Калі Пола Хэманд упершыню прыбыла ў кампус Масачусецкага тэхналагічнага інстытута ў якасці студэнткі першага курса ў пачатку 1980-х, яна не была ўпэўненая, ці належыць ёй. На самай справе, як яна сказала аўдыторыі MIT, яна адчувала сябе «самазванцам».
Прафесар Інстытута Масачусецкага тэхналагічнага інстытута Пола Хаманд, сусветна вядомы інжынер-хімік, якая правяла большую частку сваёй акадэмічнай кар'еры ў Масачусецкім тэхналагічным інстытуце, прачытала лекцыю аб уручэнні Прэміі за дасягненні факультэта імя Джэймса Р. Кіліяна-малодшага ў 2023-24 гг. Крэдыт выявы: Джэйк Белчэр
Аднак гэта пачуццё доўжылася нядоўга, бо Хэманд пачала знаходзіць падтрымку сярод сваіх аднакурснікаў і выкладчыкаў Масачусецкага тэхналагічнага інстытута. «Супольнасць была для мяне вельмі важнай, адчуваць сваю прыналежнасць, адчуваць, што мне тут месца, і я знайшла людзей, якія былі гатовыя абняць мяне і падтрымаць», — сказала яна.
Хаманд, сусветна вядомы інжынер-хімік, якая правяла большую частку сваёй акадэмічнай кар'еры ў Масачусецкім тэхналагічным інстытуце, зрабіла свае заўвагі падчас лекцыі прэміі за дасягненні факультэта Джэймса Р. Кіліяна-малодшага ў 2023-24 гг.
Прэмія Кіліяна, заснаваная ў 1971 годзе ў гонар 10-га прэзідэнта Масачусецкага тэхналагічнага інстытута, Джэймса Кіліяна, адзначае незвычайныя прафесійныя дасягненні выкладчыкаў Масачусецкага тэхналагічнага інстытута. Хаманд была абраная для сёлетняй узнагароды «не толькі за яе велізарныя прафесійныя дасягненні і ўклад, але і за яе шчырую цеплыню і чалавечнасць, яе ўважлівасць і эфектыўнае кіраўніцтва, а таксама яе суперажыванне і этыку», згодна з цытатай аб узнагароджанні.
«Прафесар Хэманд з'яўляецца піянерам у даследаванні нанатэхналогій. Дзякуючы праграме, якая распаўсюджваецца ад фундаментальнай навукі да трансляцыйных даследаванняў у галіне медыцыны і энергетыкі, яна прадставіла новыя падыходы да распрацоўкі і распрацоўкі комплексных сістэм дастаўкі лекаў для лячэння рака і неінвазіўнай візуалізацыі», — сказала Мэры Фулер, старшыня факультэта Масачусецкага тэхналагічнага інстытута і прафесар. літаратуры, які ўручыў прэмію. «Як яе калегі, мы рады адзначыць яе кар'еру сёння».
У студзені Хаманд стаў намеснікам прарэктара па факультэце Масачусецкага тэхналагічнага інстытута. Да гэтага яна восем гадоў узначальвала кафедру хімічнай тэхналогіі, а ў 2021 годзе атрымала званне прафесара інстытута.
Універсальная тэхніка
Хаманд, якая вырасла ў Дэтройце, лічыць, што яе бацькі прывілі любоў да навукі. Яе бацька быў адным з вельмі нямногіх чарнаскурых кандыдатаў біяхіміі ў той час, у той час як яе маці атрымала ступень магістра медсясцёр ва Універсітэце Говарда і заснавала школу медсясцёр у грамадскім каледжы акругі Уэйн. "Гэта дало велізарныя магчымасці для жанчын у раёне Дэтройта, у тым ліку каляровых жанчын", - адзначыў Хаманд.
Пасля атрымання ступені бакалаўра ў Масачусецкім тэхналагічным інстытуце ў 1984 годзе Хаманд працавала інжынерам, перш чым вярнуцца ў Інстытут у якасці аспіранта, атрымаўшы ступень доктара філасофіі ў 1993 годзе. Пасля двухгадовага аспірантуры ў Гарвардскім універсітэце яна вярнулася на факультэт Масачусецкага тэхналагічнага інстытута ў 1995 годзе. .
У аснове даследаванняў Хаммонд ляжыць тэхніка, якую яна распрацавала для стварэння тонкіх плёнак, якія, па сутнасці, могуць «усаджваць» наначасціцы. Наладжваючы хімічны склад гэтых плёнак, часціцы можна наладзіць для дастаўкі лекаў або нуклеінавых кіслот і для нацэльвання на пэўныя клеткі ў арганізме, уключаючы ракавыя клеткі.
Каб зрабіць гэтыя плёнкі, Хаманд пачынае з нанясення станоўча зараджаных палімераў на адмоўна зараджаную паверхню. Затым можна дадаць больш слаёў, чаргуючы станоўча і адмоўна зараджаныя палімеры. Кожны з гэтых слаёў можа ўтрымліваць лекі або іншыя карысныя малекулы, такія як ДНК або РНК. Некаторыя з гэтых плёнак утрымліваюць сотні слаёў, іншыя - толькі адзін, што робіць іх карыснымі для шырокага спектру прымянення.
«Што прыемна ў паслойным працэсе, так гэта тое, што я магу выбраць групу палімераў, якія раскладаюцца і добра біясумяшчальныя, і я магу чаргаваць іх з нашымі лекавымі матэрыяламі. Гэта азначае, што я магу ствараць тонкія пласты плёнкі, якія змяшчаюць розныя прэпараты ў розных кропках плёнкі», — сказаў Хаманд. «Потым, калі плёнка дэградуе, яна можа вызваліць гэтыя лекі ў зваротным парадку. Гэта дазваляе нам ствараць складаныя фільмы з некалькімі лекамі, выкарыстоўваючы простую тэхніку на воднай аснове».
