כשפאולה האמונד הגיעה לראשונה לקמפוס של MIT כסטודנטית בשנה הראשונה בתחילת שנות ה-1980, היא לא הייתה בטוחה אם היא שייכת. למעשה, כפי שסיפרה לקהל של MIT, היא הרגישה כמו "מתחזה".
פרופ' פולה האמונד במכון MIT, מהנדסת כימית בעלת שם עולמי, שבילתה את רוב הקריירה האקדמית שלה ב-MIT, נשאה את ההרצאה של פרס הפקולטה להישגים של ג'יימס ר. קיליאן ג'וניור בשנים 2023-24. קרדיט תמונה: ג'ייק בלכר
עם זאת, התחושה הזו לא נמשכה זמן רב, שכן האמונד החלה למצוא תמיכה בקרב חבריה לסטודנטים והסגל של MIT. "הקהילה הייתה ממש חשובה לי, להרגיש שייכת, להרגיש שיש לי פה מקום, ומצאתי אנשים שהיו מוכנים לחבק אותי ולתמוך בי", אמרה.
האמונד, מהנדסת כימית בעלת שם עולמי שבילתה את רוב הקריירה האקדמית שלה ב-MIT, אמרה את דבריה במהלך ההרצאה של ג'יימס ר. קיליאן ג'וניור בפרס הישגי הפקולטה לשנים 2023-24.
פרס קיליאן, שהוקם בשנת 1971 כדי להוקיר את הנשיא העשירי של MIT, ג'יימס קיליאן, מכיר בהישגים מקצועיים יוצאי דופן של חבר סגל ב-MIT. האמונד נבחרה לפרס השנה "לא רק על הישגיה ותרומתה המקצועית האדירה, אלא גם על החום והאנושיות האמיתיים שלה, ההתחשבות והמנהיגות האפקטיבית שלה, והאמפתיה והאתיקה שלה", על פי ציטוט הפרס.
"פרופסור האמונד הוא חלוץ בחקר הננוטכנולוגיה. עם תוכנית המשתרעת ממדע בסיסי למחקר תרגום ברפואה ואנרגיה, היא הציגה גישות חדשות לתכנון ופיתוח של מערכות אספקת תרופות מורכבות לטיפול בסרטן והדמיה לא פולשנית", אמרה מרי פולר, יו"ר הפקולטה של MIT ופרופסור מהספרות, שהעניקה את הפרס. "כעמיתיה, אנו שמחים לחגוג את הקריירה שלה היום".
בינואר, האמונד החל לשמש כסגן פרובוסט של MIT לסגל. לפני כן, היא עמדה בראש המחלקה להנדסה כימית במשך שמונה שנים, והיא נבחרה לפרופסור במכון ב-2021.
טכניקה רב-תכליתית
האמונד, שגדלה בדטרויט, מייחסת להוריה אהבה למדע. אביה היה אחד ממעט מאוד דוקטורים שחורים בביוכימיה באותה תקופה, בעוד שאמה קיבלה תואר שני בסיעוד מאוניברסיטת הווארד והקימה את בית הספר לאחיות במכללה הקהילתית של מחוז וויין. "זה סיפק כמות עצומה של הזדמנויות לנשים באזור דטרויט, כולל נשים צבעוניות", ציין האמונד.
לאחר שסיימה את התואר הראשון שלה מ-MIT ב-1984, האמונד עבדה כמהנדסת לפני שחזרה למכון כסטודנטית לתואר שני, ורכשה את הדוקטורט שלה ב-1993. לאחר שנתיים של פוסט דוקטורט באוניברסיטת הרווארד, היא חזרה להצטרף לפקולטה של MIT ב-1995 .
בלב המחקר של האמונד עומדת טכניקה שפיתחה ליצירת סרטים דקים שיכולים בעצם "להתכווץ לעטוף" ננו-חלקיקים. על ידי כוונון ההרכב הכימי של הסרטים הללו, ניתן להתאים את החלקיקים כדי לספק תרופות או חומצות גרעין ולמקד לתאים ספציפיים בגוף, כולל תאים סרטניים.
כדי ליצור סרטים אלה, האמונד מתחיל בשכבת פולימרים בעלי מטען חיובי על משטח בעל מטען שלילי. לאחר מכן, ניתן להוסיף עוד שכבות, לסירוגין פולימרים בעלי מטען חיובי ושלילי. כל אחת מהשכבות הללו עשויה להכיל תרופות או מולקולות שימושיות אחרות, כגון DNA או RNA. חלק מהסרטים הללו מכילים מאות שכבות, אחרים רק אחת, מה שהופך אותם לשימושיים עבור מגוון רחב של יישומים.
"מה שיפה בתהליך שכבה אחר שכבה הוא שאני יכול לבחור קבוצה של פולימרים מתכלים שהם ביו תואמים יפה, ואני יכול להחליף אותם עם חומרי התרופה שלנו. זה אומר שאני יכול לבנות שכבות סרט דקות המכילות תרופות שונות בנקודות שונות בתוך הסרט", אמר האמונד. "אז, כשהסרט מתכלה, הוא יכול לשחרר את התרופות האלה בסדר הפוך. זה מאפשר לנו ליצור סרטים מורכבים, מרובי תרופות, תוך שימוש בטכניקה פשוטה על בסיס מים".
