Kui Paula Hammond 1980. aastate alguses esimest korda MIT-i ülikoolilinnakusse esimese kursuse üliõpilasena jõudis, polnud ta kindel, kas ta kuulub. Tegelikult, nagu ta MIT-i publikule rääkis, tundis ta end "petturina".
MIT Instituudi professor Paula Hammond, maailmakuulus keemiainsener, kes on veetnud suurema osa oma akadeemilisest karjäärist MIT-is, pidas 2023–24 James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award loengu. Pildi krediit: Jake Belcher
See tunne ei kestnud aga kaua, sest Hammond hakkas leidma toetust oma kaasüliõpilaste ja MIT-i õppejõudude seas. "Kogukond oli minu jaoks väga oluline, et ma tundsin, et ma kuulun, et mul on siin koht ja ma leidsin inimesed, kes olid valmis mind omaks võtma ja toetama," ütles ta.
Hammond, maailmakuulus keemiainsener, kes on veetnud suurema osa oma akadeemilisest karjäärist MIT-is, tegi oma märkused 2023–24 James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award loengus.
Killiani auhind, mis asutati 1971. aastal MIT-i 10. presidendi James Killiani auks, tunnustab MIT-i õppejõu erakordseid professionaalseid saavutusi. Auhinna tsitaadi kohaselt valiti Hammond selle aasta auhinna saamiseks "mitte ainult tema tohutute ametialaste saavutuste ja panuse, vaid ka tema tõelise soojuse ja inimlikkuse, läbimõelduse ja tõhusa juhtimise ning empaatia ja eetika eest".
„Professor Hammond on nanotehnoloogia uuringute pioneer. Programmiga, mis ulatub alusteadusest meditsiini ja energeetika translatiivsete uuringuteni, on ta juurutanud uusi lähenemisviise vähiraviks ja mitteinvasiivseks pildistamiseks mõeldud komplekssete ravimite kohaletoimetamise süsteemide kavandamiseks ja arendamiseks, ”ütles MIT-i teaduskonna õppetooli juhataja ja professor Mary Fuller. kirjandusest, kes auhinna üle andis. "Tema kolleegidena on meil hea meel täna tema karjääri tähistada."
Jaanuaris asus Hammond teenima MIT-i õppejõudude asepraostina. Enne seda juhatas ta kaheksa aastat keemiatehnika osakonda ja 2021. aastal nimetati ta instituudi professoriks.
Mitmekülgne tehnika
Detroidis üles kasvanud Hammond tunnustab oma vanemaid teadusarmastuse sisendamise eest. Tema isa oli sel ajal üks väheseid mustanahalisi doktorikraadi biokeemias, samas kui ema omandas Howardi ülikoolis magistrikraadi õenduses ja asutas Wayne County Community College'is õdede kooli. "See andis Detroidi piirkonna naistele, sealhulgas värvilistele naistele tohutu hulga võimalusi," märkis Hammond.
Pärast bakalaureusekraadi omandamist MIT-is 1984. aastal töötas Hammond insenerina, enne kui naasis instituuti magistrandina, omandades doktorikraadi 1993. aastal. Pärast kaheaastast järeldoktorantuuri Harvardi ülikoolis naasis ta 1995. aastal MIT-i teaduskonda. .
Hammondi uurimistöö keskmes on tehnika, mille ta töötas välja õhukeste kilede loomiseks, mis suudavad sisuliselt nanoosakesi "kokkutõmbuda". Nende kilede keemilise koostise häälestamise abil saab osakesi kohandada ravimite või nukleiinhapete kohaletoimetamiseks ja konkreetsete keharakkude, sealhulgas vähirakkude sihtmärgiks.
Nende kilede valmistamiseks alustab Hammond positiivselt laetud polümeeride kihistamisega negatiivselt laetud pinnale. Seejärel saab lisada rohkem kihte, vahetades positiivselt ja negatiivselt laetud polümeere. Kõik need kihid võivad sisaldada ravimeid või muid kasulikke molekule, nagu DNA või RNA. Mõned neist kiledest sisaldavad sadu kihte, teised vaid ühte, mistõttu on need kasulikud paljude rakenduste jaoks.
"Kihtide kaupa protsessis on tore see, et saan valida lagundatavate polümeeride rühma, mis on kenasti bioühilduvad, ja saan neid vaheldumisi meie ravimmaterjalidega. See tähendab, et saan filmi erinevates kohtades üles ehitada õhukesed kilekihid, mis sisaldavad erinevaid ravimeid, ”ütles Hammond. "Siis, kui kile laguneb, võib see need ravimid vabastada vastupidises järjekorras. See võimaldab meil lihtsa veepõhise tehnika abil luua keerukaid, mitme ravimiga filme.
