هنگامی که پائولا هاموند برای اولین بار به عنوان دانشجوی سال اول در اوایل دهه 1980 وارد محوطه دانشگاه MIT شد، مطمئن نبود که به آن تعلق دارد یا خیر. در واقع، همانطور که او به مخاطبان MIT گفت، او احساس می کرد که "یک شیاد".
پروفسور پائولا هاموند مؤسسه MIT، مهندس شیمی مشهور جهان که بیشتر دوران تحصیلی خود را در MIT گذرانده است، سخنرانی جایزه دستاورد هیئت علمی جیمز آر کیلیان جونیور 2023-24 را ارائه کرد. اعتبار تصویر: جیک بلچر
با این حال، این احساس زیاد دوام نیاورد، زیرا هاموند شروع به یافتن حمایت در میان دانشجویان همکارش و اعضای هیئت علمی MIT کرد. او گفت: «جامعه برای من واقعاً مهم بود، احساس تعلق من، احساس اینکه اینجا جایی دارم، و افرادی را پیدا کردم که مایل بودند من را در آغوش بگیرند و از من حمایت کنند.»
هاموند، یک مهندس شیمی مشهور جهان که بیشتر دوران تحصیلی خود را در MIT گذرانده است، اظهارات خود را در طول سخنرانی جایزه دستاورد هیئت علمی جیمز آر. کیلیان جونیور 2023-24 بیان کرد.
جایزه کیلیان که در سال 1971 برای بزرگداشت دهمین رئیس MIT، جیمز کیلیان، تأسیس شد، دستاوردهای حرفه‌ای فوق‌العاده‌ای توسط یکی از اعضای هیئت علمی MIT را به رسمیت می‌شناسد. بر اساس استناد جایزه، هاموند برای جایزه امسال «نه تنها به خاطر دستاوردها و مشارکت‌های حرفه‌ای فوق‌العاده‌اش، بلکه به خاطر صمیمیت و انسانیت واقعی، متفکر بودن و رهبری مؤثر، و همدلی و اخلاقش» انتخاب شد.
پروفسور هاموند در تحقیقات نانوتکنولوژی پیشگام است. مری فولر، رئیس دانشکده MIT و استاد دانشگاه می گوید: با برنامه ای که از علوم پایه تا تحقیقات ترجمه در پزشکی و انرژی گسترش می یابد، او رویکردهای جدیدی را برای طراحی و توسعه سیستم های پیچیده تحویل دارو برای درمان سرطان و تصویربرداری غیرتهاجمی معرفی کرده است. ادبیات، که این جایزه را اهدا کرد. ما به عنوان همکاران او، خوشحالیم که امروز حرفه او را جشن می گیریم.
در ژانویه، هاموند به عنوان معاون آموزشی MIT برای هیئت علمی شروع به کار کرد. قبل از آن، او به مدت هشت سال ریاست دپارتمان مهندسی شیمی را بر عهده داشت و در سال 2021 به عنوان استاد مؤسسه منصوب شد.
یک تکنیک همه کاره
هاموند، که در دیترویت بزرگ شد، به والدینش عشق به علم را نسبت می دهد. پدرش در آن زمان یکی از معدود دکترای سیاه پوست در رشته بیوشیمی بود، در حالی که مادرش مدرک کارشناسی ارشد پرستاری را از دانشگاه هوارد گرفت و دانشکده پرستاری را در کالج اجتماعی وین کانتی تأسیس کرد. هاموند خاطرنشان کرد: «این فرصت بسیار زیادی را برای زنان در منطقه دیترویت، از جمله زنان رنگین پوست فراهم کرد.
هاموند پس از اخذ مدرک لیسانس از MIT در سال 1984، قبل از بازگشت به موسسه به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد، به عنوان یک مهندس کار کرد و در سال 1993 دکترای خود را دریافت کرد. پس از دو سال فوق دکتری در دانشگاه هاروارد، او برای پیوستن به دانشکده MIT در سال 1995 بازگشت. .
