Cando Paula Hammond chegou ao campus do MIT como estudante de primeiro ano a principios dos anos 1980, non estaba segura de se pertencía. De feito, segundo dixo a unha audiencia do MIT, sentíase como "unha impostora".
A profesora do Instituto MIT Paula Hammond, unha enxeñeira química de renome mundial que pasou a maior parte da súa carreira académica no MIT, pronunciou a conferencia do Premio James R. Killian Jr. ao logro da facultade 2023-24. Crédito da imaxe: Jake Belcher
Non obstante, ese sentimento non durou moito, xa que Hammond comezou a atopar apoio entre os seus compañeiros e profesores do MIT. "A comunidade foi moi importante para min, sentir que pertencía, sentir que tiña un lugar aquí e atopei xente que estaba disposta a abrazarme e apoiarme", dixo.
Hammond, enxeñeira química de renome mundial que pasou a maior parte da súa carreira académica no MIT, fixo as súas observacións durante a conferencia 2023-24 James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award.
Establecido en 1971 para honrar ao décimo presidente do MIT, James Killian, o Premio Killian recoñece os logros profesionais extraordinarios dun membro da facultade do MIT. Hammond foi elixida para o premio deste ano "non só polos seus tremendos logros e contribucións profesionais, senón tamén pola súa xenuína calidez e humanidade, a súa consideración e liderado eficaz, e a súa empatía e ética", segundo a cita do premio.
"O profesor Hammond é un pioneiro na investigación en nanotecnoloxía. Cun programa que se estende desde a ciencia básica ata a investigación traslacional en medicina e enerxía, introduciu novos enfoques para o deseño e desenvolvemento de sistemas complexos de administración de fármacos para o tratamento do cancro e as imaxes non invasivas", dixo Mary Fuller, presidenta da facultade do MIT e profesora. de literatura, quen fixo entrega do premio. "Como seus colegas, estamos encantados de celebrar hoxe a súa carreira".
En xaneiro, Hammond comezou a servir como vicerrector do profesorado do MIT. Antes diso, presidiu o Departamento de Enxeñaría Química durante oito anos e foi nomeada profesora do Instituto en 2021.
Unha técnica versátil
Hammond, que creceu en Detroit, acredita aos seus pais o amor pola ciencia. O seu pai era un dos poucos doutores negros en bioquímica daquela, mentres que a súa nai obtivo un máster en enfermaría na Universidade de Howard e fundou a escola de enfermaría no Wayne County Community College. "Isto proporcionou unha gran cantidade de oportunidades para as mulleres da zona de Detroit, incluídas as mulleres de cor", sinalou Hammond.
Despois de obter a súa licenciatura no MIT en 1984, Hammond traballou como enxeñeira antes de regresar ao Instituto como estudante de posgrao, doutorándose en 1993. Despois dun posdoctorado de dous anos na Universidade de Harvard, volveu unirse á facultade do MIT en 1995. .
No centro da investigación de Hammond está unha técnica que desenvolveu para crear películas delgadas que poden esencialmente "envolver" nanopartículas. Ao axustar a composición química destas películas, as partículas pódense personalizar para administrar fármacos ou ácidos nucleicos e para dirixirse a células específicas do corpo, incluídas as células cancerosas.
Para facer estas películas, Hammond comeza por capas de polímeros cargados positivamente sobre unha superficie cargada negativamente. Despois, pódense engadir máis capas, alternando polímeros cargados positiva e negativamente. Cada unha destas capas pode conter fármacos ou outras moléculas útiles, como ADN ou ARN. Algunhas destas películas conteñen centos de capas, outras só unha, o que as fai útiles para unha ampla gama de aplicacións.
"O bo do proceso capa por capa é que podo escoller un grupo de polímeros degradables que sexan ben biocompatibles e podo alternalos cos nosos materiais farmacéuticos. Isto significa que podo construír capas de película fina que conteñan diferentes drogas en diferentes puntos da película", dixo Hammond. "Entón, cando a película se degrada, pode liberar esas drogas en orde inversa. Isto permítenos crear películas complexas e multidrogas, utilizando unha técnica sinxela baseada en auga".
