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Chronic pancreatitis is a relapsing or continuous inflammation of the pancreas progressing in severe functional impairment. Especially in an early onset, genetic factors play a critical role. Numerous risk factors have already been identified. Nevertheless, a significant proportion of patients still have no identified underlying cause. Based on an extended candidate approach and whole exome sequencing data, we functionally analyzed AQP12, CTRL and pancreatic transcription factors NR5A2, RBPJL, and HNF1a. In conclusion, we identified NR5A2 as potential risk gene., Chronische Pankreatitis ist eine rezidivierende oder anhaltende Entzündung mit schweren Funktionseinschränkungen des Pankreas. Die Genetik spielt insbesondere im frühen Alter eine tragende Rolle. Trotz zahlreicher identifizierter Risikogene ist bei einer Vielzahl von Patienten die zugrundeliegende Ursache noch immer unbekannt. Aufgrund des erweiterten Kandidatenansatzes sowie Whole Exome Sequenzierung analysierten wir AQP12, CTRL sowie pankreatische Transkriptionsfaktoren NR5A2, RBPJL und HNF1a funktionell und identifizierten NR5A2 als potenzielles Risikogen.

Die chronische Pankreatitis (CP) ist eine Erkrankung der Bauchspeicheldrüse, bei der es durch anhaltende oder rezidivierende Entzündungsprozesse zu einem fibrotischen Umbau des Drüsenparenchyms kommt. Bisher konnten verschiedene Gene identifiziert werden, deren Mutationen unterschiedlich stark mit der Entstehung einer CP assoziiert sind. Da diese Mutationen vor allem Enzyme aus dem Proteasen-/ Antiproteasen-System betreffen, wurden in dieser Arbeit drei Gene untersucht, die für pankreatische Lipasen kodieren: Carboxylester-Lipase (CEL), Pankreatische Phospholipase A2 (PLA2G1B) und Pankreatische Lipase (PNLIP) Für CEL wurden 510 Patienten mit idiopathischer oder hereditärer CP auf das Vorliegen eines Hybrid-Allels (CEL-HYB) getestet, das aus einer Fusion von CEL und seinem benachbarten Pseudogen CELP entstanden ist. Das Patientenkollektiv wurde mit 2362 gesunden Kontrollpersonen verglichen. Des Weiteren wurden 352 Patienten mit alkohol-induzierter CP untersucht. Als Screening-Methode auf CEL-HYB wurde eine Schmelzkurvenanalyse durchgeführt. Alle Positiv-Proben wurden zur Verifizierung noch einer DNA-Sequenzierung nach Sanger unterzogen. CEL-HYB konnte sowohl in der Gruppe der Patienten mit idiopathischer und hereditärer CP als auch in der Gruppe der Patienten mit alkohol-induzierter CP signifikant gehäuft nachgewiesen werden. Alle positiv getesteten Individuen waren heterozygote Träger der Mutation. Um zu untersuchen, ob weitere seltene Varianten in der kodierenden Region ebenfalls zu einer chronischen Pankreatitis disponieren, analysierten wir 364 Patienten und 238 Kontrollen mittels Sanger-Sequenzierung auf die Exone 1 bis 10, fanden aber keine Varianten, die bei chronischer Pankreatitis überrepräsentiert waren. Für PLA2G1B wurde der gesamte kodierende Bereich einschließlich der Exon-Intron-Grenzen mittels PCR und DNA-Sequenzierung nach Sanger nach Varianten abgesucht. Die Analyse erfolgte bei 151 Patienten mit nicht-alkoholischer CP und 186 gesunden Kontrollen. Es, Chronic pancreatitis (CP) is a continuing or relapsing inflammatory disease of the pancreas leading to irreversible morphological changes of the gland. Until now various gene mutations have been identified that are associated with CP. Since most of these mutations affect enzymes of the protease-antiprotease system, here we analysed three genes encoding pancreatic lipases: Carboxyl ester lipase (CEL), pancreatic phospholipase A2 (PLA2G1B) and pancreatic lipase (PNLIP) For CEL we screened 510 patients with idiopathic or hereditary CP for a hybrid allele (CEL-HYB) originating from a crossover between CEL and its neighbouring pseudogene CELP. We compared the group of patients to 2362 healthy controls. Furthermore we examined 352 patients with alcoholic CP. For screening we used melting curve analysis, all positive samples were then verified by DNA sequencing. CEL-HYB was significantly overrepresented among patients with idiopathic or hereditary CP as well as among patients with alcoholic CP. All positive individuals were heterozygous carriers of the allele. To examine whether other rare variants within exons 1-10 outside the context of CEL-HYB could be associated with CP, 364 patients and 238 controls were sequenced. No variants were found, that were overrepresented among CP cases. For PLA2G1B we sequenced all coding exons and the flanking intronic regions in 151 cases with non-alcoholic CP and in 186 healthy control subjects. We found two variants in exon 3 that did not result in a change of the amino acid sequence: c.222T>C (p.Y74=) and c.294G>A (p.S98=). There was no significant enrichment in cases with CP compared to the controls (c.222TC: CP 0,9 % vs. controls 1,0 %; c.294GA: CP 3,0 % vs. controls 2,8 %; c.294AA: CP 0,2 % vs. controls 0,1 %). Therefor genetic alterations in PLA2G1B do not seem to play a role in the development of CP. For PNLIP we sequenced all 13 coding exons and the flanking intronic regions in 429 patients with idiopathic or hereditary CP and 600

