Kai devintojo dešimtmečio pradžioje Paula Hammond pirmą kartą atvyko į MIT miestelį kaip pirmo kurso studentė, ji nebuvo tikra, ar priklauso. Tiesą sakant, kaip ji pasakojo MIT auditorijai, ji jautėsi kaip „apsimetė“.
MIT instituto profesorė Paula Hammond, visame pasaulyje žinoma chemijos inžinierė, didžiąją dalį savo akademinės karjeros praleidusi MIT, skaitė paskaitą 2023–24 m. James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award. Vaizdo kreditas: Jake'as Belcheris
Tačiau šis jausmas truko neilgai, nes Hammond pradėjo rasti paramą tarp savo kolegų studentų ir MIT dėstytojų. „Bendruomenė man buvo tikrai svarbi, jausti, kad priklausau, jausti, kad turiu čia vietą, ir radau žmonių, kurie nori mane apkabinti ir palaikyti“, – sakė ji.
Hammond, visame pasaulyje žinomas chemijos inžinierius, didžiąją dalį savo akademinės karjeros praleidęs MIT, išsakė savo pastabas per 2023–24 m. Jameso R. Killiano jaunesniojo fakulteto pasiekimų apdovanojimo paskaitą.
Killian apdovanojimas, įsteigtas 1971 m., siekiant pagerbti 10-ąjį MIT prezidentą Jamesą Killianą, pripažįsta MIT dėstytojo išskirtinius profesinius pasiekimus. Šių metų apdovanojimui Hammond buvo išrinkta „ne tik už didžiulius profesinius pasiekimus ir indėlį, bet ir už tikrą šilumą bei žmogiškumą, dėmesingumą ir efektyvų vadovavimą, empatiją ir etiką“, – teigiama apdovanojimo citatoje.
„Profesorius Hammondas yra nanotechnologijų tyrimų pradininkas. Programa, apimanti nuo fundamentinių mokslų iki transliacinių tyrimų medicinos ir energetikos srityje, ji pristatė naujus metodus kuriant ir plėtojant sudėtingas vaistų tiekimo sistemas vėžio gydymui ir neinvaziniam vaizdavimui“, – sakė MIT fakulteto pirmininkė ir profesorė Mary Fuller. literatūros, kuris įteikė apdovanojimą. „Mes, jos kolegos, džiaugiamės galėdami švęsti jos karjerą šiandien.
Sausio mėnesį Hammondas pradėjo eiti MIT fakulteto viceproprosto pareigas. Prieš tai aštuonerius metus ji vadovavo Chemijos inžinerijos katedrai, o 2021 m. buvo paskirta instituto profesore.
Universali technika
Hammond, užaugusi Detroite, savo tėvams priskiria nuopelnus už meilę mokslui. Jos tėvas tuo metu buvo vienas iš nedaugelio juodaodžių biochemijos mokslų daktarų, o mama Howardo universitete įgijo slaugos magistro laipsnį ir Wayne apygardos bendruomenės koledže įkūrė slaugos mokyklą. "Tai suteikė daug galimybių moterims Detroito srityje, įskaitant spalvotas moteris", - pažymėjo Hammondas.
1984 m. įgijusi bakalauro laipsnį MIT, Hammond dirbo inžinieriumi, o vėliau grįžo į institutą kaip magistrantė, o 1993 m. įgijo daktaro laipsnį. Po dvejų metų Harvardo universiteto doktorantūros studijų ji grįžo į MIT fakultetą 1995 m. .
Hammondo tyrimų esmė yra jos sukurta technika, skirta sukurti plonas plėveles, kurios iš esmės gali „susitraukti“ nanodaleles. Sureguliavus šių plėvelių cheminę sudėtį, dalelės gali būti pritaikytos tiekti vaistus ar nukleino rūgštis ir nukreipti į konkrečias kūno ląsteles, įskaitant vėžines ląsteles.
Norėdami sukurti šias plėveles, Hammondas pradeda sluoksniuoti teigiamai įkrautus polimerus ant neigiamai įkrauto paviršiaus. Tada galima pridėti daugiau sluoksnių, pakaitomis teigiamai ir neigiamai įkrautus polimerus. Kiekviename iš šių sluoksnių gali būti vaistų ar kitų naudingų molekulių, tokių kaip DNR arba RNR. Kai kuriose iš šių plėvelių yra šimtai sluoksnių, kitose - tik vienas, todėl jos yra naudingos įvairioms reikmėms.
„Sluoksnio po sluoksnio procesas yra malonus tuo, kad galiu pasirinkti skaidomų polimerų grupę, kuri yra gerai biologiškai suderinama, ir galiu juos kaitalioti su mūsų vaistinėmis medžiagomis. Tai reiškia, kad galiu sukurti plonus plėvelės sluoksnius, kuriuose yra skirtingų vaistų skirtinguose filmo taškuose“, - sakė Hammondas. „Tada, kai plėvelė degraduoja, ji gali išleisti tuos vaistus atvirkštine tvarka. Tai leidžia mums sukurti sudėtingas daugiafunkcines plėveles naudojant paprastą vandens pagrindo techniką.
