Toe Paula Hammond die eerste keer in die vroeë 1980's as eerstejaarstudent op MIT se kampus aangekom het, was sy nie seker of sy behoort nie. Trouens, soos sy aan 'n MIT-gehoor gesê het, het sy soos 'n bedrieër gevoel.
MIT Instituut Professor Paula Hammond, 'n wêreldbekende chemiese ingenieur wat die grootste deel van haar akademiese loopbaan by MIT deurgebring het, het die 2023-24 James R. Killian Jr. Fakulteitsprestasietoekenning-lesing gelewer. Beeldkrediet: Jake Belcher
Dié gevoel het egter nie lank gehou nie, want Hammond het ondersteuning onder haar medestudente en MIT se fakulteit begin vind. "Gemeenskap was baie belangrik vir my, om te voel dat ek behoort, om te voel dat ek 'n plek hier het, en ek het mense gevind wat bereid was om my te omhels en my te ondersteun," het sy gesê.
Hammond, 'n wêreldbekende chemiese ingenieur wat die grootste deel van haar akademiese loopbaan by MIT deurgebring het, het haar opmerkings gemaak tydens die 2023-'24 James R. Killian Jr. Fakulteitsprestasietoekenning-lesing.
Die Killian-toekenning, wat in 1971 gestig is om MIT se 10de president, James Killian, te vereer, erken buitengewone professionele prestasies deur 'n MIT-fakulteitslid. Hammond is vir vanjaar se toekenning gekies “nie net vir haar geweldige professionele prestasies en bydraes nie, maar ook vir haar opregte warmte en menslikheid, haar bedagsaamheid en effektiewe leierskap, en haar empatie en etiek,” volgens die toekenning.
“Professor Hammond is 'n pionier in nanotegnologie-navorsing. Met 'n program wat strek van basiese wetenskap tot translasienavorsing in medisyne en energie, het sy nuwe benaderings vir die ontwerp en ontwikkeling van komplekse geneesmiddelafleweringstelsels vir kankerbehandeling en nie-indringende beeldvorming bekend gestel,” sê Mary Fuller, voorsitter van MIT se fakulteit en 'n professor van letterkunde, wat die toekenning oorhandig het. “As haar kollegas is ons verheug om vandag haar loopbaan te vier.”
In Januarie het Hammond as MIT se vise-provos vir fakulteit begin dien. Voor dit was sy vir agt jaar voorsitter van die Departement Chemiese Ingenieurswese, en sy is in 2021 as 'n Instituutprofessor aangewys.
'n Veelsydige tegniek
Hammond, wat in Detroit grootgeword het, erken haar ouers dat hulle 'n liefde vir die wetenskap kweek. Haar pa was destyds een van baie min Swart PhD's in biochemie, terwyl haar ma 'n meestersgraad in verpleging aan Howard Universiteit verwerf het en die verpleegskool by Wayne County Community College gestig het. "Dit het 'n groot hoeveelheid geleenthede gebied vir vroue in die omgewing van Detroit, insluitend vroue van kleur," het Hammond opgemerk.
Nadat sy haar baccalaureusgraad aan MIT in 1984 verwerf het, het Hammond as 'n ingenieur gewerk voordat sy as 'n nagraadse student na die Instituut teruggekeer het en haar PhD in 1993 verwerf het. Na 'n twee jaar lange postdoktorale by Harvard Universiteit het sy teruggekeer om by die MIT-fakulteit aan te sluit in 1995 .
Die kern van Hammond se navorsing is 'n tegniek wat sy ontwikkel het om dun films te skep wat in wese nanopartikels kan “krimp-toedraai”. Deur die chemiese samestelling van hierdie films af te stem, kan die deeltjies aangepas word om dwelms of nukleïensure te lewer en om spesifieke selle in die liggaam te teiken, insluitend kankerselle.
Om hierdie films te maak, begin Hammond deur positief gelaaide polimere op 'n negatief gelaaide oppervlak te plaas. Dan kan meer lae bygevoeg word, wat positief en negatief gelaaide polimere afwissel. Elkeen van hierdie lae kan dwelms of ander bruikbare molekules bevat, soos DNA of RNA. Sommige van hierdie films bevat honderde lae, ander net een, wat hulle nuttig maak vir 'n wye reeks toepassings.
“Wat lekker is van die laag-vir-laag-proses, is dat ek 'n groep afbreekbare polimere kan kies wat lekker bioversoenbaar is, en ek kan hulle afwissel met ons dwelmmateriaal. Dit beteken dat ek op verskillende punte binne die film dun filmlae kan opbou wat verskillende middels bevat,” het Hammond gesê. “Dan, wanneer die film degradeer, kan dit daardie dwelms in omgekeerde volgorde vrystel. Dit stel ons in staat om komplekse, multigeneesmiddelfilms te skep, deur ’n eenvoudige watergebaseerde tegniek te gebruik.”
