न्यानोस्केलमा क्यान्सरको सामना गर्दै

जब पाउला ह्यामन्ड 1980 को प्रारम्भमा प्रथम वर्षको विद्यार्थीको रूपमा एमआईटीको क्याम्पसमा आइपुगे, उनी निश्चित थिएनन् कि उनी हुन्। वास्तवमा, उनले एमआईटी दर्शकहरूलाई भनिन्, उनले "एक इम्पोस्टर" जस्तो महसुस गरे।

MIT इन्स्टिच्युट प्रोफेसर पाउला ह्यामन्ड, एक विश्व प्रसिद्ध केमिकल इन्जिनियर जसले MIT मा आफ्नो अकादमिक करियरको अधिकांश समय बिताए, 2023-24 जेम्स आर किलियन जुनियर फ्याकल्टी अचिभमेन्ट अवार्ड लेक्चर दिए। छवि क्रेडिट: जेक बेल्चर

यद्यपि, त्यो भावना लामो समयसम्म टिक्न सकेन, किनकि ह्यामन्डले आफ्ना साथी विद्यार्थीहरू र एमआईटीका संकायहरू बीच समर्थन पाउन थाले। "समुदाय मेरो लागि साँच्चै महत्त्वपूर्ण थियो, म आफु भएको महसुस गर्न, यहाँ मेरो ठाउँ छ भन्ने महसुस गर्न, र मैले मलाई अँगालो हाल्न र मलाई समर्थन गर्न इच्छुक व्यक्तिहरू भेट्टाएँ," उनले भनिन्।

ह्यामन्ड, एक विश्व प्रसिद्ध केमिकल इन्जिनियर जसले MIT मा आफ्नो शैक्षिक करियरको अधिकांश समय बिताएका छन्, ले 2023-24 जेम्स आर किलियन जुनियर फ्याकल्टी अचिभमेन्ट अवार्ड लेक्चरमा आफ्नो टिप्पणी गरे।

1971 मा MIT को 10 औं अध्यक्ष जेम्स किलियन को सम्मान गर्न को लागी स्थापित, Killian पुरस्कार MIT संकाय सदस्य द्वारा असाधारण व्यावसायिक उपलब्धिहरु लाई मान्यता दिन्छ। ह्यामन्डलाई यस वर्षको अवार्डका लागि "उनको उत्कृष्ट व्यावसायिक उपलब्धि र योगदानका लागि मात्र नभई उनको वास्तविक न्यानोपन र मानवता, उनको विचारशीलता र प्रभावकारी नेतृत्व, र उनको समानुभूति र नैतिकताका लागि पनि छनोट गरिएको थियो," पुरस्कार उद्धरण अनुसार।

"प्रोफेसर ह्यामन्ड नैनो टेक्नोलोजी अनुसन्धानमा अग्रगामी हुन्। आधारभूत विज्ञानदेखि औषधि र ऊर्जामा अनुवादात्मक अनुसन्धानसम्म विस्तार गर्ने कार्यक्रमको साथ, उनले क्यान्सर उपचार र गैर-आक्रमणकारी इमेजिङका लागि जटिल औषधि वितरण प्रणालीको डिजाइन र विकासको लागि नयाँ दृष्टिकोणहरू प्रस्तुत गरेकी छिन्, "MIT को संकायका अध्यक्ष र एक प्राध्यापक मेरी फुलरले भने। पुरस्कार प्रदान गर्ने साहित्यका। "उनको सहकर्मीको रूपमा, हामी आज उनको क्यारियर मनाउन पाउँदा खुसी छौं।"

जनवरीमा, ह्यामन्डले MIT को संकायका लागि उपाध्यक्षको रूपमा सेवा गर्न थाले। त्यसअघि उनले आठ वर्षसम्म केमिकल इन्जिनियरिङ विभागको अध्यक्षता गरेकी थिइन् र २०२१ मा इन्स्टिच्युट प्रोफेसर भइन्।