Hammond kirjeldas, kuidas neid kihtide kaupa kilesid saab kasutada luude kasvu soodustamiseks rakenduses, mis võib aidata kaasasündinud luudefektidega inimesi või inimesi, kellel on traumaatilised vigastused.
Selle kasutuse jaoks on tema labor loonud kahe valgu kihiga filme. Üks neist, BMP-2, on valk, mis interakteerub täiskasvanud tüvirakkudega ja indutseerib neid luurakkudeks diferentseeruma, luues uue luu. Teine on kasvufaktor nimega VEGF, mis stimuleerib uute veresoonte kasvu, mis aitavad luudel taastuda. Need kihid kantakse väga õhukesele koekarkassile, mida saab vigastuskohta implanteerida.
Hammond ja tema õpilased kujundasid katte nii, et pärast implanteerimist vabastaks see VEGF-i varakult, umbes nädala jooksul, ja jätkas BMP-2 vabastamist kuni 40 päeva. Hiirtega läbi viidud uuringus leidsid nad, et see koekarkass stimuleeris nende kasvu uus luu mis oli looduslikust luust peaaegu eristamatu.
Vähktõve sihtmärk
MIT-i Kochi integreeriva vähiuuringute instituudi liikmena on Hammond välja töötanud ka kihtide kaupa katteid, mis võivad parandada vähiravimite kohaletoimetamiseks kasutatavate nanoosakeste, näiteks liposoomide või PLGA-nimelisest polümeerist valmistatud nanoosakeste jõudlust.
"Meil on lai valik ravimikandjaid, mida saame sel viisil pakkida. Ma mõtlen nendest nagu gobstopperist, kus on kõik need erinevad kommikihid ja need lahustuvad ükshaaval, ”sõnas Hammond.
Seda lähenemisviisi kasutades on Hammond loonud osakesed, mis suudavad vähirakkudele ühe-kahe löögi anda. Esiteks vabastavad osakesed annuse nukleiinhapet, näiteks lühikest segavat RNA-d (siRNA), mis võib vähktõve geeni välja lülitada, või mikroRNA-d, mis võib aktiveerida kasvaja supressorgeene. Seejärel vabastavad osakesed keemiaravi, näiteks tsisplatiini, mille suhtes rakud on nüüd haavatavamad.
Osakesed sisaldavad ka negatiivselt laetud välist "varguskihti", mis kaitseb neid vereringes lagunemise eest, enne kui nad jõuavad sihtmärgini. Seda välimist kihti saab ka modifitseerida, et aidata osakestel vähirakkudel omastada, kaasates molekule, mis seostuvad kasvajarakkudes rohkesti leiduvate valkudega.
Hiljutises töös on Hammond hakanud arendama nanoosakesi, mis võivad olla suunatud munasarjavähile ja aidata vältida haiguse kordumist pärast keemiaravi. Umbes 70 protsendil munasarjavähiga patsientidest on esimene ravivoor väga tõhus, kuid kasvajad korduvad umbes 85 protsendil neist juhtudest ja need uued kasvajad on tavaliselt väga ravimiresistentsed.
Muutes ravimit manustavatele nanoosakestele kantud katte tüüpi, on Hammond leidnud, et osakesi saab kujundada nii, et need pääsevad kasvajarakkudesse või kleepuvad nende pinnale. Kasutades rakkude külge kleepuvaid osakesi, on ta välja töötanud ravi, mis võib aidata kiirendada patsiendi immuunvastust korduvatele kasvajarakkudele.
"Munasarjavähi korral on selles ruumis väga vähe immuunrakke ja kuna neil ei ole palju immuunrakke, on immuunvastust väga raske esile kutsuda," ütles ta. "Kuid kui suudame molekuli toimetada naaberrakkudesse, nendesse vähestesse, mis on olemas, ja neid elavdada, siis võiksime midagi ette võtta."
Sel eesmärgil kavandas ta nanoosakesed, mis edastavad IL-12, tsütokiini, mis stimuleerib lähedalasuvaid T-rakke tegutsema ja alustama kasvajarakkude ründamist. Hiirtega läbi viidud uuringus leidis ta, et see ravi kutsus esile pikaajalise mälu T-raku vastuse, mis takistas munasarjavähi kordumist.
Hammond lõpetas oma loengu, kirjeldades mõju, mida instituut on talle kogu tema karjääri jooksul avaldanud.
"See on olnud muutlik kogemus," ütles ta. „Ma arvan, et see koht on eriline, sest see toob inimesed kokku ja võimaldab meil koos teha asju, mida me üksi teha ei saaks. Ja just see toetus, mida saame oma sõpradelt, kolleegidelt ja õpilastelt, teeb asjad tõesti võimalikuks.
Kirjutas Anne Trafton