Die chronische Pankreatitis ist im Kindesalter häufig genetisch bedingt. Insbesondere die sogenannte idiopathische Form scheint eine komplex vererbte Erkrankung zu sein, bei der sich oft Mutationen in mehreren verschiedenen krankheitsassoziierten Genen nachweisen lassen. Fast alle der bisher identifizierten krankheitsassoziierten Gene kodieren für pankreatische Verdauungsenzyme oder deren Inhibitoren. Aus diesem Grund untersuchten wir, ob es einen Zusammenhang zwischen Mutationen in den Chymotrypsin-Like Elastase-Genen und der chronischen Pankreatitis gibt., Chronic pancreatitis in childhood is often genetic. In particular, the so-called idiopathic form seems to be a complex inherited disease in which mutations can often be detected in several different disease-associated genes. Almost all of the disease-associated genes identified so far for pancreatic digestive enzymes or their inhibitors. For this reason, we investigated whether there was a connection between mutations in the chymotrypsin-like elastase genes and chronic pancreatitis.

GWAS revealed large numbers of variants that could explain the heritability of type 2 diabetes. We focused specifically on an intronic SNP in the TCF7L2 gene (rs7903146). Our main hypothesis is, that the variant leads to altered protein binding. We were able to find a variety of potential activating proteins that bind to the risk allele. The high number of identified regulators with small impact on gene expression might point towards a complex interaction of several proteins., GWAS haben eine Großzahl an Varianten aufgedeckt, die die Vererbbarkeit von Typ 2 Diabetes erklären könnten. Diese Arbeit fokussiert sich auf den intronischen SNP (rs7903146) im Gen TCF7L2 . Unsere Hypothese ist, dass diese Variante zu einer veränderten Proteinbindung führt. Wir konnten eine Vielzahl Risikoallel-bindender Proteine finden. Die große Anzahl identifizierter Proteine mit geringem Einfluss auf Gen Expression könnte auf eine komplexe Wechselwirkung mehrerer Proteinen hinweisen.

The SPINK1 p.N34S (rs17107315; c.101A>G) haplotype is the most relevant risk factor for idiopathic chronic pancreatitis (ICP). SPINK1 protects the pancreas from prematurely activated trypsin. Excess trypsin activation is a major cause for ICP initiation and progression. Based on genetic association, affinity chromatography and proteomics analysis, we functionally investigated rs148911734 as the potential pathological variant and GATA6 as the most promising factor and potential transcriptional repressor at this site., Der SPINK1 p.N34S (rs17107315; c.101A>G) Haplotyp ist der bedeutendste Risikofaktor für die idiopathische chronische Pankreatitis (ICP). SPINK1 schützt die Bauchspeicheldrüse vor vorzeitig aktiviertem Trypsin. Eine übermäßige Trypsinaktivierung ist u.a. für die Initiierung und das Fortschreiten der ICP verantwortlich. Basierend auf genetischer Assoziation, Affinitätschromatographie und Proteomik-Analyse untersuchten wir rs148911734 als potenzielle pathologische Variante und GATA6 als möglichen Transkriptionsrepressor an dieser Stelle.

