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    Das Mainzer Priesterseminar 1933-1945. Priesterausbildung, Kriegserfahrung und Kriegsdeutung.
    (2024) Künster, Maximilian; Arnold, Claus; Hell, Leonhard
    Die Studie gibt Auskunft über die spezifische Kriegserfahrung und -deutung von Priesteramtskandidaten und Jungpriestern, die zumeist in einem strengkirchlich geprägten Milieu sozialisiert wurden. Ihre Wahrnehmung des Zweiten Weltkriegs wurde durch vorgelagerte Wissensbestände beeinflusst. Zu nennen sind im Besonderen die am Mainzer Priesterseminar gelehrte Theologie und das dort tagtäglich eingeübte Frömmigkeitsideal. Die Arbeit geht der Frage nach, welche dieser Prägungen und Grundüberzeugungen sich in Bezug auf die Kriegsdeutung der Theologiestudenten und Jungpriester und letztendlich auch in Bezug auf die Bewältigung der Kriegserlebnisse als wirksam erwiesen haben. Zudem stellt sie dar, ob und inwieweit sich die von den Mainzer Seminaristen vertretene Deutung des Krieges signifikant von der anderer Soldaten abhebt.
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    Quantifizierung des Gehirnalters als Biomarker der Parkinson-Krankheit
    (2025) Löw, Alexander; Groppa, Sergiu
    Die Parkinson-Krankheit (PK) ist nach der Alzheimer-Krankheit die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung und betrifft insbesondere Personen in einem höheren Lebensalter. Das Geschlecht gilt als ein wesentlicher Einflussfaktor, wobei Männer ein höheres Risiko aufweisen, von der PK betroffen zu sein. Da im Rahmen der Diagnostik vornehmlich klinische Beeinträchtigungen der Patienten berücksichtigt werden, erfolgt die Diagnosestellung in der Regel erst in einem fortgeschrittenen Stadium der Erkrankung. Ein aktuelles Forschungsziel besteht in der Etablierung zuverlässiger Biomarker, anhand derer eine Diagnosestellung bereits in einem präklinischen Stadium der Erkrankung ermöglicht werden kann. Die Vorhersage des Gehirnalters gilt hierbei als ein vielversprechender Ansatz, der unter Verwendung spezifischer Modelle das biologische Gehirnalter einer Person schätzt und so eine Möglichkeit zur Quantifizierung hirnmorphologischer Veränderungen beschreibt. Im Rahmen dieser Arbeit entwickelten wir ein Modell, das anhand morphometrischer Maße T1-gewichteter Magnetresonanztomographie-Aufnahmen eine präzise Vorhersage des Gehirnalters erlaubt. Dabei wurde die höchste Leistung (R2 = 0,70) durch das Modell auf Grundlage der Kombination aus kortikaler Dicke (CT) und nicht-kortikalem Volumen (nCV) erreicht. Diese beiden Variablen wurden bereits in anderen Studien zur Vorhersage des Gehirnalters als relevant bewertet und gelten darüber hinaus als wichtige Parameter zur Erfassung des physiologischen Alterungsprozesses. In einem nächsten Schritt konnten wir demonstrieren, dass die resultierende Differenz zwischen chronologischem Alter und vorhergesagtem Gehirnalter, das Gehirnalter-Delta, einen höheren Mittelwert (MW) bei Patienten mit PK im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen (HC) aufweist (2,95 ± 10,13 Jahre (PK) vs. 0,08 ± 6,21 Jahre (HC)), was mit den Beobachtungen der drei bisherigen Studien zu dieser Thematik übereinstimmt. Zur Bewertung des Geschlechts als potenzieller Einflussfaktor führten wir die Analysen nicht nur für die beiden Gesamtkohorten, sondern auch jeweils nach Geschlechtern getrennt durch. Dabei wurde die beste Modellleistung sowohl in der weiblichen als auch in der männlichen Kohorte ebenfalls durch die Kombination aus CT & nCV erreicht (R2 = 0,68 (HC, weiblich); R2 = 0,74 (HC, männlich)). Die Bestimmung des Gehirnalter-Deltas erbrachte höhere MW bei weiblichen im Vergleich zu männlichen Patienten mit PK (2,82 ± 6,24 (weiblich) vs. 0,65 ± 6,84 (männlich)), was im Widerspruch zu den Ergebnissen der bisher einzigen, zu dieser Thematik durchgeführten Studie steht, sodass diesbezüglich weitere Untersuchungen erforderlich sind. Darüber hinaus konnten wir in unserem Modell insbesondere Thalamus und Plexus choroideus als relevante Hirnregionen zur Vorhersage des Gehirnalters identifizieren. Beide Areale wurden bereits als zentrale Strukturen im Kontext der Vorhersage des Gehirnalters vorbeschrieben und werden zudem auch bezüglich der Pathophysiologie der PK als wesentliche Hirnbereiche diskutiert. Es gilt zukünftig zu evaluieren, inwiefern einer Hirnregion, die hinsichtlich der Vorhersage des Gehirnalters als relevant bewertet wird, auch eine pathophysiologische Bedeutung im Rahmen einer Erkrankung zuzuschreiben ist. Weiterhin konnten wir eine Korrelation zwischen einem höheren Gehirnalter-Delta und einer stärkeren klinischen Beeinträchtigung von Motorik und Kognition nachweisen. Diese Ergebnisse stimmen weitgehend mit den Beobachtungen der drei bisherigen Studien zu dieser Thematik überein. Perspektivisch sollte die Vorhersage des Gehirnalters hinsichtlich einer potenziellen Funktion als Verlaufsmarker zur Bewertung des Krankheitsprogresses der PK geprüft werden. Grundsätzlich kann sich die Vorhersage des Gehirnalters zukünftig zu einem Biomarker der PK entwickeln. Es sind jedoch noch weitere Untersuchungen notwendig, um die Relevanz des individuellen Gehirnalters bezüglich der PK, insbesondere unter Berücksichtigung weiterer Faktoren, die die Hirnintegrität beeinflussen, beurteilen zu können. Langfristig könnte dadurch die Versorgung von Patienten mit PK verbessert werden, indem nicht nur eine individuellere Therapie, sondern auch eine frühere und zuverlässigere Diagnosestellung ermöglicht würde.