Hammond het beskryf hoe hierdie laag-vir-laag films gebruik kan word om beengroei te bevorder, in 'n toepassing wat mense kan help wat gebore is met aangebore beendefekte of mense wat traumatiese beserings ervaar.
Vir daardie gebruik het haar laboratorium films met lae van twee proteïene geskep. Een hiervan, BMP-2, is 'n proteïen wat met volwasse stamselle in wisselwerking tree en hulle laat differensieer in beenselle, wat nuwe been genereer. Die tweede is 'n groeifaktor genaamd VEGF, wat die groei van nuwe bloedvate stimuleer wat been help om te herstel. Hierdie lae word op 'n baie dun weefselsteier aangebring wat by die beseringsplek ingeplant kan word.
Hammond en haar studente het die deklaag so ontwerp dat dit, sodra dit ingeplant is, VEGF vroeg, oor 'n week of wat, sou vrystel en BMP-2 vir tot 40 dae sou voortgaan. In 'n studie van muise het hulle gevind dat hierdie weefselsteier die groei van nuwe been dit was amper nie te onderskei van natuurlike been nie.
Kanker teiken
As 'n lid van MIT se Koch-instituut vir geïntegreerde kankernavorsing, het Hammond ook laag-vir-laag-bedekkings ontwikkel wat die werkverrigting van nanopartikels wat vir kankermedisynaflewering gebruik word, kan verbeter, soos liposome of nanopartikels gemaak van 'n polimeer genaamd PLGA.
“Ons het 'n wye reeks dwelmdraers wat ons op hierdie manier kan toedraai. Ek dink aan hulle soos 'n gobstopper, waar daar al daardie verskillende lae lekkergoed is en hulle een op 'n slag oplos,” het Hammond gesê.
Deur hierdie benadering te gebruik, het Hammond deeltjies geskep wat 'n een-twee-pons aan kankerselle kan lewer. Eerstens stel die deeltjies 'n dosis van 'n nukleïensuur vry soos kort interfererende RNA (siRNA), wat 'n kankergeen kan afskakel, of mikroRNA, wat tumoronderdrukkergene kan aktiveer. Dan stel die deeltjies 'n chemoterapiemiddel soos cisplatien vry, waarvoor die selle nou meer kwesbaar is.
Die deeltjies sluit ook 'n negatief gelaaide buitenste "sluiplaag" in wat hulle beskerm teen afbreek in die bloedstroom voordat hulle hul teikens kan bereik. Hierdie buitenste laag kan ook aangepas word om te help dat die deeltjies deur kankerselle opgeneem word, deur molekules in te sluit wat bind aan proteïene wat volop op tumorselle voorkom.
In meer onlangse werk het Hammond begin om nanopartikels te ontwikkel wat eierstokkanker kan teiken en help om herhaling van die siekte na chemoterapie te voorkom. In ongeveer 70 persent van eierstokkanker pasiënte, die eerste ronde van behandeling is hoogs doeltreffend, maar gewasse herhaal in ongeveer 85 persent van daardie gevalle, en hierdie nuwe gewasse is gewoonlik hoogs dwelm weerstand.
Deur die tipe deklaag wat op dwelmaflewerende nanopartikels toegepas word, te verander, het Hammond gevind dat die deeltjies ontwerp kan word om óf binne-in tumorselle te kom óf aan hul oppervlaktes vas te hou. Deur deeltjies te gebruik wat aan die selle kleef, het sy 'n behandeling ontwerp wat kan help om 'n pasiënt se immuunreaksie op enige herhalende tumorselle aan die gang te kry.
"Met eierstokkanker bestaan daar baie min immuunselle in daardie ruimte, en omdat hulle nie baie immuunselle teenwoordig het nie, is dit baie moeilik om 'n immuunrespons op te skerp," het sy gesê. "As ons egter 'n molekule aan naburige selle kan lewer, daardie paar wat teenwoordig is, en hulle kan laat herleef, dan kan ons dalk iets doen."
Vir daardie doel het sy nanopartikels ontwerp wat IL-12 lewer, 'n sitokien wat nabygeleë T-selle stimuleer om in aksie te spring en tumorselle te begin aanval. In 'n studie van muise het sy gevind dat hierdie behandeling 'n langtermyngeheue T-sel-reaksie geïnduseer het wat die herhaling van eierstokkanker verhoed het.
Hammond het haar lesing afgesluit deur die impak wat die Instituut deur haar loopbaan op haar gehad het, te beskryf.
"Dit was 'n transformerende ervaring," het sy gesê. “Ek dink regtig aan hierdie plek as spesiaal omdat dit mense bymekaar bring en ons in staat stel om dinge saam te doen wat ons nie alleen sou kon doen nie. En dit is daardie ondersteuning wat ons van ons vriende, ons kollegas en ons studente kry wat dinge regtig moontlik maak.”
Geskryf deur Anne Trafton
Bron: MIT
