Kad 1980. gadu sākumā Paula Hamonda pirmo reizi ieradās MIT universitātes pilsētiņā kā pirmā kursa studente, viņa nebija pārliecināta, vai viņa pieder. Faktiski, kā viņa pastāstīja MIT auditorijai, viņa jutās kā "krāpniece".
MIT institūta profesore Paula Hamonda, pasaulē pazīstama ķīmijas inženiere, kura lielāko daļu savas akadēmiskās karjeras ir pavadījusi MIT, nolasīja lekciju Džeimsa R. Kiliana juniora fakultātes sasniegumu balva (2023-24). Attēla kredīts: Džeiks Belčers
Tomēr šī sajūta nebija ilga, jo Hamonda sāka atrast atbalstu starp studentiem un MIT mācībspēkiem. "Kopiena man bija ļoti svarīga, lai justos piederīga, sajustu, ka man šeit ir vieta, un es atradu cilvēkus, kuri bija gatavi mani apskaut un atbalstīt," viņa teica.
Hemonda, pasaulslavenā ķīmijas inženiere, kura lielāko daļu savas akadēmiskās karjeras ir pavadījusi MIT, izteica savas piezīmes Džeimsa R. Kiliana juniora lekcijā par sasniegumiem 2023.–24. gadā.
Kiliana balva, kas dibināta 1971. gadā, lai godinātu MIT 10. prezidentu Džeimsu Kilianu, atzīst MIT mācībspēka izcilus profesionālos sasniegumus. Šī gada balvai Hamonda tika izvēlēta "ne tikai par viņas milzīgajiem profesionālajiem sasniegumiem un ieguldījumu, bet arī par viņas patieso siltumu un cilvēcību, viņas pārdomātību un efektīvu vadību, kā arī viņas empātiju un ētiku", teikts balvas citātā.
"Profesors Hamonds ir nanotehnoloģiju pētniecības pionieris. Ar programmu, kas sniedzas no fundamentālās zinātnes līdz translatīviem pētījumiem medicīnā un enerģētikā, viņa ir ieviesusi jaunas pieejas kompleksu zāļu piegādes sistēmu izstrādei un attīstībai vēža ārstēšanai un neinvazīvai attēlveidošanai,” sacīja Mērija Fullere, MIT fakultātes vadītāja un profesore. literatūrā, kurš pasniedza balvu. "Kā viņas kolēģi, mēs esam priecīgi šodien svinēt viņas karjeru."
Janvārī Hamonds sāka kalpot par MIT fakultātes viceprovestu. Pirms tam viņa astoņus gadus vadīja Ķīmijas inženierijas katedru, un 2021. gadā viņa tika iecelta par institūta profesori.
Daudzpusīga tehnika
Hamonda, kura uzauga Detroitā, saviem vecākiem atzīst, ka viņi ir ieaudzinājuši mīlestību pret zinātni. Viņas tēvs tajā laikā bija viens no nedaudzajiem melnādainajiem doktoriem bioķīmijā, savukārt māte ieguva maģistra grādu medmāsā Hovarda universitātē un nodibināja medmāsu skolu Veina apgabala kopienas koledžā. "Tas deva milzīgu iespēju sievietēm Detroitas apgabalā, tostarp krāsainām sievietēm," atzīmēja Hamonds.
Pēc bakalaura grāda iegūšanas MIT 1984. gadā Hamonda strādāja par inženieri, pēc tam atgriezās institūtā kā maģistrantūra, 1993. gadā ieguva doktora grādu. Pēc divu gadu pēcdoktorantūras Hārvardas universitātē viņa atgriezās, lai pievienotos MIT fakultātei 1995. gadā. .
Hamonda pētījuma pamatā ir tehnika, ko viņa izstrādāja, lai izveidotu plānas plēves, kas būtībā var "sarukt" nanodaļiņas. Pielāgojot šo plēvju ķīmisko sastāvu, daļiņas var pielāgot, lai piegādātu zāles vai nukleīnskābes un mērķētu uz specifiskām ķermeņa šūnām, tostarp vēža šūnām.
Lai izveidotu šīs plēves, Hamonds vispirms uzklāj pozitīvi lādētus polimērus uz negatīvi lādētas virsmas. Pēc tam var pievienot vairāk slāņu, mainot pozitīvi un negatīvi lādētus polimērus. Katrs no šiem slāņiem var saturēt zāles vai citas noderīgas molekulas, piemēram, DNS vai RNS. Dažas no šīm plēvēm satur simtiem slāņu, bet citas tikai vienu, padarot tās noderīgas plašam lietojumu klāstam.
“Patīkami ir tas, ka es varu izvēlēties noārdāmu polimēru grupu, kas ir labi bioloģiski saderīga, un varu tos aizstāt ar mūsu zāļu materiāliem. Tas nozīmē, ka es varu veidot plānas plēves slāņus, kas satur dažādas zāles dažādos plēves punktos, ”sacīja Hamonds. "Tad, kad plēve noārdās, tā var atbrīvot šīs zāles apgrieztā secībā. Tas ļauj mums izveidot sarežģītas, daudzu zāļu plēves, izmantojot vienkāršu ūdens bāzes metodi.