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    Design and development of calorimetry at SHiP and SND@LHC
    (2025) Climescu, Matei A. V.; Wanke, Rainer
    This thesis focuses on calorimetry in the context of searches for rare particle interactions at the SHiP and SND@LHC experiments at CERN. The SHiP (Search for Hidden Particles) experiment at CERN SPS is going to be the flagship experiment for investigating low-coupling physics in the O(10 MeV) to a couple of GeV range. Its calorimeter system will achieve very good particle identification capabilities and be able to reconstruct the directionality of electromagnetic shower with excellent precision. This will enable significant background reduction and the ability to reconstruct neutral final states arising from possible new physics decays. For this, it relies on plastic scintillator bars traversed by wavelength-shifting fibres and readout by SiPMs on the one hand and high-precision layers on the other. The physics requirements of the calorimeter have been studied with Monte Carlo simulations. The plastic scintillator layers’ light yield was optimised both in simulations and laboratory studies, yielding a design for usage in the final experiment. The readout electronics must cover a very large dynamic range, four systems were investigated with the KLauS chip being identified as having potential for usage in the end experiment. Three test beams were lead using a modular and custom-built prototype of the SHiP electromagnetic calorimeter system. There, different readout electronics and detector configurations were evaluated. Preliminary results allow to establish the robustness of the design for energy reconstruction and particle identification. These studies are in use for the final design of the energy reconstruction and particle identification. The SND@LHC (Scattering Neutrino Detector at the Large Hadron Collider) is a running experiment placed off-axis at the ATLAS interaction point at 7.2 < η < 8.6. The experiment’s position enhances the charm parentage of final state νe and ντ from decays inside of ATLAS. A hadronic calorimeter based on scintillator bars readout by SiPMs is used to identify muons and measure the energy of hadronic final states from interactions in an emulsion target. The perfor- mance of the hadronic calorimeter has been studied. Its response to hadronic showers as well as the development and testing of tagging algorithms used for the calorimeter calibration are presented. In addition, muon deep inelastic scattering and catastrophic muon bremsstrahlung background studies have been performed in the emulsion detector together with the develop- ment of electromagnetic calorimetry techniques. These evaluations are currently being used for searches for νe in the emulsion detector at SND@LHC.
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    Radiomics zur Vorhersage der portalvenösen Tumorthrombose bei Patienten mit HCC
    (2025) Schnier, Mira; Mähringer-Kunz, Aline
    Die Pfortaderinfiltration ist eine häufige und hochgradig prognostisch relevante Komplikation des HCC, die in bis zu 40 % der Fälle auftritt. Sie führt zu einer Prognoseverschlechterung und Einstufung als BCLC C, was deutliche Auswirkungen auf das Patientenmanagement hat. Die durchschnittliche Überlebenszeit mit PVI beträgt ca. 7,2 Monate, ohne PVI 35,7 Monate. Dabei ist die Prognose umso schlechter, je größer das Ausmaß der Infiltration ist. Allerdings führt schon die Infiltration von segmentalen Pfortaderästen zu einer deutlich schlechteren Prognose. Diese Studie hatte das Ziel zu klären, ob es quantifizierbare Radiomics-Merkmalsunterschiede bei HCC mit PVI im Vergleich zu Nicht-PVI gibt, was die Entwicklung eines Radiomics-basierten Vorhersagemodells für die Entwicklung von PVI bei Patienten mit HCC ermöglichen würde. Aus einem Studienkollektiv von 858 HCC-Patienten wurde retrospektiv bei 151 Patienten mit initialer PVI, bei 44 Patienten mit PVI-Entwicklung im Verlauf und bei 213 zufällig ausgewählten Patienten ohne PVI-Entwicklung die führende Tumorformation zur Erstdiagnose in allen Schichten der Schnittbildgebung manuell segmentiert und eine Texturanalyse der Tumorherde durchgeführt. Unsere Ergebnisse der Radiomics-Analyse bestätigten im ersten Teil die bereits bekannten morphologischen Faktoren: HCCs mit PVI sind signifikant größer, weniger sphärisch, weniger homogen und auch weniger arteriell vaskularisiert als HCCs ohne PVI. Der zweite Teil der Studie konzentrierte sich daher auf Patienten, die zu Beginn keine Anzeichen einer Pfortaderinfiltration aufwiesen, aber im Verlauf der Erkrankung eine PVI entwickelten. Dazu wurde aus der Gruppe der Patienten ohne PVI eine