Când Paula Hammond a sosit pentru prima dată în campusul MIT ca studentă în primul an la începutul anilor 1980, nu era sigură dacă îi aparține. De fapt, așa cum a spus publicului MIT, ea s-a simțit ca „un impostor”.
Profesorul Institutului MIT Paula Hammond, un inginer chimist de renume mondial, care și-a petrecut cea mai mare parte a carierei academice la MIT, a susținut prelegerea 2023-24 James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award. Credit imagine: Jake Belcher
Cu toate acestea, acest sentiment nu a durat mult, deoarece Hammond a început să găsească sprijin în rândul colegilor ei studenți și al facultății MIT. „Comunitatea a fost cu adevărat importantă pentru mine, să simt că aparțin, să simt că am un loc aici și am găsit oameni care erau dispuși să mă îmbrățișeze și să mă susțină”, a spus ea.
Hammond, un inginer chimist de renume mondial, care și-a petrecut cea mai mare parte a carierei academice la MIT, și-a făcut remarcile în timpul prelegerii 2023-24 James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award.
Înființat în 1971 pentru a-l onora pe cel de-al zecelea președinte al MIT, James Killian, Premiul Killian recunoaște realizările profesionale extraordinare ale unui membru al facultății MIT. Hammond a fost aleasă pentru premiul din acest an „nu numai pentru realizările și contribuțiile sale profesionale extraordinare, ci și pentru căldura și umanitatea ei autentică, atenția și conducerea ei eficientă, precum și pentru empatia și etica ei”, potrivit citației.
„Profesorul Hammond este un pionier în cercetarea în nanotehnologie. Cu un program care se extinde de la știința de bază la cercetarea translațională în medicină și energie, ea a introdus noi abordări pentru proiectarea și dezvoltarea sistemelor complexe de administrare a medicamentelor pentru tratamentul cancerului și imagistica neinvazivă”, a declarat Mary Fuller, președinte al facultății MIT și profesor. de literatură, care a prezentat premiul. „Ca colegi ei, suntem încântați să-i sărbătorim astăzi cariera.”
În ianuarie, Hammond a început să servească ca vice-rector al MIT pentru facultate. Înainte de aceasta, ea a prezidat Departamentul de Inginerie Chimică timp de opt ani și a fost numită profesor de institut în 2021.
O tehnică versatilă
Hammond, care a crescut în Detroit, îi atribuie părinților ei că au insuflat dragostea pentru știință. Tatăl ei era unul dintre puținii doctoranzi de culoare în biochimie la acea vreme, în timp ce mama ei a obținut o diplomă de master în asistență medicală de la Universitatea Howard și a fondat școala de asistență medicală la Wayne County Community College. „Aceasta a oferit o cantitate imensă de oportunități pentru femeile din zona Detroit, inclusiv pentru femeile de culoare”, a menționat Hammond.
După ce și-a obținut diploma de licență de la MIT în 1984, Hammond a lucrat ca inginer înainte de a reveni la Institut ca studentă absolventă, obținându-și doctoratul în 1993. După un post-doctorat de doi ani la Universitatea Harvard, s-a întors pentru a se alătura facultății MIT în 1995. .
În centrul cercetării lui Hammond se află o tehnică pe care ea a dezvoltat-o pentru a crea pelicule subțiri care pot, în esență, să „învelească” nanoparticulele. Prin reglarea compoziției chimice a acestor filme, particulele pot fi personalizate pentru a furniza medicamente sau acizi nucleici și pentru a viza anumite celule din organism, inclusiv celulele canceroase.
Pentru a face aceste filme, Hammond începe prin a stratifica polimeri încărcați pozitiv pe o suprafață încărcată negativ. Apoi, se pot adăuga mai multe straturi, alternând polimeri încărcați pozitiv și negativ. Fiecare dintre aceste straturi poate conține medicamente sau alte molecule utile, cum ar fi ADN sau ARN. Unele dintre aceste filme conțin sute de straturi, altele doar unul, făcându-le utile pentru o gamă largă de aplicații.
„Ceea ce este frumos la procesul strat cu strat este că pot alege un grup de polimeri degradabili care sunt frumos biocompatibili și îi pot alterna cu materialele noastre medicamentoase. Aceasta înseamnă că pot construi straturi subțiri de peliculă care conțin diferite medicamente în diferite puncte ale filmului”, a spus Hammond. „Apoi, când filmul se degradează, poate elibera acele medicamente în ordine inversă. Acest lucru ne permite să creăm filme complexe, cu mai multe medicamente, folosind o tehnică simplă pe bază de apă.”
