils wenig vertieftem Fachwissen der im Frühbereich tätigen Fachpersonen. Die vorliegende Arbeit fokussiert die Themen Elterliches Erleben der frühen Kindheit und Zusammenarbeit mit einer Fachperson der Heilpädagogischen Früherziehung. Aus der Auswertung von Elterninterviews mittels qualitativer Inhaltsanalyse werden Themen wie Orientierungslosigkeit, Nicht-verstanden-Werden und ein grosses elterliches Bedürfnis nach Begleitung sichtbar. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass im Frühbereich vermehrt Angebote und Hilfen geschaffen werden müssen, die auf die spezifischen Bedürfnisse der Eltern von Kindern im Autismus-Spektrum abgestimmt sind.

Augengesteuerte Sprachcomputer bieten Menschen ohne verständliche Lautsprache und erheblicher motorischer Beeinträchtigung die Möglichkeit kommunikativ an ihrer Umwelt zu partizipieren. Für eine erfolgreiche Förderung der vorkommunikativen und kommunikativen Fä-higkeiten müssen dem Nutzer Entwicklungen zugetraut werden. Multimodale und individuelle Lernangebote sowie die Begleitung des Umfeldes sind dafür zentral. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit kind- und umfeldbezogenen Aspekten der Versorgung sowie der ersten Nutzung eines solchen Hilfsmittels. Praxisrelevante Inhalte aus Experteninterviews und der Theorie verbinden sich zum „Leitfaden zur Anschaffung und ersten Nutzung eines augengesteuerten Sprachcomputers“. Die Evaluationsergebnisse des Leitfadens zeigen, dass dieser von Fachleuten als nützlich und praxisnah eingeschätzt wird.

Das Berufsfeld der Heilpädagogischen Früherziehung ist seit jeher dem Einfluss gesellschaftlicher Entwicklungen ausgesetzt. Damit in Anbetracht möglicher Veränderungen und Anpassungen weiterhin kompetente Arbeit gewährleistet werden kann, sind kontinuierliche Professionalisierungsprozesse erforderlich. Die vorliegende Arbeit geht der Frage nach, wie Heilpädagogische Früherzieherinnen und Früherzieher ihre Berufspraxis erleben. Dazu werden mittels qualitativer Inhaltsanalyse Angaben zu bereichernden und belastenden Tätigkeiten untersucht, welche im Forschungsprojekt der Hochschule für Heilpädagogik (HfH) "Aufgabenfelder und Arbeitstätigkeiten der Heilpädagogischen Früherziehung" erhoben wurden. Es zeigt sich, dass die Arbeit der Fachpersonen generell als professionell eingeschätzt werden kann. Wünschenswert sind unter anderem zusätzliche Professionalisierungsmassnahmen in Bezug auf das Berufsbild und die Berufsidentität.

Ce travail a pour thème la satisfaction professionnelle du praticien en éducation précoce spécialisée (PEPS). Son but est de mettre en évidence l’influence des dimensions du travail sur la satisfaction professionnelle. Les données utilisées pour répondre à la question de recherche ont été récoltées dans le cadre du projet de recherche de la Hochschule für Heilpädagogik (HfH) « Aufgabenfelder und Arbeitstätigkeiten der Heilpädagogischen Früherziehung ». Les données, collectées parmi un échantillon de 121 personnes, ont été traitées selon une méthodologie de type quantitative. Les résultats des calculs statistiques confirment en partie les hypothèses formulées selon lesquelles les trois dimensions du travail analysées (exigences et contraintes, autonomie, compétences) ont un lien avec la satisfaction professionnelle. Die vorliegende Arbeit behandelt das Thema der Arbeitszufriedenheit Heilpädagogischer Früherzieherinnen und Früherzieher (HFE). Sie möchte aufzeigen, wie die verschiedenen Arbeitsdimensionen die Arbeitszufriedenheit beeinflussen. Die für die Beantwortung der Fragestellung genutzten Daten stammen aus dem Forschungsprojekts der Hochschule für Heilpädagogik (HfH) « Aufgabenfelder und Arbeitstätigkeiten der Heilpädagogischen Früherziehung ». Diese Daten, welche aus einer Stichprobe von 121 Personen erhoben worden sind, wurden anhand einer quantitativen Methode ausgewertet. Die statistischen Berechnungen bestätigten teilweise die aufgestellten Hypothesen, wonach die drei analysierten Arbeitsdimensionen (Ansprüche, Autonomie, Kompetenzen) mit der Arbeitszufriedenheit verknüpft sind.