Vergleichsgruppe ausgewählt wurde, die der Patientengruppe mit PVI-Entwicklung im Verlauf hinsichtlich konventioneller qualitativer Tumormerkmale wie Wachstumstyp und arteriellem Kontrastmittelverhalten, aber auch Tumorgröße und Anzahl der Läsionen, glich. Nachdem bei unserer Studie redundante Radiomics-Merkmale mit hoher Korrelation entfernt worden waren, wurden insgesamt 47 radiometrische Merkmale in die LASSO-Regressionsanalyse aufgenommen. Bei einer Aufteilung von 80:20 zwischen Trainings- und Holdout-Validierungsdatensatz verblieben 17 radiometrische Merkmale im angepassten Modell. Die Anwendung des Modells auf den Holdout-Validierungsdatensatz ergab eine Sensitivität von 0,78 und eine Spezifität von 0,78 für das Auftreten von PVI. Unsere Studie demonstriert erfolgreich ein Proof-of-Concept-Radiomics-Modell und lässt vermuten, dass eine zukünftige PVI bei der Erstdiagnose von HCC mittels Radiomics-Analyse prognostiziert werden kann. Dennoch erfordert deren breite Implementierung in der klinischen Routinepraxis eine nachhaltige unabhängige Validierung. Obwohl die PVI einen entscheidenden Einfluss auf Prognose und Therapie von Patienten mit HCC hat, werden Gefäßinfiltrationen in der Schnittbildgebung häufig übersehen und erst retrospektiv im Verlauf diagnostiziert. Eine zusätzliche radiometrische Bewertung der aggressiven HCC-Morphologie könnte dazu führen, dass Patienten mit PVI-Risiko frühzeitig identifiziert werden, was das zukünftige Patientenmanagement entscheidend weiterentwickeln würde. Um die Anwendbarkeit der Radiomics-Analyse in der klinischen Routinepraxis vollständig erforschen zu können, sind Standardarbeitsanweisungen für die Bildgebung notwendig ebenso wie für die Parameter der anschließenden Textur- bzw. Radiomics-Analyse. Dies wäre ein entscheidender Schritt, um stabile und klinisch relevante radiologische Biomarker zu identifizieren, die eine nicht-invasive Methode zur Quantifizierung und Überwachung der phänotypischen Merkmale von Tumoren in der klinischen Praxis darstellen. Die Anwendung der quantitativen Bildgebung könnte dazu dienen, die Subjektivität der visuellen Interpretation zu überwinden und zu besseren Ergebnissen in der medizinischen Bildgebung führen, indem sie den Radiologen unterstützt, anstatt ihn zu ersetzen. Die Risiken des Einsatzes künstlicher Intelligenz und die Frage, wie die Ergebnisse validiert werden können, sind Gegenstand andauernder Forschung.
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    Regulatory small RNA pathways in the nematode C. elegans and the ant T. rugatulus
    (2025) Seistrup, Ann-Sophie; Ketting, René
    Epigenetic regulation via RNA interference (RNAi) is an important method for altering gene expression and for silencing transposons; transposable genetic elements which can self-insert into the genome at various locations, thus wreaking havoc on the genome when not kept in check. RNAi functions via proteins known as Argonautes which associate with small RNAs, using these to direct them to their targets via sequence complementarity. This thesis concerns different pathways related to RNAi in the nematode Caenorhabditis elegans, in which RNAi has long been studied, as well as in the ant, Temnothorax rugatulus, in which RNAi has not priorly been studied. In Chapter I, we show how the worm-specific Argonaute WAGO-3 is paternally inherited via the sperm in C. elegans, where it localizes to the newly found PEI-granule, whose phase-separation is controlled by the proteins PEI-1 and PEI-2. We show evidence to support the segregation into budding spermatids of PEI-1/2 and WAGO-3 via anchoring to fibrous body–membranous organelles (FB-MOs). We also show that WAGO-3 is important for paternal inheritance of transgenerational epigenetic memory (RNAe). In Chapter II, we show that T. rugatulus expresses at least two different classes of small RNAs; miRNAs and piRNAs. We show that miRNAs are related to caste-differentiation and that the piRNA pathway, relevant for transposon silencing, is active even in rudimentary ovaries incapable of reproducing. Finally, in Chapter III, we provide new insights into the functionalities of the three germline-expressed, worm-specific Argonautes WAGO-1, WAGO-3, and WAGO-4 in C. elegans. We show evidence that WAGO-1 and WAGO-4 influence the paternal ALG-3/4 pathway, possibly via interaction with the nuclear Argonaute WAGO-9/HRDE-1. WAGO-3, on the other hand, we find to influence the maternal ERGO-1 pathway, most likely also via interaction with one or more nuclear Argonautes. We find that Argonaute regulation depends on the lifestage of C. elegans, and we lastly show that mRNA misregulation caused by loss of WAGO-4 is remembered transgenerationally.
