Паула Хаммонд 1980 жылдардың басында MIT кампусына бірінші курс студенті ретінде келген кезде, ол өзінің тиесілі екеніне сенімді емес еді. Шындығында, ол MIT аудиториясына айтқанда, ол өзін «алаяқ» сезінді.
MIT институтының профессоры Паула Хаммонд, өзінің академиялық мансабының көп бөлігін MIT-те өткізген, әлемге әйгілі инженер-химик, 2023-24 жылы Джеймс Р.Киллиан кіші Джеймс Р.Киллианның Факультет жетістіктері марапаты бойынша дәріс оқыды. Сурет несиесі: Джейк Белчер
Дегенмен, бұл сезім ұзаққа созылмады, өйткені Хаммонд әріптестері мен MIT оқытушылары арасында қолдау таба бастады. «Мен үшін қоғамдастық өте маңызды болды, өзімнің тиесілі екенімді сезіну, мұнда өз орным бар екенін сезіну және мені құшақтап, қолдау көрсетуге дайын адамдарды таптым», - деді ол.
Өзінің академиялық мансабының көп бөлігін MIT-те өткізген, әлемге әйгілі инженер-химик Хаммонд 2023-24 жж. Джеймс Р.Киллиан кіші Факультет жетістіктері марапаты бойынша дәріс кезінде айтты.
1971 жылы MIT-тің 10-шы президенті Джеймс Киллианның құрметіне тағайындалған Киллиан сыйлығы MIT оқытушысының ерекше кәсіби жетістіктерін мойындайды. Хаммонд биылғы марапатқа «тек үлкен кәсіби жетістіктері мен қосқан үлесі үшін ғана емес, сонымен қатар оның шынайы жылылық пен адамгершілігі, ойшылдығы мен тиімді көшбасшылығы, эмпатиясы мен этикасы үшін» таңдалды», - делінген сыйлықтың сілтемесінде.
«Профессор Хаммонд – нанотехнологиялық зерттеулердің пионері. Ол іргелі ғылымнан медицина мен энергетикадағы трансляциялық зерттеулерге дейін созылатын бағдарлама арқылы онкологиялық ауруларды емдеуге және инвазивті емес бейнелеуге арналған препараттарды жеткізудің күрделі жүйелерін жобалау және дамытудың жаңа тәсілдерін енгізді», - деді Мэри Фуллер, MIT факультетінің төрағасы және профессор. марапатын тапсырған әдебиет. «Оның әріптестері ретінде біз бүгін оның мансабын атап өтуге қуаныштымыз».
Қаңтар айында Хаммонд MIT-тің оқытушылар құрамы жөніндегі орынбасары қызметін атқара бастады. Бұған дейін ол сегіз жыл химия инженериясы кафедрасын басқарды, ал 2021 жылы институт профессоры атанды.
Жан-жақты техника
Детройтта өскен Хаммонд ата-анасының ғылымға деген сүйіспеншілігін оятқанын айтады. Оның әкесі сол кезде биохимия бойынша өте аз қара PhD докторларының бірі болды, ал анасы Ховард университетінде мейірбике ісі бойынша магистр дәрежесін алды және Уэйн округінің қоғамдық колледжінде мейірбике ісі мектебін құрды. «Бұл Детройт аймағындағы әйелдерге, соның ішінде түрлі-түсті әйелдерге үлкен мүмкіндік берді», - деді Хаммонд.
1984 жылы MIT-те бакалавр дәрежесін алғаннан кейін, Хаммонд институтқа аспирантура ретінде қайтып оралмас бұрын инженер болып жұмыс істеді, 1993 жылы PhD дәрежесін алды. Гарвард университетінде екі жылдық постдоктурадан кейін ол 1995 жылы MIT факультетіне қайта оралды. .
Хаммондтың зерттеулерінің негізінде ол нанобөлшектерді «жиыртатын» жұқа қабықшалар жасау үшін әзірлеген әдіс жатыр. Бұл пленкалардың химиялық құрамын баптау арқылы бөлшектерді препараттарды немесе нуклеин қышқылдарын жеткізуге және денедегі нақты жасушаларды, соның ішінде рак клеткаларын нысанаға алу үшін теңшеуге болады.
Бұл пленкаларды жасау үшін Хаммонд оң зарядталған полимерлерді теріс зарядталған бетке қабаттастырудан бастайды. Содан кейін оң және теріс зарядталған полимерлер кезектесіп, көбірек қабаттар қосуға болады. Бұл қабаттардың әрқайсысында дәрілік заттар немесе ДНҚ немесе РНҚ сияқты басқа пайдалы молекулалар болуы мүмкін. Бұл фильмдердің кейбірінде жүздеген қабаттар бар, ал басқалары бір ғана қабаттан тұрады, бұл оларды кең ауқымды қолданбалар үшін пайдалы етеді.
«Қабат-қабат процесінің жағымды жағы – мен биоүйлесімді ыдырайтын полимерлер тобын таңдай аламын және мен оларды дәрілік материалдармен алмастыра аламын. Бұл фильмнің әртүрлі нүктелерінде әртүрлі препараттардан тұратын жұқа пленка қабаттарын құра алатынымды білдіреді », - деді Хаммонд. «Содан кейін пленка нашарлағанда, ол бұл препараттарды кері тәртіпте шығара алады. Бұл бізге қарапайым су негізіндегі техниканы қолдана отырып, күрделі, көп дәрілік фильмдер жасауға мүмкіндік береді».
