Quan Paula Hammond va arribar per primera vegada al campus del MIT com a estudiant de primer any a principis dels anys vuitanta, no estava segura de si pertanyia. De fet, com va dir a una audiència del MIT, es va sentir com "una impostora".
La professora de l'Institut del MIT Paula Hammond, una enginyera química de renom mundial que ha passat la major part de la seva carrera acadèmica al MIT, va pronunciar la conferència del Premi al Assoliment de la Facultat James R. Killian Jr. 2023-24. Crèdit d'imatge: Jake Belcher
Tanmateix, aquest sentiment no va durar gaire, ja que Hammond va començar a trobar suport entre els seus companys i el professorat del MIT. "La comunitat era molt important per a mi, sentir que pertanyia, sentir que tenia un lloc aquí i vaig trobar gent disposada a abraçar-me i donar-me suport", va dir.
Hammond, una enginyera química de renom mundial que ha transcorregut la major part de la seva carrera acadèmica al MIT, va fer les seves observacions durant la conferència del Premi al Assoliment de la Facultat James R. Killian Jr. 2023-24.
Creat el 1971 per honrar el desè president del MIT, James Killian, el premi Killian reconeix els èxits professionals extraordinaris d'un membre del professorat del MIT. Hammond va ser escollida per al premi d'enguany "no només pels seus enormes assoliments i contribucions professionals, sinó també per la seva genuïna calidesa i humanitat, la seva reflexió i lideratge eficaç, i la seva empatia i ètica", segons la citació del premi.
"El professor Hammond és un pioner en la investigació en nanotecnologia. Amb un programa que s'estén des de la ciència bàsica fins a la investigació translacional en medicina i energia, ha introduït nous enfocaments per al disseny i desenvolupament de sistemes complexos d'administració de fàrmacs per al tractament del càncer i la imatge no invasiva", va dir Mary Fuller, presidenta de la facultat del MIT i professora. de literatura, que va lliurar el premi. "Com els seus col·legues, estem encantats de celebrar la seva carrera avui".
Al gener, Hammond va començar a exercir com a vicerector del professorat del MIT. Abans d'això, va presidir el Departament d'Enginyeria Química durant vuit anys i va ser nomenada professora d'institut el 2021.
Una tècnica versàtil
Hammond, que va créixer a Detroit, atribueix als seus pares l'amor per la ciència. El seu pare era un dels pocs doctors negres en bioquímica en aquell moment, mentre que la seva mare va obtenir un màster en infermeria a la Universitat de Howard i va fundar l'escola d'infermeria al Wayne County Community College. "Això va proporcionar una gran quantitat d'oportunitats per a les dones de la zona de Detroit, incloses les dones de color", va assenyalar Hammond.
Després d'obtenir la seva llicenciatura al MIT el 1984, Hammond va treballar com a enginyera abans de tornar a l'Institut com a estudiant de postgrau, i es va doctorar el 1993. Després d'un postdoctorat de dos anys a la Universitat de Harvard, va tornar a incorporar-se a la facultat del MIT el 1995. .
Al cor de la investigació d'Hammond hi ha una tècnica que va desenvolupar per crear pel·lícules primes que essencialment poden "retractar" nanopartícules. Ajustant la composició química d'aquestes pel·lícules, les partícules es poden personalitzar per lliurar fàrmacs o àcids nucleics i dirigir-se a cèl·lules específiques del cos, incloses les cèl·lules cancerígenes.
Per fer aquestes pel·lícules, Hammond comença col·locant polímers carregats positivament sobre una superfície carregada negativament. Aleshores, es poden afegir més capes, alternant polímers carregats positivament i negativament. Cadascuna d'aquestes capes pot contenir fàrmacs o altres molècules útils, com ara ADN o ARN. Algunes d'aquestes pel·lícules contenen centenars de capes, d'altres només una, cosa que les fa útils per a una àmplia gamma d'aplicacions.
"El que és bo del procés capa per capa és que puc triar un grup de polímers degradables que siguin molt biocompatibles i els puc alternar amb els nostres materials farmacèutics. Això vol dir que puc crear capes de pel·lícula primes que contenen diferents fàrmacs en diferents punts de la pel·lícula", va dir Hammond. "Llavors, quan la pel·lícula es degrada, pot alliberar aquestes drogues en ordre invers. Això ens permet crear pel·lícules complexes i multidroga, utilitzant una tècnica senzilla a base d'aigua".