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    Von der Emergenz zur Etablierung komplexer Präpositionen, modelliert mithilfe token-basierter semantischer Karten (am Beispiel des Russischen, Spanischen, Deutschen)
    (2025) Radchankava, Liudmila; Wiemer, Björn
    This dissertation examines the processes by which complex prepositions emerge, stabilize, and become functionally integrated within the linguistic systems of Russian, Spanish, and German. It adopts a token-based semantic mapping framework which provides a model of how recurrent usage patterns—often involving collocational structures—lead to the conventionalization of multi-word prepositional units. Through a combination of corpus-based analysis and cross-linguistic comparison, the study traces the semantic and syntactic shifts that accompany these developments, identifying recurring trajectories of formal consolidation and semantic narrowing. The approach emphasizes usage-driven dynamics and gradual restructuring over time. In addition to traditional qualitative and manual analyses, this study integrates contextualized embeddings generated by BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers) to perform large-scale semantic clustering of prepositional expressions across historical periods. By modeling the semantic similarity of token distributions, BERT enables the construction of data-driven, usage-based semantic maps that reveal patterns of semantic change, desemanticization, and refunctionalization. The combination of manual annotation and AI-based vector analysis allows for a nuanced interpretation of the semantic reorganization of multi-word prepositions and their integration into linguistic structure. This hybrid methodology offers a replicable and scalable approach to historical semantics, and deepens our understanding of how lexical constructions become entrenched across time and languages. By offering a systematic account of how prepositional expressions evolve and become entrenched in discourse, the study contributes to broader models of language change, structural variability, and linguistic categorization. Keywords: complex prepositions, semantic maps, usage-based linguistics, corpus analysis, BERT, Russian, Spanish, German, multi-word expressions, language change, syntactic reanalysis, lexical development.
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    Understanding the molecular mechanisms of the T6SS in Photorhabdus luminescens and their potential for biotechnology
    (2025) Pisarz, Friederike; Heermann, Ralf; Regaiolo, Alice
    Die Biotechnologie befasst sich mit der Nutzung biologischer Prozesse und Organismen für praktische Anwendungen, insbesondere zur Erforschung mikrobieller Systeme. Ziel ist es, deren Mechanismen detaillierter zu verstehen, um Fortschritte in der Medizin, Landwirtschaft und Industrie zu ermöglichen. Bakterielle Sekretionssysteme bergen ein beträchtliches Potenzial für die Biotechnologie, da sie als molekulare Waffen in Bakterien dienen, so beispielsweise das Typ VI-Sekretionssystem (T6SS). Das T6SS ermöglicht es Bakterien, toxische Effektoren zu sekretieren und somit Konkurrenzorganismen zu eliminieren, was essenziell für die Fitness und den Erfolg in komplexen Umgebungen ist. Trotz seiner zentralen Bedeutung sind viele Aspekte des T6SS, insbesondere in spezifischen Bakterienarten und dessen Beitrag zu mikrobiellen Interaktionen, noch weitgehend unbekannt. Die Untersuchung des T6SS in Photorhabdus luminescens, einem Insektenpathogen, das polymikrobielle Lebensräume wie Nematodendärme, Pflanzenwurzeln und Insektenlarven besiedelt, ist von besonderer Relevanz. Die Fähigkeit von P. luminescens, in derart unterschiedlichen Lebensräumen zu existieren, deutet auf komplexe Konkurrenzmechanismen hin, bei denen das T6SS vermutlich eine zentrale Rolle spielt. Ziel dieser Arbeit war es, die Funktion des T6SS in P. luminescens zu analysieren, um dessen Bedeutung für bakterielle Konkurrenz, Fitness und Interaktionen innerhalb mikrobieller Gemeinschaften sowie mit Wirtsorganismen besser zu verstehen, sowie das Potenzial des T6SS für die biotechnologische Anwendung zu ermitteln. Mittels bioinformatischer Analysen konnten vier T6SS-Gencluster im Genom von P. luminescens DJC identifiziert werden, zusätzlich zu mehreren zusätzlichen Clustern, die für Effektor-Immunitäts-Paare kodieren. Diese Ergebnisse weisen auf das T6SS als entscheidenden Mechanismus hin, mit dem P. luminescens mit Konkurrenzorganismen interagiert. Proteomanalysen von Wildtyp- und T6SS-defizienten Stämmen zeigten signifikante Unterschiede in der Proteinexpression und verdeutlichten die Rolle des T6SS für die bakterielle Fitness. Insbesondere das T6SS-2 erwies sich als essenziell für die interbakterielle Konkurrenz und beeinflusste zugleich weitere Fitnessfaktoren wie die Motilität und den Sekundärstoffwechsel. T6SS-2-defiziente Stämme zeigten beispielsweise eine erhöhte Motilität und eine verstärkte Produktion von Anthrachinon, was darauf hindeutet, dass das T6SS nicht nur die bakterielle Konkurrenzfähigkeit, sondern auch andere essenzielle physiologische Prozesse beeinflusst. Darüber hinaus variierte die T6SS- Proteinkonzentration in Stämmen ohne T6SS-Funktion, was auf einen Kompensationsmechanismus hindeutet, da T6SS-1- und T6SS-2-defiziente Stämme höhere Proteinkonzentrationen von T6SS-3 und T6SS-4 aufwiesen. Insbesondere das T6SS-3 war aufgrund seiner neuartigen Struktur und Funktion, bei der verschiedene