The application of stem cells in drug screening and regenerative therapy has led to important advances in basic biology and biomedicine. Such strategies require high cell numbers and the efficient maturation into faithful functional organ or tissue units. An important aspect to gain control over stem cell fate is the recapitulation of their natural instructive extracellular matrix (ECM). In vivo, stem cells reside in microenvironments, termed niches, providing distinct, tissue-specific signals. In a complex interplay, the fate decisions are tightly regulated by various parameters including biophysical and biochemical signals. Biomaterial science interfaced with sophisticated bioengineering techniques has provided powerful tools to recreate stem cell niches in vitro. However, major challenges for the efficient stem cell expansion and differentiation still have not been sufficiently addressed. In this thesis, platforms have been developed to help to reconstruct this dynamic and niche-specific signaling panoply. In one approach, a hydrogel crosslinking scheme based on a Michael-type addition reaction was combined with photosensitive caging molecules. By masking thiol moieties of a poly(ethylene glycol) (PEG) macromer with photolabile groups, the covalent crosslinking with vinylsulfone groups of complementary PEG macromers was spatiotemporally controlled by light illumination. By the generation of precisely controlled stiffness gradients, we were able to spatially direct human mesenchymal stem cell (hMSC) migration. Along the same lines, light-controlled uncaging was applied to tether biomolecules into a hydrogel matrix. PEG macromers were covalently functionalized with a peptide substrate of activated transglutaminase factor XIII (FXIIIa). This allowed for any desired ECM-derived peptide or protein fused to the counter-reactive peptide substrate to be enzymatically tethered into the hydrogel network. Photoprotection of the hydrogel-bound peptide substrate enabled exquisite dynamic control of biomolecule distribution. The patterning platform was exemplified by the guided three-dimensional (3D) invasion of encapsulated hMSCs into the hydrogel matrix. The second part of this work addressed the challenge of dissecting the vast molecular signaling networks that influence stem cell behavior. A droplet microfluidic-based screening platform was developed to study the effect of pivotal niche proteins in unparalleled combinatorial throughput via micron-sized hydrogel beads termed microniches. Randomized compartmentalization of stable inducible mammalian cell lines into microniches translated into myriads of combinations of secreted proteins tethered to the hydrogel matrix. Selected microniches with a desired phenotypic effect were analyzed for the protein combinations by targeted genotypic analysis of the underlying encapsulated stable mammalian lines. Positive instructive effects of microniches could be demonstrated on a model system of engineered HEK cells and are currently under evaluation for mesendodermal differentiation of a human embryonic stem cell (hESC) reporter cell line. The novel light-responsive materials as well as microfluidic-based screening approach presented here strive for a near-physiological niche signaling architecture. These tools can help to fully exploit the stem cell potential and accelerate the translation of stem cell-based applications from the laboratory towards the clinic.

In der Heilpädagogischen Früherziehung werden vermehrt Kinder begleitet, deren Entwicklung aufgrund von familiären Belastungen als gefährdet angesehen wird. Eine geistige Behinderung der Eltern stellt eine solche Belastung für die Kinder dar und ist meistens mit weiteren Faktoren verbunden, die sich hemmend auf die kindliche Entwicklung auswirken können. Anhand von Experteninterviews wird in der vorliegenden Arbeit die spezielle Situation von Eltern mit einer geistigen Behinderung und ihren Kindern erforscht und ihr erhöhter Unterstützungsbedarf ermittelt. Die Auswertung mittels qualitativer Inhaltsanalyse zeigt Besonderheiten auf individueller Ebene und auf der Umweltebene. Der Unterstützungsbedarf ist vielseitig und betrifft sowohl Eltern als auch Kinder. Auf der Grundlage der gewonnenen Ergebnisse werden Handlungsansätze für die Heilpädagogische Früherziehung abgeleitet.