Хаммонд бұл қабат-қабат пленкалардың сүйектің өсуіне ықпал ету үшін қалай қолданылатынын сипаттады, бұл қолданбада сүйектің туа біткен ақаулары бар адамдарға немесе травматикалық жарақат алған адамдарға көмектесе алады.
Осы мақсатта оның зертханасы екі ақуыздың қабаттары бар пленкаларды жасады. Олардың бірі, BMP-2 - ересек дің жасушаларымен әрекеттесетін және олардың сүйек жасушаларына дифференциациялануын ынталандыратын, жаңа сүйек генерациялайтын ақуыз. Екіншісі - VEGF деп аталатын өсу факторы, ол сүйектің қалпына келуіне көмектесетін жаңа қан тамырларының өсуін ынталандырады. Бұл қабаттар жарақат орнына имплантациялауға болатын өте жұқа тіндік тірекке қолданылады.
Хаммонд және оның студенттері жабынды имплантациядан кейін ол VEGF-ті ертерек, бір аптадан астам уақыт бойы шығарып, BMP-2-ні 40 күнге дейін шығаруды жалғастыратындай етіп жасады. Тышқандарды зерттеу барысында олар бұл ұлпаның өсуін ынталандыратынын анықтады жаңа сүйек бұл табиғи сүйектен дерлік айырмашылығы жоқ.
Қатерлі ісікке бағытталған
MIT Кох Интегративті Онкологиялық зерттеулер институтының мүшесі ретінде Хаммонд сонымен қатар PLGA деп аталатын полимерден жасалған липосомалар немесе нанобөлшектер сияқты қатерлі ісікке қарсы препараттарды жеткізу үшін қолданылатын нанобөлшектердің жұмысын жақсартатын қабат-қабат жабындарын әзірледі.
«Бізде есірткі тасымалдаушылардың кең ауқымы бар, оларды осылай орап аламыз. Мен оларды кәмпиттің әртүрлі қабаттары бар және олар бір-бірден ерітетін гобстоппер сияқты ойлаймын », - деді Хаммонд.
Осы тәсілді қолдана отырып, Хаммонд рак клеткаларына бір-екі соққы беретін бөлшектерді жасады. Біріншіден, бөлшектер қатерлі ісік генін өшіре алатын қысқа интерференциялық РНҚ (siRNA) немесе ісіктерді басатын гендерді белсендіре алатын микроРНҚ сияқты нуклеин қышқылының дозасын шығарады. Содан кейін бөлшектер цисплатин сияқты химиотерапия препаратын шығарады, оған жасушалар енді осал болады.
Бөлшектерге сонымен қатар теріс зарядталған сыртқы «жасырын қабат» кіреді, ол оларды мақсатқа жетуге дейін қанға ыдырап кетуден қорғайды. Бұл сыртқы қабат ісік жасушаларында көп мөлшерде болатын ақуыздармен байланысатын молекулаларды қосу арқылы бөлшектердің рак клеткаларына түсуіне көмектесу үшін өзгертілуі мүмкін.
Соңғы жұмысында Хаммонд аналық бездің қатерлі ісігін нысанаға алатын және химиотерапиядан кейін аурудың қайталануын болдырмауға көмектесетін нанобөлшектерді жасай бастады. Аналық без обырына шалдыққан науқастардың шамамен 70 пайызында емдеудің бірінші раунды өте тиімді, бірақ бұл жағдайлардың шамамен 85 пайызында ісіктер қайталанады және бұл жаңа ісіктер әдетте дәріге төзімділігі жоғары.
Дәрі-дәрмекті жеткізуші нанобөлшектерге қолданылатын жабын түрін өзгерту арқылы Хаммонд бөлшектердің ісік жасушаларының ішіне енуге немесе олардың беттеріне жабысып қалуға болатынын анықтады. Жасушаларға жабысатын бөлшектерді қолдана отырып, ол кез келген қайталанатын ісік жасушаларына пациенттің иммундық реакциясын жылдам бастауға көмектесетін емдеуді әзірледі.
«Аналық бездің қатерлі ісігінде бұл кеңістікте өте аз иммундық жасушалар бар және оларда иммундық жасушалар көп болмағандықтан, иммундық жауапты қалпына келтіру өте қиын», - деді ол. «Дегенмен, егер біз молекуланы көрші жасушаларға, бар аздаған жасушаларға жеткізіп, оларды жандандыра алсақ, онда біз бірдеңе істей аламыз».
Осы мақсатта ол жақын маңдағы Т-клеткаларды белсендіруге және ісік жасушаларына шабуыл жасауға ынталандыратын IL-12 цитокинін жеткізетін нанобөлшектерді жасады. Тышқандарды зерттеу барысында ол бұл емнің аналық без обырының қайталануын болдырмайтын ұзақ мерзімді жады Т-жасушалық реакциясын тудыратынын анықтады.
Хаммонд өзінің лекциясын Институттың бүкіл мансабында оған тигізген әсерін сипаттаумен аяқтады.
«Бұл өзгертетін тәжірибе болды», - деді ол. «Мен бұл жерді шынымен ерекше деп ойлаймын, өйткені ол адамдарды біріктіреді және жалғыз өзі жасай алмайтын нәрселерді бірге жасауға мүмкіндік береді. Достарымыздан, әріптестерімізден және студенттерімізден алатын қолдау іс жүзінде мүмкін болады».
Энн Трафтон жазған
Ақпарат көзі: Массачусетс технологиялық институты