Kernkomponenten fehlen, besonders interessant. Es wurde festgestellt, dass das T6SS-3 an der interbakteriellen Konkurrenz beteiligt ist und für vier Lipase-Effektoren kodiert, darunter Tle4A, ein antibakterieller Effektor. Die einzigartige genetische Struktur des T6SS-3, die für mehrere VgrG-Tip-Proteine mit unterschiedlichen C-terminalen Domänen kodiert, ermöglicht vermutlich den Aufbau eines Multi-Effektorkomplexes. Dadurch kann das System einen Cocktail aus toxischen Effektoren in konkurrierende Zellen injizieren und so die Konkurrenzfähigkeit von P. luminescens in verschiedenen Lebensräumen verbessern. Fluorophore Reportermikroskopie zeigte eine hohe Expressionsrate von T6SS-3 unter verschiedenen Rhizosphären ähnlichen Umweltbedingungen, wie z. B. sauren, alkalischen und hohen Salzkonzentrationen. Darüber hinaus wurde die Expression bei 37°C beobachtet, was auf eine Rolle des T6SS-3 bei der Pathogenese von Insekten hinweist. Diese Anpassungsfähigkeit deutet darauf hin, dass das T6SS-3 eine entscheidende Rolle dabei spielt, dass das Bakterium in verschiedenen Umgebungen überleben kann. Darüber hinaus wurden zwei membranstörende Effektoren (Tme1) mit antibakterieller Aktivität identifiziert, die mit dem T6SS in Zusammenhang stehen. Diese Effektoren zerstören bakterielle Membranen, vermutlich durch Porenbildung und hemmen das bakterielle Zellwachstum. Mittels Zeitraffermikroskopie wurde gezeigt, dass Tme1A die Zellrundung, ein Kennzeichen der Porenbildung, induziert. Gleichzeitig neutralisieren die Tmi-Immunproteine (Tmi1A-F) diese toxischen Effektoren durch Bindung an die C-terminale Schleife der Tme-Effektorproteine. Um die Aktivität der Tme1-Effektoren zu ermitteln, wurden in P. luminescens durch Deletion des lux-Operons Lumineszenz-Reporter-Assays durchgeführt. So wurde ein neuer Ansatz zur Untersuchung von P. luminescens implementiert und außerdem konnte durch Reporterplasmide die Rolle von Tme1 gegen bakterielle Konkurrenten in vivo untersucht werden. Tatsächlich erwies sich Tme1A als aktiv gegen bakterielle Zellen und die Deletion von tme1A veränderte die Tötungsfähigkeit von P. luminescens. Folglich konnte die Rolle dieser Effektoren im interbakteriellen Wettbewerb eingeordnet werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Forschungsarbeit das Verständnis der komplexen Rolle der T6SSs in P. luminescens vertieft und wichtige Funktion für die bakterielle Konkurrenz und Anpassung in verschiedenen Umgebungen aufzeigt. Diese Einblicke vertiefen nicht nur das Wissen über die interbakteriellen Interaktionen, sondern eröffnen auch Möglichkeiten für zukünftige biotechnologische Anwendungen, wie die Entwicklung bakterieller Systeme für gezielte antimikrobielle Strategien.
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    Interleukin-1 signaling in the blood-brain barrier influences the behavioral response to chronic social stress
    (2025) Schramm-Hermann, Eva Charlotte; Waisman, Ari
    Chronic stress is a major risk factor for depression, leading to systemic immune activation and neuroinflammation, both of which contribute to the development of depressive symptoms. The blood-brain barrier (BBB), with endothelial cells as a central component, plays a crucial role in maintaining central nervous system (CNS) homeostasis by regulating the exchange of molecules and immune cells between the blood and CNS. However, the precise impact of chronic stress on BBB function and whether BBB components contribute to the establishment of depression-like behavior following stress remain unclear. Interleukin-1 (IL-1), a key pro-inflammatory cytokine, plays a central role in the development of stress-induced behavioral changes. Its receptor, IL-1R1, is primarily expressed by BBB endothelial cells (BECs) in the CNS, but its expression is restricted to a small subset of these cells under steady-state conditions. Chronic social defeat (CSD) stress has been shown to upregulate IL-1R1 expression on BECs, potentially driving BBB activation during stress. Although systemic endothelial IL 1R1 deletion has been shown to alleviate stress-induced behavioral symptoms, it remains unclear whether IL-1 signaling specifically in BECs mediates these effects. Using the Slco1c1-CreERT2 mouse strain to delete IL-1R1 selectively in BECs, this study aimed to investigate the role of IL-1 signaling in BECs during CSD and its contribution to depression-like behavior. Here, we show that IL-1 signaling in BECs is critical for mediating stress-induced behavioral dysfunction, as conditional deletion of IL-1R1 in BECs increased stress resilience and ameliorated behavioral changes following CSD. We found that IL-1R1⁺ BECs constitute a small, distinctly activated BEC subset under steady-state conditions. CSD stress further increased IL-1R1 expression on BECs, which was essential for their activation during stress. Notably, IL-1 signaling in BECs influenced behavior independently of peripheral immune cell infiltration or neuroinflammation, suggesting that alternative mechanisms are involved. While IL-1 signaling is a well-established key regulator of chronic stress responses, our results demonstrate that this effect is specifically mediated through BECs, highlighting the importance of the BBB in the chronic stress response. Taken together, our findings suggest that targeting IL-1 signaling in BECs could be a promising strategy for mitigating stress-induced neurovascular dysfunction and its associated behavioral consequences.