Hammond describiu como se poden usar estas películas capa por capa para promover o crecemento óseo, nunha aplicación que podería axudar ás persoas que nacen con defectos óseos conxénitos ou a persoas que sofren lesións traumáticas.
Para ese uso, o seu laboratorio creou películas con capas de dúas proteínas. Unha delas, BMP-2, é unha proteína que interactúa coas células nai adultas e induce a que se diferencien en células óseas, xerando óso novo. O segundo é un factor de crecemento chamado VEGF, que estimula o crecemento de novos vasos sanguíneos que axudan a rexenerarse os ósos. Estas capas aplícanse a un tecido moi fino que se pode implantar no lugar da lesión.
Hammond e os seus estudantes deseñaron o revestimento para que, unha vez implantado, liberase o VEGF cedo, durante aproximadamente unha semana, e continuase liberando BMP-2 durante 40 días. Nun estudo de ratos, descubriron que esta armazón de tecido estimulaba o crecemento de óso novo que era case indistinguible do óso natural.
Apuntando ao cancro
Como membro do Instituto Koch para a Investigación Integrativa do Cancro do MIT, Hammond tamén desenvolveu revestimentos capa por capa que poden mellorar o rendemento das nanopartículas utilizadas para a administración de medicamentos contra o cancro, como liposomas ou nanopartículas feitas a partir dun polímero chamado PLGA.
"Temos unha ampla gama de portadores de drogas que podemos envolver deste xeito. Penso neles como un gobstopper, onde hai todas esas diferentes capas de doces e se disolven unha a unha", dixo Hammond.
Usando este enfoque, Hammond creou partículas que poden dar un golpe de un ou dous ás células cancerosas. En primeiro lugar, as partículas liberan unha dose dun ácido nucleico como o ARN de interferencia curto (ARNsi), que pode desactivar un xene canceroso, ou o microARN, que pode activar xenes supresores de tumores. Entón, as partículas liberan un fármaco de quimioterapia como o cisplatino, ao que agora as células son máis vulnerables.
As partículas tamén inclúen unha "capa furtiva" externa cargada negativamente que as protexe de que se rompan no torrente sanguíneo antes de que poidan alcanzar os seus obxectivos. Esta capa externa tamén se pode modificar para axudar a que as partículas sexan absorbidas polas células cancerosas, incorporando moléculas que se unen a proteínas que son abundantes nas células tumorais.
Nun traballo máis recente, Hammond comezou a desenvolver nanopartículas que poden dirixirse ao cancro de ovario e axudar a previr a reaparición da enfermidade despois da quimioterapia. En preto do 70 por cento dos pacientes con cancro de ovario, a primeira quenda de tratamento é altamente eficaz, pero os tumores recorren en preto do 85 por cento deses casos, e estes novos tumores adoitan ser altamente resistentes aos medicamentos.
Ao alterar o tipo de revestimento aplicado ás nanopartículas que administran medicamentos, Hammond descubriu que as partículas poden deseñarse para entrar nas células tumorais ou pegarse ás súas superficies. Usando partículas que se adhiren ás células, ela deseñou un tratamento que podería axudar a impulsar a resposta inmune do paciente a calquera célula tumoral recorrente.
"Co cancro de ovario, hai moi poucas células inmunes nese espazo e, como non teñen moitas células inmunes presentes, é moi difícil acelerar unha resposta inmune", dixo. "Non obstante, se podemos entregar unha molécula ás células veciñas, as poucas que están presentes, e aceleralas, entón podemos facer algo".
Para iso, deseñou nanopartículas que entregan IL-12, unha citocina que estimula ás células T próximas a entrar en acción e comezar a atacar as células tumorais. Nun estudo realizado en ratos, descubriu que este tratamento inducía unha resposta de células T de memoria a longo prazo que evitaba a repetición do cancro de ovario.
Hammond pechou a súa conferencia describindo o impacto que o Instituto tivo nela ao longo da súa carreira.
"Foi unha experiencia transformadora", dixo. “Realmente penso que este lugar é especial porque reúne á xente e permítenos facer cousas xuntos que non poderiamos facer sós. E é ese apoio que recibimos dos nosos amigos, compañeiros e estudantes o que realmente fai posible as cousas".
Escrito por Anne Trafton