एक बहुमुखी प्रविधि

डेट्रोइटमा हुर्केकी ह्यामन्डले आफ्ना आमाबाबुलाई विज्ञानप्रतिको प्रेम जगाउने श्रेय दिन्छिन्। उनको बुबा त्यतिबेला बायोकेमिस्ट्रीमा धेरै थोरै कालो पीएचडीहरू मध्ये एक हुनुहुन्थ्यो, जबकि उनकी आमाले हावर्ड विश्वविद्यालयबाट नर्सिङमा मास्टर डिग्री कमाउनुभयो र वेन काउन्टी सामुदायिक कलेजमा नर्सिङ स्कूल स्थापना गर्नुभयो। "यसले डेट्रोइट क्षेत्रका महिलाहरूका लागि रङका महिलाहरू सहित ठूलो मात्रामा अवसर प्रदान गर्यो," ह्यामन्डले उल्लेख गरे।

1984 मा MIT बाट आफ्नो स्नातक डिग्री हासिल गरेपछि, ह्यामन्डले स्नातक विद्यार्थीको रूपमा संस्थानमा फर्कनु अघि इन्जिनियरको रूपमा काम गरे, 1993 मा उनको पीएचडी कमाई। हार्वर्ड विश्वविद्यालयमा दुई वर्षको पोस्टडक पछि, उनी 1995 मा MIT संकायमा भर्ना हुन फर्किन्। ।

ह्यामन्डको अनुसन्धानको केन्द्रमा एक प्रविधि हो जुन उनले पातलो फिल्महरू सिर्जना गर्न विकास गरे जुन अनिवार्य रूपमा "संकुचन-रेप" न्यानो कणहरू हुन सक्छ। यी फिल्महरूको रासायनिक संरचना ट्युन गरेर, कणहरूलाई ड्रग्स वा न्यूक्लिक एसिडहरू डेलिभर गर्न र क्यान्सर कोशिकाहरू सहित शरीरका विशिष्ट कोशिकाहरूलाई लक्षित गर्न अनुकूलित गर्न सकिन्छ।

यी चलचित्रहरू बनाउनको लागि, ह्यामन्डले सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको पोलिमरहरूलाई नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको सतहमा तह लगाएर सुरु गर्छ। त्यसपछि, थप तहहरू थप्न सकिन्छ, सकारात्मक र नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको पोलिमरहरू। यी प्रत्येक तहहरूमा ड्रग्स वा अन्य उपयोगी अणुहरू, जस्तै DNA वा RNA हुन सक्छ। यी मध्ये केही चलचित्रहरूमा सयौं तहहरू छन्, अरूहरू केवल एउटा, तिनीहरूलाई अनुप्रयोगहरूको विस्तृत दायराका लागि उपयोगी बनाउँदै।

"लेयर-दर-लेयर प्रक्रियाको बारेमा के राम्रो छ, म राम्रोसँग बायोकम्प्याटिबल हुने डिग्रेडेबल पोलिमरहरूको समूह छनोट गर्न सक्छु, र म तिनीहरूलाई हाम्रो औषधि सामग्रीहरूसँग वैकल्पिक गर्न सक्छु। यसको मतलब यो हो कि म फिल्म भित्र बिभिन्न बिन्दुहरूमा विभिन्न औषधिहरू समावेश गर्ने पातलो फिल्म तहहरू बनाउन सक्छु," ह्यामन्डले भने। "त्यसोभए, जब फिल्म कमजोर हुन्छ, यसले ती औषधिहरूलाई उल्टो क्रममा जारी गर्न सक्छ। यसले हामीलाई सरल पानीमा आधारित प्रविधि प्रयोग गरी जटिल, बहुऔषधि फिल्महरू बनाउन सक्षम बनाउँदैछ।

ह्यामन्डले हड्डीको बृद्धिलाई बढावा दिन कसरी यी तह-दर-तह फिल्महरू प्रयोग गर्न सकिन्छ भनेर वर्णन गरे, एउटा अनुप्रयोगमा जसले जन्मजात हड्डी दोषहरू भएका व्यक्तिहरूलाई वा दर्दनाक चोटहरू अनुभव गर्ने मानिसहरूलाई मद्दत गर्न सक्छ।