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    Fluid gels - rheology, tribology and thermal properties of hydrocolloid systems
    (2025) Ghebremedhin, Marta
    This work investigates the underlying gelation mechanism of hydrocolloid systems, with particular emphasis on agarose gelation under shear. The focus is directed at the physico-chemical properties of agarose fluid gels and their rheological, mechanical, and tribological behaviour. Fluid gels, based on gelling polysaccharides like agarose, undergo gelation at defined shear rates, resulting in suspensions of gel particles with controlled microstructures. These systems exhibit viscoelastic behaviour, characterised by the coexistence of solid and fluid-like properties over different time scales. Agarose, a strong gelling polysaccharide, typically forms firm, brittle gels through double-helix aggregation via hydrogen bonding while cooling. However, applying shear during gelation modifies this behaviour. The resulting agarose fluid gels display elastic, solid-like behaviour at rest that transitions to a fluid-like state upon exceeding a critical stress – attributed to the “hairy” microstructure of gels particles, which plays a role in the rheological, mechanical and tribological properties. A range of agarose concentrations (0.5 wt%, 1 wt% and 2 wt%) was investigated. Rheological measurements revealed that increasing agarose concentration resulted in higher storage moduli of the microgel particles. Notably, 1 wt% agarose fluid gels exhibit the lowest viscosity at low shear rates and the shortest linear viscoelastic range. Microstructure and particle size analysis indicated a decrease in particle size and unordered chains at the particle surfaces with decreasing agarose concentration. Based on these findings, we propose models to elucidate the effects of particle size, concentration, and “hairy” surface structure on the rheological and tribological behaviour of fluid gels. Atomic force microscopy revealed the inner network structure of gel particles, showing a dense core that decreases in density towards the periphery, emphasising structural gradients that affect elasticity and, consequently, bulk properties. The addition of co-solutes, such as sucrose, strongly influences interactions between agarose, water, and sucrose molecules during shear, impacting structure formation and network behaviour. Increasing sucrose concentration resulted in the formation of microgel particles with different sizes, shapes, and interconnected network structures. These microstructural changes arise from the dynamic competition between gelation and shear-induced disruption, directly impacting the rheological and tribological properties of fluid gels. The findings enhance our understanding of the structure-property relationship in fluid gels and broaden their potential in food applications – particularly in designing tailored textures for products targeting conditions such as dysphagia. This work contributes to advancing the functional design of agarose-based fluid gels by elucidating the molecular mechanisms underlying their formation and behaviour under shear.
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    Physical aspects of spreadable semi-solid animal protein emulsions
    (2025) Bächle, Mathias; Vilgis, Thomas; Soennichsen, Carsten
    This thesis investigates the physical aspects of semi-solid animal protein emulsions, specifically foie gras pâté and duck liver pâté, with the goal of developing a foie gras alternative without the need for force-feeding. By characterizing these systems using various analytical techniques, such as rheology, textural force measurements, differential scanning calorimetry (DSC) and coherent anti-stokes Raman scattering (CARS) microscopy, unique insights were gained into their textural properties and microstructure. A key focus was the comparison between foie gras pâté and a simplified duck liver pâté composed of rendered duck fat. Experimental findings showed that foie gras pâté exhibited significantly higher viscoelastic properties and hardness than the control pâté, attributed to its unique fat particle clusters, which support the protein network and contribute to its textural properties. These clusters, observed through CARS microscopy, acted as hard filler particles, increasing the pâté’s structural integrity but also causing rapid collapse under shear stress. Two approaches were explored to modify the properties of the liver-based emulsion: the systematic use of different emulsifiers and the alteration of fat structure via lipase treatment.\\ The study examined the effect of three stabilizers and emulsifiers — collagen, sodium stearate, and mono- and diglycerides (MDG) — on the physical properties and microstructure of the emulsion. Each emulsifier influenced the texture differently; collagen increased elasticity and hardness, sodium stearate increased hardness due to increasing electrostatic repulsion, and MDG affected rheological properties primarily in the unheated state. Additionally, emulsifiers led to a reduction in fat particle size and improved dispersion within the emulsion. A successful approach to mimicking foie gras pâté involved treating duck fat with lipase. The enzymatic modification altered the fat’s melting profile and solid fat content without changing its fatty acid composition. This lipase-treated fat replicated the structural characteristics of foie gras fat, leading to pâtés with similar rheological and textural properties and a similiar microstructure. Overall, this research demonstrates the importance of understanding emulsion-based food systems to effectively manipulate their properties. The findings highlight the crucial role of fat particle structure in determining foie gras pâté’s texture and provide a foundation for creating ethical and high-quality foie gras alternatives and enzymatic fat modification.