Hammond a descris modul în care aceste filme strat cu strat pot fi folosite pentru a promova creșterea oaselor, într-o aplicație care ar putea ajuta persoanele născute cu defecte osoase congenitale sau persoanele care suferă de leziuni traumatice.
Pentru această utilizare, laboratorul ei a creat filme cu straturi de două proteine. Una dintre acestea, BMP-2, este o proteină care interacționează cu celulele stem adulte și le induce să se diferențieze în celule osoase, generând os nou. Al doilea este un factor de creștere numit VEGF, care stimulează creșterea noilor vase de sânge care ajută la regenerarea osului. Aceste straturi sunt aplicate pe o schelă de țesut foarte subțire care poate fi implantată la locul leziunii.
Hammond și studenții ei au proiectat acoperirea astfel încât, odată implantată, să elibereze VEGF mai devreme, peste o săptămână sau cam așa, și să continue să elibereze BMP-2 până la 40 de zile. Într-un studiu pe șoareci, ei au descoperit că această schelă de țesut a stimulat creșterea os nou care era aproape imposibil de distins de osul natural.
Vizând cancerul
În calitate de membru al Institutului Koch pentru Cercetare Integrativă a Cancerului al MIT, Hammond a dezvoltat, de asemenea, acoperiri strat cu strat care pot îmbunătăți performanța nanoparticulelor utilizate pentru administrarea medicamentelor pentru cancer, cum ar fi lipozomii sau nanoparticulele realizate dintr-un polimer numit PLGA.
„Avem o gamă largă de purtători de medicamente pe care îi putem împacheta în acest fel. Mă gândesc la ele ca la un gobstopper, unde există toate acele straturi diferite de bomboane și se dizolvă pe rând”, a spus Hammond.
Folosind această abordare, Hammond a creat particule care pot oferi un pumn unu-dou celulelor canceroase. În primul rând, particulele eliberează o doză de acid nucleic, cum ar fi ARN-ul de interferență scurtă (siRNA), care poate opri o genă canceroasă sau microARN, care poate activa genele supresoare tumorale. Apoi, particulele eliberează un medicament pentru chimioterapie, cum ar fi cisplatina, la care celulele sunt acum mai vulnerabile.
Particulele includ, de asemenea, un „strat ascuns” exterior încărcat negativ care le protejează de a fi defalcate în fluxul sanguin înainte de a-și putea atinge țintele. Acest strat exterior poate fi, de asemenea, modificat pentru a ajuta particulele să fie preluate de celulele canceroase, prin încorporarea de molecule care se leagă de proteinele care sunt abundente pe celulele tumorale.
În lucrări mai recente, Hammond a început să dezvolte nanoparticule care pot viza cancerul ovarian și pot ajuta la prevenirea reapariției bolii după chimioterapie. La aproximativ 70 la sută dintre pacienții cu cancer ovarian, prima rundă de tratament este foarte eficientă, dar tumorile reapar în aproximativ 85 la sută din aceste cazuri, iar aceste noi tumori sunt de obicei foarte rezistente la medicamente.
Prin modificarea tipului de acoperire aplicat nanoparticulelor care livrează medicamente, Hammond a descoperit că particulele pot fi proiectate fie să pătrundă în celulele tumorale, fie să se lipească de suprafețele acestora. Folosind particule care se lipesc de celule, ea a conceput un tratament care ar putea ajuta la stimularea răspunsului imunitar al pacientului la orice celule tumorale recurente.
„În cazul cancerului ovarian, există foarte puține celule imunitare în acel spațiu și, pentru că nu au multe celule imunitare prezente, este foarte dificil să accelerați un răspuns imunitar”, a spus ea. „Cu toate acestea, dacă putem livra o moleculă celulelor învecinate, acele puține care sunt prezente, și să le dinamizăm, atunci s-ar putea să putem face ceva.”
În acest scop, ea a proiectat nanoparticule care furnizează IL-12, o citokină care stimulează celulele T din apropiere să intre în acțiune și să înceapă să atace celulele tumorale. Într-un studiu efectuat pe șoareci, ea a descoperit că acest tratament a indus un răspuns de memorie pe termen lung a celulelor T care a prevenit reapariția cancerului ovarian.
Hammond și-a încheiat prelegerea descriind impactul pe care Institutul l-a avut asupra ei de-a lungul carierei sale.
„A fost o experiență transformatoare”, a spus ea. „Eu chiar cred că acest loc este special pentru că aduce oamenii împreună și ne permite să facem lucruri împreună pe care nu le-am putea face singuri. Și sprijinul pe care îl primim de la prietenii noștri, colegii noștri și studenții noștri este cel care face lucrurile cu adevărat posibile.”
Scris de Anne Trafton