त्यो प्रयोगको लागि, उनको प्रयोगशालाले दुई प्रोटीनको तहहरू सहित फिल्महरू सिर्जना गरेको छ। यी मध्ये एक, BMP-2, एक प्रोटीन हो जसले वयस्क स्टेम कोशिकाहरूसँग अन्तरक्रिया गर्छ र तिनीहरूलाई हड्डी कोशिकाहरूमा फरक पार्न प्रेरित गर्दछ, नयाँ हड्डी उत्पन्न गर्दछ। दोस्रो VEGF भनिने वृद्धि कारक हो, जसले नयाँ रक्त वाहिकाहरूको वृद्धिलाई उत्तेजित गर्छ जसले हड्डीलाई पुन: उत्पन्न गर्न मद्दत गर्दछ। यी तहहरू धेरै पातलो टिश्यू स्क्याफोल्डमा लागू हुन्छन् जुन चोटपटकको ठाउँमा प्रत्यारोपण गर्न सकिन्छ।

ह्यामन्ड र उनका विद्यार्थीहरूले कोटिंग डिजाइन गरे कि एक पटक प्रत्यारोपण गरेपछि, यसले VEGF चाँडै, एक हप्ता वा सो भन्दा बढि, र 2 दिनसम्म BMP-40 जारी गर्न जारी राख्छ। मुसाको अध्ययनमा, तिनीहरूले फेला पारे कि यो तन्तु मचान को वृद्धि को उत्तेजित गर्दछ नयाँ हड्डी जुन प्राकृतिक हड्डीबाट लगभग अविभाज्य थियो।

क्यान्सरलाई लक्षित गर्दै

एमआईटीको कोच इन्स्टिच्युट फर इन्टिग्रेटिभ क्यान्सर रिसर्चको सदस्यको रूपमा, ह्यामन्डले लेयर-बाइ-लेयर कोटिंग्स पनि विकास गरेको छ जसले क्यान्सर औषधि डेलिभरीको लागि प्रयोग हुने न्यानोकणहरूको प्रदर्शन सुधार गर्न सक्छ, जस्तै लिपोसोम वा PLGA भनिने पोलिमरबाट बनेको न्यानो कणहरू।

"हामीसँग औषधि वाहकहरूको एक विस्तृत श्रृंखला छ जुन हामी यस तरिकाले लपेट्न सक्छौं। म तिनीहरूलाई गबस्टपरको रूपमा सोच्दछु, जहाँ ती सबै क्यान्डीको विभिन्न तहहरू छन् र तिनीहरू एक पटकमा विघटन हुन्छन्," ह्यामन्डले भने।

यो दृष्टिकोण प्रयोग गरेर, ह्यामन्डले कणहरू सिर्जना गरेका छन् जसले क्यान्सर कोशिकाहरूलाई एक-दुई मुक्का पुर्‍याउन सक्छ। पहिले, कणहरूले न्यूक्लिक एसिडको खुराक छोड्छन् जस्तै छोटो हस्तक्षेप गर्ने आरएनए (siRNA), जसले क्यान्सरको जीन, वा माइक्रोआरएनएलाई बन्द गर्न सक्छ, जसले ट्युमर सप्रेसर जीनहरू सक्रिय गर्न सक्छ। त्यसपछि, कणहरूले सिस्प्लेटिन जस्ता केमोथेरापी औषधि निकाल्छन्, जसमा कोशिकाहरू अब बढी कमजोर हुन्छन्।

कणहरूमा नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको बाहिरी "स्टिल्थ लेयर" पनि समावेश छ जसले तिनीहरूलाई आफ्नो लक्ष्यमा पुग्नु अघि रक्तप्रवाहमा टुक्रिनबाट जोगाउँछ। यस बाहिरी तहलाई क्यान्सर कोशिकाहरूले कणहरू लिन मद्दत गर्नको लागि पनि परिमार्जन गर्न सकिन्छ, अणुहरू समावेश गरेर जुन ट्यूमर कोशिकाहरूमा प्रचुर मात्रामा प्रोटीनहरूमा बाँधिन्छ।