Hammond va descriure com aquestes pel·lícules capa per capa es poden utilitzar per promoure el creixement ossi, en una aplicació que podria ajudar les persones nascudes amb defectes ossis congènits o persones que pateixen lesions traumàtiques.
Per a aquest ús, el seu laboratori ha creat pel·lícules amb capes de dues proteïnes. Una d'aquestes, BMP-2, és una proteïna que interacciona amb les cèl·lules mare adultes i les indueix a diferenciar-se en cèl·lules òssies, generant un nou os. El segon és un factor de creixement anomenat VEGF, que estimula el creixement de nous vasos sanguinis que ajuden a regenerar-se l'os. Aquestes capes s'apliquen a una bastida de teixit molt prim que es pot implantar al lloc de la lesió.
Hammond i els seus estudiants van dissenyar el recobriment perquè, un cop implantat, alliberés VEGF abans d'hora, més d'una setmana més o menys, i continués alliberant BMP-2 fins a 40 dies. En un estudi de ratolins, van trobar que aquesta bastida de teixit estimulava el creixement os nou que era gairebé indistinguible de l'os natural.
Apuntant al càncer
Com a membre del Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT, Hammond també ha desenvolupat recobriments capa per capa que poden millorar el rendiment de les nanopartícules utilitzades per al lliurament de medicaments contra el càncer, com ara liposomes o nanopartícules fetes d'un polímer anomenat PLGA.
"Tenim una àmplia gamma de portadors de medicaments que podem embolicar d'aquesta manera. Penso en ells com un gobstopper, on hi ha totes aquestes capes diferents de caramels i es dissolen d'una en una", va dir Hammond.
Amb aquest enfocament, Hammond ha creat partícules que poden donar un cop de dos a les cèl·lules canceroses. En primer lloc, les partícules alliberen una dosi d'àcid nucleic com l'ARN d'interferència curta (siRNA), que pot desactivar un gen cancerós, o el microARN, que pot activar gens supressors de tumors. Aleshores, les partícules alliberen un fàrmac de quimioteràpia com el cisplatí, al qual les cèl·lules són ara més vulnerables.
Les partícules també inclouen una "capa furtiva" externa carregada negativament que les protegeix de la descomposició al torrent sanguini abans que puguin arribar als seus objectius. Aquesta capa exterior també es pot modificar per ajudar les partícules a ser absorbides per les cèl·lules canceroses, incorporant molècules que s'uneixen a proteïnes que són abundants a les cèl·lules tumorals.
En un treball més recent, Hammond ha començat a desenvolupar nanopartícules que poden dirigir-se al càncer d'ovari i ajudar a prevenir la recurrència de la malaltia després de la quimioteràpia. En aproximadament el 70 per cent dels pacients amb càncer d'ovari, la primera ronda de tractament és altament eficaç, però els tumors es repeteixen en un 85 per cent d'aquests casos, i aquests nous tumors solen ser altament resistents als medicaments.
En alterar el tipus de recobriment aplicat a les nanopartícules que subministren medicaments, Hammond ha descobert que les partícules es poden dissenyar per entrar a les cèl·lules tumorals o enganxar-se a les seves superfícies. Utilitzant partícules que s'adhereixen a les cèl·lules, ha dissenyat un tractament que podria ajudar a impulsar la resposta immune d'un pacient a qualsevol cèl·lula tumoral recurrent.
"Amb el càncer d'ovari, hi ha molt poques cèl·lules immunitàries en aquest espai, i com que no tenen moltes cèl·lules immunitàries presents, és molt difícil accelerar una resposta immune", va dir. "No obstant això, si podem lliurar una molècula a les cèl·lules veïnes, les poques que hi ha presents, i fer-les accelerar, llavors podríem fer alguna cosa".
Amb aquesta finalitat, va dissenyar nanopartícules que proporcionen IL-12, una citocina que estimula les cèl·lules T properes perquè entren en acció i comencin a atacar les cèl·lules tumorals. En un estudi de ratolins, va trobar que aquest tractament induïa una resposta de cèl·lules T de memòria a llarg termini que evitava la recurrència del càncer d'ovari.
Hammond va tancar la seva conferència descrivint l'impacte que l'Institut ha tingut en ella al llarg de la seva carrera.
"Ha estat una experiència transformadora", va dir. “Realment penso que aquest lloc és especial perquè uneix la gent i ens permet fer coses junts que no podríem fer sols. I és el suport que rebem dels nostres amics, dels nostres companys i dels nostres estudiants el que realment fa que les coses siguin possibles".
Escrit per Anne Trafton