Hematopoietic stem cells (HSCs) are responsible for life-long production of all mature blood cells. This unique characteristic makes them an ideal candidate for cell-based therapies to treat various hematological malignancies. Their extensive use in the clinic is often hampered due to insufficient number of cells obtained from donors. Countless attempts to expand HSCs in vitro have failed, primarily due to our inability to recapitulate key features of the native bone marrow microenvironment, termed niche, in a dish. The absence of important niche signals in vitro results in rapid proliferation of HSCs with a concomitant loss of their long-term multi lineage blood reconstitution potential. The niche in the bone marrow involves a highly complex network of physical and biochemical signals that, in concert with cell-intrinsic mechanisms, is believed to control HSC fate choices. Moreover, the hypoxic conditions in the niche presents an extreme metabolic environment, imposing HSCs to attain a distinct metabolic identity as compared to their differentiated progeny. However, despite decades of research it is currently very poorly understood how HSCs take the decision to either undergo self-renewal or differentiation. Insights into the mechanisms regulating HSC fate choices are key to design better strategies for HSC maintenance and expansion in vitro for use in clinical transplantations. The overall goal of this thesis is to employ innovative experimental tools to explore the role of metabolism in regulating HSC fate choices. In the first part of this thesis a versatile cell-tracking assay was developed to follow HSC divisions in vitro. A combination of cell tracking and immunostaining was used to systematically map phenotypic changes in HSCs up to four divisions, under defined culture conditions imposing specific fates. We found that the proportion of cells maintaining an HSC phenotype decreased with increasing number of cell divisions, supporting the notion that faster cycling results in HSC exhaustion. In the second part of this thesis, we for the first time identify a link between mitochondrial metabolism and HSC fate decision. Using flow cytometry and long-term blood reconstitution assays low mitochondrial activity was established as a reliable marker of functional HSCs, independent of their cell cycle state. Consequently, we could use this marker to reliable identify self-renewing HSCs from heterogeneous in vitro cultures. Strikingly, we found that HSC fate could be altered by artificially modulating their mitochondrial activity in vitro. These results suggest that mitochondrial activity is a determinant of HSC fate. The last part of this thesis describes an experimental paradigm to analyze in vivo niche-instructed fate choices in paired HSC daughter cells. Live single cell imaging revealed a significant increase in asynchronous divisions in niche activated HSCs compared to control cells, suggesting a possible involvement of niche-instructed asymmetric cell division program. Indeed, a significantly higher level of asymmetric gene expression was found in paired daughter cells arising from niche-instructed HSCs. This analysis led to the identification of 12 asymmetrically expressed genes, among them were key enzymes belonging to glycolytic and mitochondrial TCA cycle metabolic pathways. Altogether, this thesis successfully employed unique experimental strategies to provide an intriguing link between metabolism and HSC fate choices.