در مرکز تحقیقات هاموند، تکنیکی است که او برای ایجاد لایه‌های نازکی که اساساً می‌توانند نانوذرات را «چروکیده و بسته‌بندی کنند» ابداع کرد. با تنظیم ترکیب شیمیایی این فیلم‌ها، ذرات را می‌توان برای تحویل داروها یا اسیدهای نوکلئیک و هدف قرار دادن سلول‌های خاص در بدن، از جمله سلول‌های سرطانی، سفارشی کرد.
برای ساخت این فیلم ها، هاموند با لایه بندی پلیمرهای دارای بار مثبت بر روی سطحی با بار منفی شروع می کند. سپس، لایه های بیشتری را می توان اضافه کرد و پلیمرهای دارای بار مثبت و منفی را به تناوب تغییر داد. هر یک از این لایه ها ممکن است حاوی دارو یا مولکول های مفید دیگری مانند DNA یا RNA باشد. برخی از این فیلم ها شامل صدها لایه، برخی دیگر فقط یک لایه هستند که آنها را برای طیف گسترده ای از کاربردها مفید می کند.
آنچه در مورد فرآیند لایه به لایه خوب است این است که می توانم گروهی از پلیمرهای تجزیه پذیر را انتخاب کنم که به خوبی زیست سازگار هستند و می توانم آنها را با مواد دارویی خود جایگزین کنم. این بدان معناست که من می‌توانم لایه‌های نازکی را که حاوی داروهای مختلف در نقاط مختلف فیلم هستند، بسازم. «سپس، وقتی فیلم تخریب شد، می‌تواند آن داروها را به ترتیب معکوس آزاد کند. این ما را قادر می‌سازد تا با استفاده از یک تکنیک ساده مبتنی بر آب، فیلم‌های پیچیده و چند دارویی بسازیم.»
هاموند توضیح داد که چگونه می توان از این لایه ها لایه به لایه برای تقویت رشد استخوان استفاده کرد، در برنامه ای که می تواند به افرادی که با نقایص استخوانی مادرزادی متولد شده اند یا افرادی که آسیب های تروماتیک را تجربه می کنند کمک کند.
برای این استفاده، آزمایشگاه او فیلم هایی با لایه های دو پروتئین ایجاد کرده است. یکی از این ها، BMP-2، پروتئینی است که با سلول های بنیادی بالغ تعامل می کند و آنها را وادار به تمایز به سلول های استخوانی می کند و استخوان جدید تولید می کند. دوم فاکتور رشدی به نام VEGF است که رشد رگ های خونی جدیدی را تحریک می کند که به بازسازی استخوان کمک می کند. این لایه ها بر روی داربست بافتی بسیار نازک که می تواند در محل آسیب کاشته شود، اعمال می شود.
هاموند و شاگردانش این پوشش را طوری طراحی کردند که پس از کاشت، VEGF را زودتر، بیش از یک هفته یا بیشتر آزاد کند و تا 2 روز به انتشار BMP-40 ادامه دهد. در مطالعه ای روی موش ها، آنها دریافتند که این داربست بافتی باعث تحریک رشد می شود استخوان جدید که تقریباً از استخوان طبیعی قابل تشخیص نبود.
هدف قرار دادن سرطان
هاموند به‌عنوان عضوی از مؤسسه کخ MIT برای تحقیقات سرطان یکپارچه، پوشش‌های لایه به لایه را نیز توسعه داده است که می‌تواند عملکرد نانوذرات مورد استفاده برای دارورسانی سرطان، مانند لیپوزوم‌ها یا نانوذرات ساخته شده از پلیمری به نام PLGA را بهبود بخشد.