हालसालैको काममा, ह्यामन्डले डिम्बाशयको क्यान्सरलाई लक्षित गर्न र केमोथेरापी पछि रोगको पुनरावृत्ति रोक्न मद्दत गर्न सक्ने न्यानो कणहरू विकास गर्न थालेका छन्। लगभग 70 प्रतिशत डिम्बग्रंथि क्यान्सर रोगीहरूमा, उपचारको पहिलो चरण अत्यधिक प्रभावकारी हुन्छ, तर ती केसहरू मध्ये लगभग 85 प्रतिशतमा ट्युमरहरू दोहोरिन्छन्, र यी नयाँ ट्युमरहरू सामान्यतया अत्यधिक औषधि प्रतिरोधी हुन्छन्।

औषधि वितरण गर्ने न्यानो कणहरूमा लागू गरिएको कोटिंगको प्रकार परिवर्तन गरेर, ह्यामन्डले पत्ता लगाए कि कणहरू या त ट्यूमर कोशिकाहरू भित्र पस्न वा तिनीहरूको सतहहरूमा टाँस्न डिजाइन गर्न सकिन्छ। कोषहरूमा टाँसिने कणहरू प्रयोग गरेर, उनले एक उपचार डिजाइन गरेकी छिन् जसले कुनै पनि बारम्बार ट्युमर कोशिकाहरूमा बिरामीको प्रतिरक्षा प्रतिक्रियालाई जम्पस्टार्ट गर्न मद्दत गर्न सक्छ।

"ओभेरियन क्यान्सरको साथ, त्यो ठाउँमा धेरै कम प्रतिरक्षा कोशिकाहरू अवस्थित छन्, र तिनीहरूसँग धेरै प्रतिरक्षा कोशिकाहरू नभएकाले, प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया पुन: प्राप्त गर्न धेरै गाह्रो छ," उनले भनिन्। "यद्यपि, यदि हामीले छिमेकी कोशिकाहरूमा अणुहरू पुर्‍याउन सक्छौं, ती थोरै छन्, र तिनीहरूलाई पुनर्जीवित गराउन सक्छौं, तब हामी केही गर्न सक्षम हुनेछौं।"

त्यसको लागि, उनले नैनोकणहरू डिजाइन गरिन् जसले IL-12 प्रदान गर्दछ, एक साइटोकाइन जसले नजिकैको T कोशिकाहरूलाई कार्यमा वसन्त गर्न र ट्यूमर कोशिकाहरूलाई आक्रमण गर्न उत्प्रेरित गर्दछ। मुसाको अध्ययनमा, उनले पत्ता लगाए कि यो उपचारले दीर्घकालीन मेमोरी टी-सेल प्रतिक्रियालाई प्रेरित गर्‍यो जसले डिम्बाशयको क्यान्सरको पुनरावृत्तिलाई रोक्छ।

ह्यामन्डले आफ्नो करियरमा संस्थानले उनलाई परेको प्रभावको वर्णन गरेर आफ्नो व्याख्यान बन्द गरे।

"यो एक परिवर्तनकारी अनुभव भएको छ," उनले भनिन्। "म यो ठाउँलाई विशेष ठान्छु किनभने यसले मानिसहरूलाई एकै ठाउँमा ल्याउँछ र हामी एक्लै गर्न नसक्ने कुराहरू सँगै गर्न सक्षम बनाउँछ। र हामीले हाम्रा साथीहरू, हाम्रा सहकर्मीहरू र हाम्रा विद्यार्थीहरूबाट प्राप्त गर्ने समर्थनले नै चीजहरू सम्भव बनाउँछ।"

एनी ट्राफ्टन द्वारा लिखित

स्रोत: मैसाचुसेट्स टेक्नोलॉजी ऑफ टेक्नोलॉजी

स्रोत लिङ्क