Кога Пола Хамонд првпат пристигна во кампусот на МИТ како прва година на почетокот на 1980-тите, таа не беше сигурна дали припаѓа. Всушност, како што изјави пред публиката на MIT, таа се чувствуваше како „измамник“.
Проф. Кредит на сликата: Џејк Белчер
Сепак, тоа чувство не траеше долго, бидејќи Хамонд почна да наоѓа поддршка меѓу нејзините колеги студенти и факултетот на МИТ. „Заедницата беше навистина важна за мене, да чувствувам дека припаѓам, да чувствувам дека имам место овде и најдов луѓе кои беа подготвени да ме прегрнат и да ме поддржат“, рече таа.
Хамонд, светски позната хемиска инженерка која поголемиот дел од својата академска кариера ја помина на МИТ, ги даде своите забелешки за време на предавањето за наградата за достигнувања на факултетот Џејмс Р. Килијан Џуниор во 2023-24 година.
Основана во 1971 година во чест на 10-тиот претседател на МИТ, Џејмс Килијан, наградата Килијан ги препознава извонредните професионални достигнувања на член на факултет на МИТ. Хамонд беше избрана за овогодинешната награда „не само за нејзините огромни професионални достигнувања и придонеси, туку и за нејзината вистинска топлина и хуманост, нејзината промисленост и ефективно лидерство, како и нејзината емпатија и етика“, се вели во цитатот на наградата.
„Професорот Хамонд е пионер во нанотехнолошките истражувања. Со програма која се протега од основна наука до преведувачко истражување во медицината и енергијата, таа воведе нови пристапи за дизајнирање и развој на комплексни системи за испорака на лекови за третман на рак и неинвазивни слики“, рече Мери Фулер, претседателка на факултетот на МИТ и професор. за литература, кој ја додели наградата. „Како нејзини колеги, со задоволство ја славиме нејзината кариера денес.
Во јануари, Хамонд започна да служи како заменик-провост на МИТ на факултетот. Пред тоа, осум години претседаваше со Катедрата за хемиско инженерство, а во 2021 година беше именувана за професор на Институтот.
Разноврсна техника
Хамонд, која пораснала во Детроит, им дава заслуга на нејзините родители дека ја всадиле љубовта кон науката. Нејзиниот татко бил еден од ретките црнци докторанти по биохемија во тоа време, додека нејзината мајка магистрирала медицински сестри на Универзитетот Хауард и го основала училиштето за медицински сестри на колеџот на заедницата Вејн Каунти. „Тоа обезбеди огромна количина на можности за жените во областа на Детроит, вклучувајќи ги и обоените жени“, истакна Хамонд.
Откако дипломирала на МИТ во 1984 година, Хамонд работела како инженер пред да се врати на Институтот како дипломиран студент, а докторирала во 1993 година. .
Во срцето на истражувањето на Хамонд е техниката што таа ја разви за да создаде тенки слоеви кои во суштина можат да ги „смалат-завиткаат“ наночестичките. Со подесување на хемискиот состав на овие филмови, честичките може да се прилагодат за да доставуваат лекови или нуклеински киселини и да таргетираат специфични клетки во телото, вклучувајќи ги и клетките на ракот.
За да ги направи овие филмови, Хамонд започнува со поставување на полимери позитивно наелектризирани на негативно наелектризирана површина. Потоа, може да се додадат повеќе слоеви, наизменични позитивно и негативно наелектризирани полимери. Секој од овие слоеви може да содржи лекови или други корисни молекули, како што се ДНК или РНК. Некои од овие филмови содржат стотици слоеви, други само еден, што ги прави корисни за широк опсег на апликации.
„Она што е убаво за процесот слој-по-слој е што можам да изберам група разградливи полимери кои се убаво биокомпатибилни и можам да ги менувам наизменично со нашите материјали за лекови. Ова значи дека можам да создадам тенки филмски слоеви кои содржат различни лекови на различни точки во филмот“, рече Хамонд. „Потоа, кога филмот ќе се деградира, може да ги ослободи тие лекови во обратен редослед. Ова ни овозможува да создаваме сложени филмови со повеќе лекови, користејќи едноставна техника базирана на вода“.
Хамонд опиша како овие филмови слој-по-слој може да се користат за промовирање на растот на коските, во апликација која може да им помогне на луѓето родени со вродени коскени дефекти или луѓе кои доживуваат трауматски повреди.
