Paula Hammond는 1980년대 초 XNUMX학년 학생으로 처음 MIT 캠퍼스에 도착했을 때 자신이 소속되어 있는지 확신할 수 없었습니다. 사실, 그녀가 MIT 청중에게 말했듯이, 그녀는 "사기꾼"처럼 느껴졌습니다.
MIT에서 대부분의 학문적 경력을 보낸 세계적 화학 엔지니어인 Paula Hammond 교수가 2023-24 James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award 강의를 진행했습니다. 이미지 크레디트 : Jake Belcher
그러나 Hammond가 동료 학생들과 MIT 교수진 사이에서 지원을 찾기 시작하면서 그러한 느낌은 오래 가지 못했습니다. “커뮤니티는 저에게 정말 중요했습니다. 제가 소속감을 느끼고 여기에 자리를 잡았다는 느낌을 받았고, 저를 기꺼이 포용하고 지지해 주는 사람들을 찾았습니다.”라고 그녀는 말했습니다.
대부분의 학업 경력을 MIT에서 보낸 세계적으로 유명한 화학 엔지니어인 Hammond는 2023-24 James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award 강의에서 다음과 같이 말했습니다.
1971년 MIT의 10대 총장 제임스 킬리언(James Killian)을 기리기 위해 제정된 킬리언상(Killian Award)은 MIT 교수진의 뛰어난 전문적 업적을 인정합니다. 수상 표창에 따르면 해먼드는 “엄청난 직업적 성취와 공헌뿐만 아니라 진정한 따뜻함과 인류애, 사려 깊음과 효과적인 리더십, 공감과 윤리 덕분에” 올해의 상으로 선정되었습니다.
“해먼드 교수는 나노기술 연구의 선구자입니다. 기초 과학부터 의학 및 에너지 분야의 중개 연구까지 확장된 프로그램을 통해 그녀는 암 치료 및 비침습적 영상화를 위한 복잡한 약물 전달 시스템의 설계 및 개발을 위한 새로운 접근 방식을 도입했습니다.”라고 MIT 교수이자 교수인 Mary Fuller가 말했습니다. 문학상을 수상한 작가님. “그녀의 동료로서 우리는 오늘 그녀의 경력을 축하하게 되어 기쁩니다.”
2021월부터 Hammond는 MIT 교수진 부학장으로 일하기 시작했습니다. 그 전에는 XNUMX년간 화학공학과 학과장을 역임했고, XNUMX년에는 연구소교수로 임명됐다.
다재다능한 기술
디트로이트에서 자란 해먼드는 부모님이 과학에 대한 사랑을 심어준 공로를 인정합니다. 그녀의 아버지는 당시 생화학 분야에서 극소수 흑인 박사 중 한 명이었고, 그녀의 어머니는 하워드 대학에서 간호학 석사 학위를 취득하고 웨인 카운티 커뮤니티 칼리지에 간호 학교를 설립했습니다. Hammond는 “이는 유색인종 여성을 포함하여 디트로이트 지역 여성들에게 엄청난 기회를 제공했습니다.”라고 말했습니다.
Hammond는 1984년 MIT에서 학사 학위를 취득한 후 엔지니어로 일한 후 대학원생으로 연구소로 돌아와 1993년에 박사 학위를 취득했습니다. Harvard University에서 1995년간 박사후 과정을 마친 후 XNUMX년에 다시 MIT 교수로 합류했습니다. .
Hammond 연구의 핵심은 본질적으로 나노입자를 "수축 포장"할 수 있는 얇은 필름을 만들기 위해 그녀가 개발한 기술입니다. 이러한 필름의 화학적 구성을 조정함으로써 입자를 맞춤화하여 약물이나 핵산을 전달하고 암세포를 포함한 신체의 특정 세포를 표적으로 삼을 수 있습니다.
이러한 필름을 만들기 위해 Hammond는 음으로 하전된 표면에 양으로 하전된 폴리머를 적층하는 것부터 시작합니다. 그런 다음 더 많은 층을 추가하여 양전하와 음전하를 띤 고분자를 교대로 추가할 수 있습니다. 이러한 각 층에는 약물이나 DNA 또는 RNA와 같은 기타 유용한 분자가 포함될 수 있습니다. 이러한 필름 중 일부는 수백 개의 레이어를 포함하고 다른 일부는 단 하나의 레이어를 포함하므로 광범위한 응용 분야에 유용합니다.
“층별 공정의 장점은 생체 적합성이 뛰어난 분해성 폴리머 그룹을 선택할 수 있고 이를 약물 재료와 대체할 수 있다는 것입니다. 이는 필름 내의 서로 다른 지점에 서로 다른 약물을 포함하는 얇은 필름 층을 구축할 수 있음을 의미합니다.”라고 Hammond는 말했습니다. “그런 다음 필름이 분해되면 약물을 역순으로 방출할 수 있습니다. 이를 통해 간단한 수성 기술을 사용하여 복잡한 다중 약물 필름을 만들 수 있습니다."