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    Tracking detector and Møller Polarimeter for the P2 experiment
    (2025) Kravchenko, Michail; Berger, Niklaus; Wurm, Michael
    The primary aim of the P2 experiment is to determine the weak mixing angle sin^2(θ_w) precisely. The experiment will take place at the Mainz Energy Recovery Superconducting Accelerator (MESA), which will provide a beam of electrons with alternating longitudinal polarization and energy of 155 MeV and a current of 150 μA. These conditions enable a targeted relative uncertainty of 0.14 % on sin^2(θ_w) at low four-momentum transfer of Q^2 = 4.5 × 10^−3 GeV^2. This high precision allows for a sensitive search for physics beyond the Standard Model of Elementary Particle Physics. In the experiment, the parity-violating asymmetry will be measured by integrating Cherenkov detectors. Additionally, a tracking detector will determine the four-momentum transfer Q^2 of electrons scattered in the liquid hydrogen target and reconstruct individual electron tracks for systematic studies. The tracking detector will employ High Voltage Monolithic Active Pixel Sensors (HV-MAPS), a novel technology designed to minimize the material budget and thus reduce multiple scattering. A major challenge is represented by the high electron scattering rate into the tracking detector acceptance, reaching approximately 100 GHz. This demands additional requirements on the data acquisition system and the radiation hardness of all used materials and components. The value of the electroweak mixing angle will be extracted from the parity-violating rate asymmetry measured in the experiment. The measured asymmetry is directly proportional to the beam polarization. Long-term scattering asymmetry measurements at the Mainz Microtron MAMI have shown that beam polarization can fluctuate by up to 10 % during a typical run. To ensure the required accuracy in the asymmetry measurements, beam polarization must be monitored regularly, ideally continuously, with a precision of ≤0.5 %. Møller polarimetry using a low-density gaseous atomic hydrogen target is the only suitable technique to meet these stringent requirements. A concept for this type of polarimeter, known as the Hydro-Møller polarimeter, was originally proposed by V. Luppov and E. Chudakov. This setup allows for online, non-destructive beam monitoring. However, the gaseous target introduces significant technological challenges that must be addressed. As an interim solution, a Møller polarimeter, which will initially use a conventional solid iron target and operate in discontinuous mode until the hydrogen target is ready, is currently under consideration.
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    Development of new atomic force microscopy methods to investigate interfaces of semiconductor materials
    (2025) Rohrbeck, Pascal Niko; Weber, Stefan; Seiffert, Sebastian; Tremel, Wolfgang
    This PhD Thesis investigates nanoscale structures in semiconductor devices and their structure property relationships, with a particular focus on perovskite solar cells (PSCs). Over the past two decades, PSCs have attracted significant attention due to their high power conversion efficiency (PCE) and low production costs, positioning them as promising alternatives to traditional silicon solar cells. However, to fully exploit their potential for commercial applications, a fundamental understanding of their nanoscale physical properties is essential. Features such as grain boundaries (GBs) and crystal lattice and interfacial defects has been observed to function as recombination centers for charge carriers. This property is critical to the functionality of the device. However, direct visualization at this scale has remained challenging. The aim of this PhD Thesis is to develop tools and methods that enable a deeper understanding through visualization of promising semiconductor materials and their buried interfaces at the nanoscale. This knowledge will facilitate targeted engineering of surfaces and defects to optimize device performance without compromising efficiency. To probe electronic properties at the nanoscale, I employed conventional Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) alongside two newly developed Atomic Force Microscopy (AFM) techniques based on Electrostatic Force Microscopy (EFM) principles. The first method, nanoscale surface photovoltage spectroscopy (nano-SPV), enables the study of charging and discharging processes in PSCs. The second method, multi-frequency heterodyne Electrostatic Force Microscopy (MFH-EFM), enhances the spatial resolution of the second capacitance derivative signal, allowing for more detailed investigation of interfaces in semiconductor devices. As demonstrated by KPFM measurements, passivation molecules have been found to preferentially accumulate at grain boundaries, where dangling bonds are present. Utilizing tr-KPFM and the newly developed nano-SPV method has revealed that surface passivation not only leads to more homogeneous extraction and recombination of charge carriers but also increases recombination times, indicating fewer defects that hinder carrier extraction. The novel MFH-EFM method enabled superior localization of dielectric properties compared to standard approaches and the possibility to do dielectric spectroscopy. This PhD thesis presents new functional methods with improved resolution for the AFM and further improves the versatility of the EFMs for nanocharacterization of new energy materials.