За таа употреба, нејзината лабораторија создаде филмови со слоеви од два протеини. Еден од нив, BMP-2, е протеин кој комуницира со возрасни матични клетки и ги поттикнува да се диференцираат во коскени клетки, генерирајќи нова коска. Вториот е фактор на раст наречен VEGF, кој го стимулира растот на нови крвни садови кои помагаат да се регенерираат коските. Овие слоеви се нанесуваат на многу тенко ткивно скеле кое може да се всади на местото на повредата.
Хамонд и нејзините студенти ја дизајнираа облогата така што откако ќе се вгради, ќе го ослободи VEGF рано, повеќе од една недела или така, и ќе продолжи со ослободување на BMP-2 до 40 дена. Во една студија на глувци, тие откриле дека ова ткиво скеле го стимулира растот на нова коска што речиси не се разликуваше од природната коска.
Цел на ракот
Како член на Институтот Кох за интегративно истражување на ракот на MIT, Хамонд исто така разви слој-по-слој облоги кои можат да ги подобрат перформансите на наночестичките што се користат за испорака на лекови за рак, како што се липозоми или наночестички направени од полимер наречен PLGA.
„Имаме широк спектар на носители на дрога што можеме да ги завиткаме на овој начин. Мислам на нив како габи, каде што ги има сите тие различни слоеви бонбони и тие се раствораат еден по еден“, рече Хамонд.
Користејќи го овој пристап, Хамонд создаде честички кои можат да испорачаат еден до два удари до клетките на ракот. Прво, честичките ослободуваат доза на нуклеинска киселина како што е кратката интерферентна РНК (сиРНК), која може да исклучи канцероген ген или микроРНК, која може да ги активира гените за супресор на туморот. Потоа, честичките ослободуваат лек за хемотерапија како што е цисплатин, на кој клетките сега се поранливи.
Честичките вклучуваат и негативно наелектризиран надворешен „стелт слој“ кој ги штити од распаѓање во крвотокот пред да стигнат до своите цели. Овој надворешен слој, исто така, може да се модифицира за да им помогне на честичките да се зафатат од клетките на ракот, со инкорпорирање на молекули кои се врзуваат за протеините кои се во изобилство на клетките на туморот.
Во поновата работа, Хамонд почна да развива наночестички кои можат да го таргетираат ракот на јајниците и да помогнат да се спречи повторување на болеста по хемотерапијата. Кај околу 70 проценти од пациентите со рак на јајниците, првиот круг од третманот е високо ефективен, но туморите се повторуваат во околу 85 проценти од тие случаи, а овие нови тумори обично се високо отпорни на лекови.
Со менување на типот на облогата што се нанесува на наночестичките кои доставуваат лекови, Хамонд откри дека честичките можат да бидат дизајнирани или да навлезат во клетките на туморот или да се залепат на нивните површини. Користејќи честички кои се лепат до клетките, таа дизајнираше третман кој може да помогне да се забрза имунолошкиот одговор на пациентот на какви било повторливи туморски клетки.
„Со ракот на јајниците, многу малку имуни клетки постојат во тој простор, и бидејќи немаат многу имуни клетки присутни, многу е тешко да се зајакне имунолошкиот одговор“, рече таа. „Меѓутоа, ако можеме да испорачаме молекула до соседните клетки, оние неколку што се присутни, и да ги поттикнеме, тогаш можеби ќе можеме да направиме нешто“.
За таа цел, таа дизајнираше наночестички кои испорачуваат IL-12, цитокин кој ги стимулира блиските Т-клетки да почнат да дејствуваат и да почнат да ги напаѓаат клетките на туморот. Во една студија на глувци, таа откри дека овој третман предизвикува долгорочен одговор на мемориските Т-клетки што спречи повторување на ракот на јајниците.
Хамонд го затвори своето предавање опишувајќи го влијанието што Институтот го имал врз неа во текот на нејзината кариера.
„Тоа беше трансформативно искуство“, рече таа. „Навистина мислам на ова место како посебно затоа што ги зближува луѓето и ни овозможува да правиме работи заедно што не можевме сами да ги направиме. И токму таа поддршка што ја добиваме од нашите пријатели, нашите колеги и нашите студенти е она што навистина ги прави работите возможни“.
Напишано од Ен Трафтон