האמונד תיאר כיצד ניתן להשתמש בסרטים שכבה אחר שכבה כדי לקדם את צמיחת העצם, ביישום שיכול לעזור לאנשים שנולדו עם פגמים מולדים בעצמות או לאנשים שחווים פציעות טראומטיות.
לשימוש זה, המעבדה שלה יצרה סרטים עם שכבות של שני חלבונים. אחד מהם, BMP-2, הוא חלבון שמקיים אינטראקציה עם תאי גזע בוגרים וגורם להם להתמיין לתאי עצם, ויוצר עצם חדשה. השני הוא גורם גדילה בשם VEGF, הממריץ את הצמיחה של כלי דם חדשים המסייעים לעצם להתחדש. שכבות אלו מיושמות על פיגום רקמה דק מאוד שניתן להשתיל במקום הפציעה.
האמונד ותלמידיה תכננו את הציפוי כך שלאחר ההשתלה, הוא ישחרר VEGF מוקדם, במשך שבוע בערך, וימשיך לשחרר BMP-2 למשך עד 40 יום. במחקר על עכברים, הם גילו שפיגום הרקמה הזה עורר את הצמיחה של עצם חדשה זה היה כמעט בלתי ניתן להבדיל מעצם טבעית.
מכוון לסרטן
כחבר במכון קוך של MIT לחקר סרטן אינטגרטיבי, האמונד פיתח גם ציפויים שכבה אחר שכבה שיכולים לשפר את הביצועים של ננו-חלקיקים המשמשים למתן תרופות לסרטן, כגון ליפוזומים או ננו-חלקיקים העשויים מפולימר הנקרא PLGA.
"יש לנו מגוון רחב של נשאי סמים שנוכל לעטוף כך. אני חושב עליהם כמו גבס, שבו יש את כל השכבות השונות של ממתקים והן מתמוססות אחת בכל פעם", אמר האמונד.
באמצעות גישה זו, האמונד יצר חלקיקים שיכולים לתת אגרוף אחד-שתיים לתאים סרטניים. ראשית, החלקיקים משחררים מנה של חומצת גרעין כמו RNA מתערב קצר (siRNA), שיכול לכבות גן סרטני, או microRNA, שיכול להפעיל גנים מדכאי גידול. לאחר מכן, החלקיקים משחררים תרופה כימותרפית כמו ציספלטין, שהתאים אליה פגיעים כעת יותר.
החלקיקים כוללים גם "שכבת התגנבות" חיצונית בעלת מטען שלילי שמגן עליהם מפני פירוק בזרם הדם לפני שהם יכולים להגיע ליעדים שלהם. ניתן גם לשנות את השכבה החיצונית הזו כדי לעזור לחלקיקים להיקלט על ידי תאים סרטניים, על ידי שילוב מולקולות הנקשרות לחלבונים הנמצאים בשפע על תאי הגידול.
בעבודה עדכנית יותר, האמונד החלה לפתח ננו-חלקיקים שיכולים לכוון לסרטן השחלות ולסייע במניעת הישנות המחלה לאחר כימותרפיה. בכ-70 אחוז מחולות סרטן השחלות, סבב הטיפול הראשון יעיל ביותר, אך גידולים חוזרים בכ-85 אחוזים מהמקרים הללו, וגידולים חדשים אלו הם בדרך כלל עמידים ביותר לתרופות.
על ידי שינוי סוג הציפוי המיושם על ננו-חלקיקים המספקים תרופות, האמונד מצא שניתן לעצב את החלקיקים כך שייכנסו לתוך תאי הגידול או יידבקו למשטחים שלהם. באמצעות חלקיקים הנדבקים לתאים, היא עיצבה טיפול שיכול לעזור להזניק את התגובה החיסונית של המטופל לכל תאי גידול שחוזרים על עצמם.
"עם סרטן השחלות, מעט מאוד תאי חיסון קיימים בחלל הזה, ומכיוון שאין להם הרבה תאי חיסון, זה מאוד קשה לעורר תגובה חיסונית", אמרה. "עם זאת, אם נוכל להעביר מולקולה לתאים שכנים, אותם מעטים שנמצאים, ולעורר אותם מחדש, אז אולי נוכל לעשות משהו."
לשם כך, היא עיצבה ננו-חלקיקים המספקים IL-12, ציטוקין שממריץ תאי T קרובים לפעול ולהתחיל לתקוף תאי גידול. במחקר על עכברים, היא מצאה שטיפול זה גרם לתגובת זיכרון לטווח ארוך של תאי T שמנעה חזרה של סרטן השחלות.
האמונד סגרה את הרצאתה בתיאור ההשפעה שהיתה למכון עליה לאורך הקריירה שלה.
"זו הייתה חוויה טרנספורמטיבית", אמרה. "אני באמת חושב על המקום הזה כמיוחד כי הוא מפגיש אנשים ומאפשר לנו לעשות דברים ביחד שלא יכולנו לעשות לבד. והתמיכה הזו שאנחנו מקבלים מהחברים שלנו, מהקולגות שלנו ומהתלמידים שלנו היא שבאמת מאפשרת דברים".
נכתב על ידי אן טראפטון