This study presented a framework for dissecting the function of non-coding pleiotropic loci, facilitating the understanding of the biological mechanisms connecting causal SNPs to complex human traits and diseases. This framework was tested in two examples of pleiotropy: bone mineral density and metabolic traits; Alzheimer’s disease and Type 2 Diabetes. Decoding of noncoding variants will ultimately facilitate translational advances for more effective prevention and treatment of human diseases., Diese Studie bildet einen Rahmen für die Analyse von nicht-kodierender, pleiotroper Loci, der das Verständnis der biologischen Mechanismen erleichtert, die kausale SNPs mit komplexen menschlichen Merkmalen und Krankheiten verbinden. Dieser Rahmen wurde in zwei Beispielen von Pleiotropy getestet: Knochenmineraldichte und Stoffwechselmerkmale; Alzheimer-Krankheit und Typ-2-Diabetes. Die Aufklärung von nicht-kodierenden Varianten wird die Fortschritte bei der Translation für eine wirksamere Prävention und Behandlung menschlicher Krankheiten erleichtern.

Integrating functional layers such as digital holographic microscopy analysis and unbiased drug screening into precision oncology allowed us to retrieve more detailed information about adaptive processes in tumor evolution and treatment-imposed pressure in pancreatic cancer than genomic and transcriptomic analysis alone. This information can be used in future to overcome chemoresistance, guide treatment decisions and longitudinally monitor treatment response., Die Integration funktioneller Schichten wie digital holographische Mikroskopie und automatisierte Wirkstoffscreenings in die Präzisionsonkologie erlaubte es, detailliertere Informationen über adaptive Prozesse in der Tumorevolution und den behandlungsbedingten Druck im Pankreaskarzinom zu erhalten als Genom- und Transkriptomanalysen allein. Diese Daten können genutzt werden, um Resistenzen zu überwinden, Behandlungsentscheidungen zu treffen und das Ansprechen auf die Behandlung zu überwachen.

This work aimed to characterize the postprandial glucose response (PPGR) and to evaluate the habitual diet and the genotype as determinants of the inter-individual variation of PPGR. Results suggest that the investigated determinants alone do not sufficiently predict PPGR. Further, the assessment of phenotypes based on the postprandial metabolic response is discussed for the clinical implementation of personalized nutrition treatment strategies in people with obesity., In dieser Arbeit werden postprandiale Glukoseantworten (PPGR) charakterisiert und die übliche Ernährung sowie Genotypen als Determinanten der interindividuellen Variation der PPGR untersucht. Ergebnisse zeigen, dass diese Determinanten allein die PPGR nicht ausreichend vorhersagen. Zusätzlich werden Phänotypen, basierend auf der postprandialen metabolischen Antwort, für die Umsetzung von personalisierter Ernährung in der Behandlung von Personen mit Adipositas diskutiert.

The systematic quantification of di- and tripeptides revealed postprandial human plasma levels that do not correlate with the peptides’ affinity to PEPT1. In transport and hydrolysis studies in different intestinal models, structure dependent susceptibilities to hydrolysis at the brush border membrane and within enterocytes vary greatly between oligopeptides, but they are almost identical across tested models., Die systematische Quantifizierung von Di- und Tripeptiden ergab postprandiale humane Plasmaspiegel, die der Affinität der Peptide zu PEPT1 nicht entsprechen. In Transport- und Hydrolysestudien in verschiedenen Darmmodellen variieren die strukturabhängigen Hydrolyseanfälligkeiten an der Bürstensaummembran und innerhalb von Enterozyten stark zwischen einzelnen Peptiden, wobei sie in allen getesteten Modellen nahezu identisch sind.

Fructose malabsorption is a common clinical condition of unknown etiology, which is characterized by flatulence, osmotic diarrhea and abdominal pain after consumption of fructose. GLUT5 represents the main intestinal fructose transporter, but mutations in this gene could not explain the disease. GLUT7 as closest relative to GLUT5 does not transport fructose. Due to this, we generated chimeras and identified amino acids, which enable for the fructose transport of GLUT5., Die Fruktosemalabsorption ist ein häufiges Phänomen unbekannter Ätiologie, die sich klinisch mit Blähungen, Bauchschmerzen und osmotischer Diarrhö kennzeichnet. GLUT5 ist der wichtigste intestinale Fruktosetransporter, allerdings sind keine Mutationen bekannt, die die Krankheit hervorrufen. GLUT7 ist der nächste Verwandte zu GLUT5, transportiert allerdings keine Fruktose. Aufgrund dieser Eigenschaft wurden Chimären erzeugt und Aminosäuren ausgemacht, die für den Fruktosetransport von GLUT5 wichtig sind.