ما طیف گسترده‌ای از حامل‌های دارو داریم که می‌توانیم آنها را به این شکل ببندیم. هاموند گفت: من آنها را مانند یک گوسفند فکر می کنم، جایی که همه آن لایه های مختلف آب نبات وجود دارد و آنها یکی یکی حل می شوند.
با استفاده از این رویکرد، هاموند ذراتی ایجاد کرده است که می توانند یک یا دو ضربه به سلول های سرطانی وارد کنند. ابتدا، ذرات یک دوز از یک اسید نوکلئیک مانند RNA تداخلی کوتاه (siRNA) را آزاد می کنند که می تواند یک ژن سرطانی یا microRNA را که می تواند ژن های سرکوبگر تومور را فعال کند، خاموش کند. سپس، ذرات یک داروی شیمی درمانی مانند سیس پلاتین را آزاد می کنند که سلول ها در حال حاضر در برابر آن آسیب پذیرتر هستند.
این ذرات همچنین شامل یک "لایه پنهان" خارجی با بار منفی هستند که از شکسته شدن آنها در جریان خون قبل از رسیدن به اهداف محافظت می کند. این لایه بیرونی همچنین می‌تواند برای کمک به جذب ذرات توسط سلول‌های سرطانی، با ترکیب مولکول‌هایی که به پروتئین‌های فراوان روی سلول‌های تومور متصل می‌شوند، اصلاح شود.
در کارهای اخیر، هاموند شروع به توسعه نانوذراتی کرده است که می تواند سرطان تخمدان را هدف قرار دهد و به جلوگیری از عود بیماری پس از شیمی درمانی کمک کند. در حدود 70 درصد از بیماران مبتلا به سرطان تخمدان، دور اول درمان بسیار مؤثر است، اما تومورها در حدود 85 درصد موارد عود می کنند و این تومورهای جدید معمولاً به شدت مقاوم به دارو هستند.
هاموند با تغییر نوع پوشش اعمال شده بر روی نانوذرات دارورسان دریافته است که این ذرات می توانند به گونه ای طراحی شوند که در داخل سلول های تومور قرار گیرند یا به سطوح آن بچسبند. او با استفاده از ذراتی که به سلول‌ها می‌چسبند، درمانی طراحی کرده است که می‌تواند به شروع سریع پاسخ ایمنی بیمار به هر سلول تومور عودکننده کمک کند.
او گفت: "با سرطان تخمدان، سلول های ایمنی بسیار کمی در آن فضا وجود دارد، و از آنجایی که سلول های ایمنی زیادی در آنها وجود ندارد، افزایش پاسخ ایمنی بسیار دشوار است." با این حال، اگر ما بتوانیم یک مولکول را به سلول‌های همسایه، آن تعداد کمی که در آنجا هستند، برسانیم و آنها را تقویت کنیم، ممکن است بتوانیم کاری انجام دهیم.»
برای این منظور، او نانوذراتی را طراحی کرد که IL-12، یک سیتوکین که سلول‌های T مجاور را تحریک می‌کند تا وارد عمل شوند و شروع به حمله به سلول‌های تومور کنند، تولید کرد. در مطالعه ای روی موش ها، او دریافت که این درمان باعث ایجاد پاسخ سلول های T حافظه طولانی مدت می شود که از عود سرطان تخمدان جلوگیری می کند.
هاموند سخنرانی خود را با توصیف تأثیری که مؤسسه در طول زندگی حرفه ای خود بر او داشته است، پایان داد.
او گفت: «این یک تجربه متحول کننده بود. من واقعاً این مکان را خاص می‌دانم زیرا مردم را دور هم جمع می‌کند و ما را قادر می‌سازد کارهایی را با هم انجام دهیم که به تنهایی نمی‌توانستیم انجام دهیم. و این حمایتی است که از دوستان، همکاران و دانش‌آموزانمان دریافت می‌کنیم که واقعاً همه چیز را ممکن می‌کند.»
نوشته آن ترافتون
منبع: موسسه تکنولوژی ماساچوست