Hammondas aprašė, kaip šios sluoksninės plėvelės gali būti naudojamos kaulų augimui skatinti, taikant programą, kuri galėtų padėti žmonėms, gimusiems su įgimtais kaulų defektais arba žmonėms, patyrusiems trauminius sužalojimus.
Tuo tikslu jos laboratorija sukūrė plėveles su dviejų baltymų sluoksniais. Vienas iš jų, BMP-2, yra baltymas, kuris sąveikauja su suaugusiųjų kamieninėmis ląstelėmis ir skatina jas diferencijuotis į kaulines ląsteles, generuodamas naują kaulą. Antrasis yra augimo faktorius, vadinamas VEGF, kuris skatina naujų kraujagyslių, padedančių kaulams atsinaujinti, augimą. Šie sluoksniai dedami ant labai plono audinio karkaso, kurį galima implantuoti sužalojimo vietoje.
Hammondas ir jos mokiniai suprojektavo dangą taip, kad implantuota anksti, maždaug po savaitės, išskirtų VEGF ir toliau atpalaiduotų BMP-2 iki 40 dienų. Atlikdami pelių tyrimą, jie nustatė, kad šie audinių karkasai paskatino jų augimą naujas kaulas kuris beveik nesiskyrė nuo natūralaus kaulo.
Nukreipimas į vėžį
Būdamas MIT Kocho integruojamųjų vėžio tyrimų instituto narys, Hammondas taip pat sukūrė sluoksniuotos dangos, kurios gali pagerinti nanodalelių, naudojamų vaistams nuo vėžio, veiksmingumą, pavyzdžiui, liposomos arba nanodalelės, pagamintos iš polimero, vadinamo PLGA.
„Turime platų narkotikų nešėjų asortimentą, kuriuos galime supakuoti tokiu būdu. Aš galvoju apie juos kaip apie gobstopperį, kuriame yra visi tie skirtingi saldainių sluoksniai ir jie ištirpsta po vieną“, - sakė Hammondas.
Naudodamas šį metodą, Hammondas sukūrė daleles, kurios gali duoti vieną ar du smūgius į vėžio ląsteles. Pirma, dalelės išskiria nukleorūgšties dozę, pavyzdžiui, trumpą trukdančios RNR (siRNR), kuri gali išjungti vėžinį geną, arba mikroRNR, kuri gali suaktyvinti naviko slopinimo genus. Tada dalelės išskiria chemoterapinį vaistą, pvz., cisplatiną, kuriai dabar ląstelės yra labiau pažeidžiamos.
Dalelės taip pat turi neigiamo krūvio išorinį „slaptąjį sluoksnį“, kuris apsaugo jas nuo suskaidymo kraujyje, kol jos pasiekia taikinius. Šis išorinis sluoksnis taip pat gali būti modifikuotas, kad dalelės būtų įsisavintos vėžio ląstelėse, įtraukiant molekules, kurios jungiasi su baltymais, kurių gausu navikinėse ląstelėse.
Naujausiame darbe Hammondas pradėjo kurti nanodaleles, kurios gali būti nukreiptos į kiaušidžių vėžį ir padėti išvengti ligos pasikartojimo po chemoterapijos. Maždaug 70 procentų kiaušidžių vėžiu sergančių pacientų pirmasis gydymo etapas yra labai efektyvus, tačiau maždaug 85 procentais šių atvejų navikai atsinaujina, o šie nauji navikai paprastai yra labai atsparūs vaistams.
Pakeitęs vaistų tiekimo nanodalelių dangos tipą, Hammondas išsiaiškino, kad dalelės gali patekti į naviko ląsteles arba prilipti prie jų paviršių. Naudodama daleles, kurios prilimpa prie ląstelių, ji sukūrė gydymą, kuris galėtų padėti pagreitinti paciento imuninį atsaką į bet kokias pasikartojančias naviko ląsteles.
„Sergant kiaušidžių vėžiu, toje erdvėje yra labai mažai imuninių ląstelių, o kadangi jose nėra daug imuninių ląstelių, labai sunku suaktyvinti imuninį atsaką“, – sakė ji. „Tačiau jei mes galime pristatyti molekulę į kaimynines ląsteles, tas kelias, kurios yra, ir paskatinti jas pagyvinti, galbūt galėsime ką nors padaryti.
Tuo tikslu ji sukūrė nanodaleles, kurios tiekia IL-12 – citokiną, kuris skatina netoliese esančias T ląsteles pradėti veikti ir pradėti atakuoti naviko ląsteles. Atlikdama tyrimą su pelėmis, ji nustatė, kad šis gydymas sukėlė ilgalaikį atminties T ląstelių atsaką, kuris užkirto kelią kiaušidžių vėžio pasikartojimui.
Hammond baigė savo paskaitą apibūdindamas poveikį, kurį institutas jai padarė per visą jos karjerą.
„Tai buvo permaininga patirtis“, – sakė ji. „Aš tikrai manau, kad ši vieta yra ypatinga, nes ji suburia žmones ir leidžia kartu daryti dalykus, kurių negalėtume padaryti vieni. Ir būtent ta parama, kurią gauname iš savo draugų, kolegų ir studentų, iš tikrųjų daro viską įmanoma.
Parašė Anne Trafton
šaltinis: Masačusetso technologijos institutas