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    Geschlechtsspezifische Charakteristika von Tötungsdelikten unter besonderer Berücksichtigung von Partnerschaftsdelikten
    (2025) Eifert, Steffen; Germerott, Tanja
    Die vorliegende Dissertation analysiert Merkmale männlicher und weiblicher Opfer von Tötungsdelikten, um ein umfassenderes Verständnis für die unterschiedlichen Ausgangssituationen und Arten von Tötungsdelikten zu erhalten. Es werden Akten von 106 gerichtlichen Obduktionen am Institut für Rechtsmedizin in Mainz aus den Jahren 2012 bis 2019 untersucht. Das Mindestalter des Untersuchungskollektivs liegt bei 14 Jahren (51,9 % Männer; 48,1 % Frauen). Erfasst werden unter anderem demografische Daten, die Tathistorie mit besonderem Fokus auf die Täter-Opfer-Beziehung, Substanzeinfluss, Motive, Arten der Gewalteinwirkung, das Nachtatverhalten sowie die Strafverfolgung der Täter durch die Strafverfolgungsbehörden. Es wird eine geschlechtergetrennte statistische Analyse durchgeführt. Männliche Opfer von Tötungsdelikten werden am häufigsten außerhalb der eigenen Wohnung (63,6 %) von Bekannten oder Freunden (54,5 %) getötet. Außerdem stehen männliche Opfer häufig unter Substanzeinfluss (56,4 %). Die Täter leiden in 49,1 % der Fälle an einer Suchterkrankung und sind in 52,7 % der Fälle vorbestraft. Stich-/ Schnittverletzungen sind die häufigsten zum Tode führenden Verletzungen bei weiblichen und männlichen Opfern, wenngleich Stich-/ Schnitt- und Schussverletzungen bei männlichen Opfern insgesamt häufiger als bei weiblichen Opfern auftreten. Frauen werden am häufigsten in ihrer eigenen Wohnung (76,5 %) von ihren Intimpartnern (62,7 %) getötet. Gewaltsame Erstickung (21,6 %) und stumpfe Gewalteinwirkung (17,6 %) sind häufiger als bei männlichen Opfern (14,5 % u. 12,7 %) die todesursächlichen Gewalteinwirkungen. Außerdem werden bei weiblichen Opfern häufiger Mehrfachverletzungen festgestellt (33,3 %), die auf einen sog. „Overkill“ hindeuten können (Karakasi et al., 2021; Solarino et al., 2019). Die rechtskräftige Verurteilung der Täter durch die Gerichte lässt keine Unterschiede in Hinblick auf das Opfergeschlecht erkennen. Bei der Untersuchung von Tötungsdelikten und der Etablierung von Präventions- und Interventionsstrategien zwischenmenschlicher Gewalt sollten geschlechtsspezifische Aspekte Berücksichtigung finden. Schutzkonzepte sind im öffentlichen Raum leichter zu etablieren als im privaten Bereich, weshalb Tötungsdelikte an Frauen besondere Aufmerksamkeit in Gesellschaft, Strafverfolgung und Gesetzgebung erfordern (Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend, 2022; GREVIO, 2022).
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    Novel bioinformatic tools and methods to study Next Generation Sequencing data with a focus on DNA repair and genome stability
    (2024) Sayols Puig, Sergi; Andrade-Navarro, Miguel; Beli, Petra
    Next Generation Sequencing is a widely used technology that enables precise identification and quantification of nucleic acids. Advanced sequencing-based experimental protocols have enabled the investigation of their modifications, organization, interaction, and regulation, among others. This thesis introduces three novel methodologies implemented as software packages for facilitating the comprehensive analysis, visualization and interpretation of *omics* sequencing data. In *Chapter 1* we describe the problem of PCR clonal artefacts in RNA-seq and enrichment-based assays, such as ChIP-seq. We present the tool *dupRadar*, a novel method to tell apart those PCR artifacts from normal read duplication due to natural over-sequencing of highly expressed genes or enriched loci. We apply our method to detect over-sequenced libraries of limited complexity in cases of little input material in a synthetic dataset and also in public datasets of bulk RNA-seq and single-cell RNA-seq. We found that datasets generated from lower input material exhibit limited library complexity, leading to increased duplication rates even among lowly expressed genes. Finally, we run differential expression analysis to demonstrate that even low levels of PCR artifacts can have an influence on downstream analysis and data interpretation. *Chapter 2* introduces *rrvgo*, a novel tool for interpreting large lists of Gene Ontology terms. The package gives access to several semantic similarity methods; here, I apply the *Relevance* method to GO terms significantly enriched in the publicly available gene expression data from the breast cancer study published by Schmidt et al. in 2008, comparing grade III to grade I breast cancer patients. This approach identifies clusters of potentially redundant terms with high correlation of information content within the set of GO terms. We further demonstrate the utility of rrvgo's visualizations, which facilitate the detection and refinement of a non-redundant set of GO terms for more focused biological interpretation. *Chapter 3* introduces *BreakTag*, an innovative approach for genome-wide identification and quantification of DNA double-strand breaks and their structural characteristics at single nucleotide resolution using high-throughput sequencing. Additionally, we developed *breakinspectoR*, a bioinformatics pipeline designed to detect, quantify and study the end structure of Cas9-induced DSBs in BreakTag data. Using BreakTag, we analyzed cleavage patterns by SpCas9 across three genome-wide CRISPR libraries, comprising 3,500 distinct single-guide RNAs, and identified over 150,000 on- and off-target cleavage sites. Analysis of DSB break ends revealed that approximately 35% of the identified breaks exhibit staggered ends. A machine learning model trained using target site sequence composition and DSB end structure data revealed that protospacer sequence significantly influences Cas9 incision patterns. Furthermore, by examining matched datasets of Cas9 cleavage sites and subsequent repair outcomes, we found a link between staggered breaks and single-nucleotide insertions. In conclusion, these findings demonstrate that the structure of Cas9 DSB ends is sequence-dependent, suggesting that guide RNAs can be strategically designed to produce precise, predictable repair outcomes. This approach may provide new opportunities for correcting diseases caused by single-nucleotide deletions. Overall during my PhD, in collaboration with wet-lab researchers, I have developed novel tools and methods to a broad range of applications of *omics* sequencing data, with special focus on the study of DNA repair and genome stability.