Hamonds aprakstīja, kā šīs slāņa plēves var izmantot, lai veicinātu kaulu augšanu, lietojumprogrammā, kas varētu palīdzēt cilvēkiem, kas dzimuši ar iedzimtiem kaulu defektiem vai cilvēkiem, kuriem ir traumatiski ievainojumi.
Šim nolūkam viņas laboratorija ir izveidojusi plēves ar divu proteīnu slāņiem. Viens no tiem, BMP-2, ir proteīns, kas mijiedarbojas ar pieaugušo cilmes šūnām un liek tām diferencēties kaulu šūnās, radot jaunus kaulus. Otrais ir augšanas faktors, ko sauc par VEGF, kas stimulē jaunu asinsvadu augšanu, kas palīdz kaulam atjaunoties. Šie slāņi tiek uzklāti uz ļoti plānas audu sastatnes, ko var implantēt traumas vietā.
Hamonda un viņas studenti izstrādāja pārklājumu tā, lai pēc implantācijas tas atbrīvotu VEGF agri, apmēram nedēļu, un turpinātu BMP-2 izdalīšanos līdz 40 dienām. Pētījumā ar pelēm viņi atklāja, ka šīs audu sastatnes stimulēja augšanu jauns kauls kas bija gandrīz neatšķirams no dabiskā kaula.
Mērķtiecība pret vēzi
Kā MIT Koch Integratīvās vēža izpētes institūta loceklis Hammond ir arī izstrādājis slāni pa slāņiem pārklājumus, kas var uzlabot vēža zāļu piegādei izmantoto nanodaļiņu veiktspēju, piemēram, liposomas vai nanodaļiņas, kas izgatavotas no polimēra, ko sauc par PLGA.
"Mums ir plašs narkotiku nesēju klāsts, ko varam iesaiņot šādā veidā. Es domāju par tiem kā uz buljonu, kur ir visi dažādie konfekšu slāņi, un tie izšķīst pa vienam, ”sacīja Hamonds.
Izmantojot šo pieeju, Hamonds ir radījis daļiņas, kas vēža šūnām var dot vienu vai divus sitienus. Pirmkārt, daļiņas atbrīvo nukleīnskābes devu, piemēram, īsu traucējošu RNS (siRNS), kas var izslēgt vēža gēnu, vai mikroRNS, kas var aktivizēt audzēja nomācošos gēnus. Pēc tam daļiņas atbrīvo ķīmijterapijas zāles, piemēram, cisplatīnu, pret kurām šūnas tagad ir neaizsargātākas.
Daļiņām ir arī negatīvi lādēts ārējais "slēpšanas slānis", kas pasargā tās no sadalīšanās asinsritē, pirms tās var sasniegt savus mērķus. Šo ārējo slāni var arī modificēt, lai palīdzētu daļiņām nokļūt vēža šūnās, iekļaujot molekulas, kas saistās ar proteīniem, kas ir daudz uz audzēja šūnām.
Jaunākajā darbā Hamonds ir sācis izstrādāt nanodaļiņas, kas var vērsties pret olnīcu vēzi un palīdzēt novērst slimības atkārtošanos pēc ķīmijterapijas. Apmēram 70 procentiem olnīcu vēža pacientu pirmā ārstēšanas kārta ir ļoti efektīva, bet audzēji atkārtojas aptuveni 85 procentos no šiem gadījumiem, un šie jaunie audzēji parasti ir ļoti izturīgi pret zālēm.
Mainot pārklājuma veidu, kas tiek uzklāts uz zāļu ievadīšanas nanodaļiņām, Hamonds ir atklājis, ka daļiņas var tikt veidotas tā, lai tās iekļūtu audzēja šūnās vai pieliptu pie to virsmām. Izmantojot daļiņas, kas pielīp pie šūnām, viņa ir izstrādājusi ārstēšanu, kas varētu palīdzēt paātrināt pacienta imūnreakciju pret jebkādām atkārtotām audzēja šūnām.
"Ar olnīcu vēzi šajā telpā pastāv ļoti maz imūno šūnu, un, tā kā tajās nav daudz imūno šūnu, ir ļoti grūti aktivizēt imūnreakciju," viņa teica. "Tomēr, ja mēs varam nogādāt molekulu blakus esošajām šūnām, tām nedaudzajām, kas atrodas, un aktivizēt tās, tad mēs varētu kaut ko darīt."
Šim nolūkam viņa izstrādāja nanodaļiņas, kas nodrošina IL-12, citokīnu, kas stimulē tuvumā esošās T šūnas, lai tās sāktu darboties un sāktu uzbrukt audzēja šūnām. Pētījumā ar pelēm viņa atklāja, ka šī ārstēšana izraisīja ilgtermiņa atmiņas T-šūnu reakciju, kas novērsa olnīcu vēža atkārtošanos.
Hamonda lekciju noslēdza, aprakstot Institūta ietekmi uz viņu visas viņas karjeras laikā.
"Tā ir bijusi pārveidojoša pieredze," viņa teica. “Es patiešām domāju, ka šī vieta ir īpaša, jo tā satuvina cilvēkus un ļauj mums kopā darīt lietas, ko mēs nevarētu paveikt vienatnē. Un tas ir atbalsts, ko saņemam no mūsu draugiem, kolēģiem un mūsu studentiem, kas patiešām padara lietas iespējamas.
Autore Anne Trafton