Хэманд апісаў, як гэтыя паслойныя плёнкі могуць быць выкарыстаны для стымулявання росту костак у дадатку, які можа дапамагчы людзям, якія нарадзіліся з прыроджанымі дэфектамі костак, або людзям, якія атрымалі траўматычныя пашкоджанні.
Для гэтага яе лабараторыя стварыла плёнкі са слаямі з двух бялкоў. Адзін з іх, BMP-2, - гэта бялок, які ўзаемадзейнічае са ствалавымі клеткамі дарослага чалавека і прымушае іх дыферэнцавацца ў касцяныя клеткі, ствараючы новую косць. Другі - гэта фактар росту пад назвай VEGF, які стымулюе рост новых крывяносных сасудаў, якія дапамагаюць рэгенерацыі костак. Гэтыя пласты наносяцца на вельмі тонкі тканкавы каркас, які можна імплантаваць у месца пашкоджання.
Хэманд і яе студэнты спраектавалі пакрыццё такім чынам, што пасля імплантацыі яно вызваляла VEGF рана, прыкладна праз тыдзень, і працягвала выдзяляць BMP-2 да 40 дзён. Даследуючы мышэй, яны выявілі, што гэтая тканіна стымулюе рост новая костка які амаль не адрозніваўся ад натуральнай косці.
Нацэльванне на рак
Будучы членам Інстытута інтэгратыўных даследаванняў рака імя Коха Масачусецкага тэхналагічнага інстытута, Хаманд таксама распрацаваў папластовае пакрыццё, якое можа палепшыць прадукцыйнасць наначасціц, якія выкарыстоўваюцца для дастаўкі лекаў ад раку, такіх як ліпасомы або наначасціцы, вырабленыя з палімера пад назвай PLGA.
«У нас ёсць шырокі спектр носьбітаў наркотыкаў, якія мы можам абгарнуць такім чынам. Я думаю пра іх як пра цукерку, дзе ёсць усе гэтыя розныя пласты цукерак, і яны раствараюцца па адным», — сказаў Хэманд.
Выкарыстоўваючы гэты падыход, Хаманд стварыў часціцы, якія могуць нанесці адзін-два ўдары па ракавых клетках. Па-першае, часціцы вызваляюць дозу нуклеінавай кіслаты, такой як кароткая інтэрферуючая РНК (siRNA), якая можа адключыць ракавы ген, або мікраРНК, якая можа актываваць гены-супрессоры пухлін. Затым часціцы вызваляюць хіміятэрапеўтычны прэпарат, напрыклад цысплацін, да якога клеткі цяпер больш уразлівыя.
Часціцы таксама ўключаюць адмоўна зараджаны вонкавы «схаваны пласт», які абараняе іх ад разбурэння ў крывацёку, перш чым яны змогуць дасягнуць сваёй мэты. Гэты вонкавы пласт таксама можа быць зменены, каб дапамагчы часціцам паглынацца ракавымі клеткамі, шляхам уключэння малекул, якія звязваюцца з вавёркамі, якія ў вялікай колькасці прысутнічаюць на опухолевых клетках.
У апошніх працах Хаммонд пачаў распрацоўку наначасціц, якія могуць нацэльвацца на рак яечнікаў і дапамагаюць прадухіліць рэцыдывы захворвання пасля хіміятэрапіі. Прыкладна ў 70 працэнтаў хворых на рак яечнікаў першы этап лячэння вельмі эфектыўны, але пухліны рэцыдывуюць прыкладна ў 85 працэнтах гэтых выпадкаў, і гэтыя новыя пухліны звычайна вельмі ўстойлівыя да лекаў.
Змяніўшы тып пакрыцця, якое наносіцца на наначасціцы, якія дастаўляюць лекі, Хаммонд выявіў, што часціцы могуць быць распрацаваны так, каб яны траплялі ўнутр опухолевых клетак або прыліпалі да іх паверхні. Выкарыстоўваючы часціцы, якія прыліпаюць да клетак, яна распрацавала метад лячэння, які можа дапамагчы актывізаваць імунны адказ пацыента на любыя рэцыдывавальныя опухолевые клеткі.
«Пры раку яечнікаў у гэтай прасторы існуе вельмі мала імунных клетак, і паколькі ў іх не так шмат імунных клетак, вельмі цяжка актывізаваць імунны адказ», — сказала яна. «Аднак, калі мы зможам даставіць малекулу ў суседнія клеткі, тыя нешматлікія, якія прысутнічаюць, і прымусіць іх актывізаваць, тады мы можам нешта зрабіць».
З гэтай мэтай яна распрацавала наначасціцы, якія дастаўляюць IL-12, цітокіны, які стымулюе бліжэйшыя Т-клеткі дзейнічаць і пачынаць атакаваць опухолевые клеткі. У ходзе даследавання на мышах яна выявіла, што такое лячэнне выклікае Т-клеткавую рэакцыю доўгатэрміновай памяці, якая прадухіляе рэцыдыў рака яечнікаў.
Хаманд завяршыла сваю лекцыю, апісаўшы ўплыў Інстытута на яе на працягу ўсёй яе кар'еры.
"Гэта быў пераўтваральны вопыт", - сказала яна. «Я сапраўды лічу гэтае месца асаблівым, таму што яно збліжае людзей і дазваляе нам рабіць тое, што мы не маглі б зрабіць разам. І менавіта тая падтрымка, якую мы атрымліваем ад нашых сяброў, калег і студэнтаў, сапраўды робіць усё магчымым».
Аўтар Эн Трафтан
крыніца: Масачусецкі тэхналагічны інстытут