Stem cells play a key role in a wide range of biological processes, in large part due to their ability to self-renew or differentiate into specialized cell types in response to various biological cues. In vivo, stem cells reside in a complex microenvironment, termed niche, that regulates cell fate through intricate combinations of biophysical and biochemical factors. To recapitulate some of these crucial interactions ex vivo and to facilitate a quicker transition to clinical and pharmaceutical applications of stem cells, numerous technologies have been developed in recent years to better control and manipulate the cellular microenvironment. In particular, combining synthetic hydrogels having controllable mechanical and biochemical signaling with microfluidic technologies that can automatically and precisely handle fluids results in unprecedented control over in vitro microenvironmental conditions. In this thesis, novel microfluidic approaches were developed to engineer stem cell niches presenting defined and modular cell-instructive physicochemical cues. In a first approach, a novel platform based on computer-controlled hydrodynamic flow focusing was developed in order to tether steady-state gradients of tagged proteins, using Fc or biotin tags, onto the surface of poly(ethylene glycol) (PEG)-based hydrogels displaying selective capturing proteins (ProteinA or NeutrAvidin). This versatile patterning strategy permitted the generation of complex biomolecule gradients, with fine control over the patterning resolution and shape. Furthermore, the chosen binding schemes enabled parallel and orthogonal gradients of multiple proteins to be formed. As a proof-of-principle, we employed this technology to assess the influence of immobilized leukemia inhibitor factor (LIF) concentration on mouse embryonic stem cell self-renewal. While this technology allowed biomolecule dose effect on stem cell behavior to be investigated, it was limited in its ability to modulate multiple microenvironmental factors simultaneously. To address this limitation, droplet-based microfluidic technology was adopted which allows perturbing microenvironmental conditions in a combinatorial fashion and with nearly unmatched precision and throughput. To this end, microfluidic chips were fabricated for the generation of PEG-based microgels with precisely controlled dimensions and physico-chemical properties. First, we developed a versatile biofunctionalization technique for tethering biomolecules of interest to the reactive PEG microgels. Then, selective peptide- and protein-modified formulations were tested for their ability to promote adhesion and proliferation of various stem cell types in a bioreactor-based suspension culture. Next, programmable modulation of the flows was adopted to generate microgels with varying elasticity, biochemical ligands or both. The different microgel properties were encoded with specific fluorescent markers such that the microenvironment properties could be readily identified via microscopy or flow cytometry. Controlling syringe pumps through computer programming allowed us to generate up to 100 populations of microgels with different elasticities and bioactive ligand concentrations in a single experiment. Thousands of compositionally distinct microgels were then analyzed by the intensity levels of two fluorescent moieties incorporated in the hydrogel network. As a proof-of-principle, we demonstrated that this technology can be adopted to [...]

Im Bereich der Heilpädagogischen Früherziehung (HFE) ist in den vergangenen Jahren ein grosser Wandel zu beobachten. Die Zielgruppe der HFE hat sich wesentlich verändert, womit die Prävention als ein Aufgabenfeld der HFE an Bedeutung gewinnt. Es ergeben sich in diesem Zusammenhang einige offene Fragen. In der vorliegenden Arbeit wird das Thema der Prävention im Kontext der HFE mittels einer qualitativ strukturierenden Inhaltsanalyse aufgearbeitet, um einen Überblick darüber zu geben, wie dieses Aufgabenfeld in der heilpädagogischen Fachliteratur der letzten 10 Jahre thematisiert wurde. Es zeigte sich, dass das Thema der Prävention im Kontext der Heilpädagogischen Früherziehung regelmässig und auf unterschiedlichen Ebenen aufgegriffen wurde. Prävention ist als Aufgabenfeld der HFE anerkannt. Es verbleibt Handlungsbedarf auf struktureller, inhaltlicher und praktischer Ebene.

In den letzten Jahren hat die Frühgeburtlichkeit zugenommen. Frühgeborene Kinder können schon ab der 24. Schwangerschaftswoche mit einem Geburtsgewicht bis unter 500 Gramm überleben. Die frühe Geburt hat sowohl Folgen für die Entwicklung der Elternschaft, wie auch für die Kinder. Sobald sich bei den Kindern Auffälligkeiten in der Entwicklung manifestieren, werden sie der Heilpädagogischen Früherziehung zugewiesen. Die vorliegende Arbeit betrachtet Aspekte der Elternschaft von Frühgeborenen in der heilpädagogischen Fachliteratur über den Zeitraum der letzten 10 Jahre mittels qualitativer Inhaltsanalyse. Dabei zeigt sich, dass sich diese Elternschaft in Fach-kreisen zu einer eigenen Gruppe entwickelt hat. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse besteht jedoch die Notwendigkeit einer vertieften thematischen Auseinandersetzung im Rahmen der Heilpädagogischen Früherziehung.