Hammond는 선천적 뼈 결함을 가지고 태어난 사람들이나 외상성 부상을 입은 사람들을 도울 수 있는 응용 분야에서 이러한 층별 필름이 뼈 성장을 촉진하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 설명했습니다.
이를 위해 그녀의 연구실에서는 두 개의 단백질 층으로 구성된 필름을 만들었습니다. 이 중 BMP-2는 성체줄기세포와 상호작용해 뼈세포로 분화를 유도해 새로운 뼈를 생성하는 단백질이다. 두 번째는 VEGF라는 성장인자인데, 이는 뼈의 재생을 돕는 새로운 혈관의 성장을 자극합니다. 이 층은 부상 부위에 이식할 수 있는 매우 얇은 조직 지지체에 적용됩니다.
Hammond와 그녀의 학생들은 일단 이식되면 2주일 정도 일찍 VEGF를 방출하고 최대 40일 동안 BMP-XNUMX를 계속 방출하도록 코팅을 설계했습니다. 쥐를 대상으로 한 연구에서 그들은 이 조직 비계가 다음의 성장을 자극한다는 것을 발견했습니다. 새로운 뼈 그것은 자연 뼈와 거의 구별할 수 없을 정도였습니다.
암 표적화
MIT의 Koch 통합 암 연구 연구소의 회원인 Hammond는 또한 PLGA라는 폴리머로 만든 리포솜이나 나노 입자와 같은 암 약물 전달에 사용되는 나노 입자의 성능을 향상시킬 수 있는 층별 코팅을 개발했습니다.
“우리는 이런 방식으로 포장할 수 있는 다양한 약물 운반체를 보유하고 있습니다. 저는 그것들을 다양한 층의 사탕이 있고 한 번에 하나씩 녹는 고브스토퍼처럼 생각합니다.”라고 Hammond는 말했습니다.
이 접근법을 사용하여 Hammond는 암세포에 원투 펀치를 전달할 수 있는 입자를 만들었습니다. 첫째, 입자는 암성 유전자를 차단할 수 있는 짧은 간섭 RNA(siRNA) 또는 종양 억제 유전자를 활성화할 수 있는 마이크로RNA와 같은 일정량의 핵산을 방출합니다. 그런 다음 입자는 시스플라틴과 같은 화학요법 약물을 방출하는데, 이는 이제 세포가 더 취약해집니다.
입자에는 또한 음으로 하전된 외부 "스텔스 층"이 포함되어 있어 표적에 도달하기 전에 혈류에서 분해되는 것을 방지합니다. 이 외부 층은 또한 종양 세포에 풍부한 단백질에 결합하는 분자를 통합함으로써 입자가 암 세포에 의해 흡수되는 것을 돕기 위해 변형될 수 있습니다.
최근 연구에서 Hammond는 난소암을 표적으로 삼고 화학요법 후 질병의 재발을 예방하는 데 도움이 되는 나노입자를 개발하기 시작했습니다. 난소암 환자의 약 70%에서 첫 번째 치료는 매우 효과적이지만, 그 중 약 85%에서 종양이 재발하며, 이러한 새로운 종양은 일반적으로 약물 내성이 매우 높습니다.
약물 전달 나노입자에 적용되는 코팅 유형을 변경함으로써 Hammond는 입자가 종양 세포 내부로 들어가거나 표면에 달라붙도록 설계될 수 있음을 발견했습니다. 그녀는 세포에 달라붙는 입자를 사용하여 재발성 종양 세포에 대한 환자의 면역 반응을 촉진하는 데 도움이 될 수 있는 치료법을 설계했습니다.
“난소암의 경우 그 공간에 면역세포가 거의 존재하지 않으며, 면역세포가 많이 존재하지 않기 때문에 면역반응을 활성화시키는 것이 매우 어렵습니다.”라고 그녀는 말했습니다. "그러나 우리가 존재하는 소수의 이웃 세포에 분자를 전달하고 활성화할 수 있다면 우리는 뭔가를 할 수 있을 것입니다."
이를 위해 그녀는 근처의 T 세포가 활동을 시작하고 종양 세포를 공격하기 시작하도록 자극하는 사이토카인인 IL-12를 전달하는 나노입자를 설계했습니다. 쥐를 대상으로 한 연구에서 그녀는 이 치료법이 난소암의 재발을 예방하는 장기 기억 T세포 반응을 유도한다는 사실을 발견했습니다.
Hammond는 그녀의 경력 전반에 걸쳐 연구소가 그녀에게 미친 영향을 설명하면서 강의를 마쳤습니다.
“그것은 변화무쌍한 경험이었습니다.”라고 그녀는 말했습니다. “저는 이곳이 사람들을 하나로 모으고 혼자서는 할 수 없는 일을 함께 할 수 있게 해준다는 점에서 정말 특별하다고 생각합니다. 그리고 실제로 일을 가능하게 만드는 것은 친구, 동료, 학생들로부터 받는 지원입니다.”
앤 트라프톤이 각본을 맡은 작품
출처: 기술 매사추세츠 공과 대학
