Када је Паула Хаммонд први пут стигла у кампус МИТ-а као студент прве године раних 1980-их, није била сигурна да ли припада. У ствари, како је рекла публици МИТ-а, осећала се као „варалица“.
Професорка Института МИТ Паула Хаммонд, светски позната хемијска инжењерка која је већину своје академске каријере провела на МИТ-у, одржала је предавање о награди Јамес Р. Киллиан Јр. Фацулти Ацхиевемент Авард 2023-24. Кредит за слику: Јаке Белцхер
Међутим, тај осећај није потрајао дуго, пошто је Хамондова почела да налази подршку међу својим колегама студентима и факултетима МИТ-а. „Заједница ми је била заиста важна, да осећам да припадам, да осећам да ми је место овде, и пронашла сам људе који су били вољни да ме загрле и подрже“, рекла је она.
Хамонд, светски позната хемијска инжењерка која је већину своје академске каријере провела на МИТ-у, дала је своје примедбе током предавања Јамес Р. Киллиан Јр. на факултетској награди за достигнућа 2023-24.
Основана 1971. године у част десетог председника МИТ-а, Џејмса Килијана, Килијанова награда одаје признање за изузетна професионална достигнућа једног члана факултета МИТ-а. Хамондова је изабрана за овогодишњу награду „не само због својих огромних професионалних достигнућа и доприноса, већ и због њене искрене топлине и хуманости, њене промишљености и ефикасног вођства, те њене емпатије и етике“, наводи се у наводу награде.
„Професор Хамонд је пионир у истраживању нанотехнологије. Са програмом који се протеже од базичне науке до транслационог истраживања у медицини и енергетици, она је увела нове приступе за дизајн и развој комплексних система за испоруку лекова за лечење рака и неинвазивно снимање“, рекла је Мери Фулер, председавајућа факултета МИТ-а и професор. књижевности, који је уручио награду. „Као њене колеге, са задовољством славимо њену каријеру данас.
У јануару, Хамонд је почео да служи као проректор МИТ-а за факултет. Пре тога је осам година председавала Катедром за хемијско инжењерство, а за професора Института је 2021. године.
Свестрана техника
Хамонд, која је одрасла у Детроиту, приписује својим родитељима заслуге за усађивање љубави према науци. Њен отац је био један од ретких црначких доктора биохемије у то време, док је њена мајка стекла звање магистра медицинских сестара на Универзитету Хауард и основала школу за медицинске сестре на колеџу округа Вејн. „То је пружило огромну прилику за жене у области Детроита, укључујући обојене жене“, приметио је Хамонд.
Након што је 1984. године стекла диплому на МИТ-у, Хамонд је радила као инжењер пре него што се вратила на Институт као дипломирани студент, где је докторирала 1993. Након двогодишњег постдокторског студија на Универзитету Харвард, вратила се да би се придружила факултету МИТ-а 1995. .
У средишту Хамондовог истраживања је техника коју је развила за стварање танких филмова који у суштини могу да се „скупљају“ наночестице. Подешавањем хемијског састава ових филмова, честице се могу прилагодити да испоручују лекове или нуклеинске киселине и да циљају специфичне ћелије у телу, укључујући ћелије рака.
Да би направио ове филмове, Хаммонд почиње наношењем слојева позитивно наелектрисаних полимера на негативно наелектрисану површину. Затим се може додати још слојева, наизменично позитивно и негативно наелектрисаних полимера. Сваки од ових слојева може да садржи лекове или друге корисне молекуле, као што су ДНК или РНК. Неки од ових филмова садрже стотине слојева, други само један, што их чини корисним за широк спектар примена.
„Оно што је лепо у вези са процесом слој-по-слој је што могу да изаберем групу разградивих полимера који су лепо биокомпатибилни, и могу да их мењам са нашим материјалима за лекове. То значи да могу да направим танке слојеве филма који садрже различите лекове на различитим местима унутар филма“, рекао је Хамонд. „Онда, када се филм деградира, може ослободити те лекове обрнутим редоследом. Ово нам омогућава да креирамо сложене филмове са више лекова, користећи једноставну технику на бази воде.
Хамонд је описао како се ови слој-по-слојни филмови могу користити за промовисање раста костију, у апликацији која би могла помоћи људима рођеним са урођеним дефектима костију или људима који доживе трауматске повреде.
За ту употребу, њена лабораторија је направила филмове са слојевима од два протеина. Један од њих, БМП-2, је протеин који ступа у интеракцију са одраслим матичним ћелијама и подстиче их да се диференцирају у коштане ћелије, стварајући нову кост. Други је фактор раста који се зове ВЕГФ, који стимулише раст нових крвних судова који помажу кости да се регенерише. Ови слојеви се наносе на врло танак слој ткива који се може уградити на место повреде.
Хамонд и њени студенти дизајнирали су премаз тако да би, када се имплантира, ослободио ВЕГФ рано, више од недељу дана, и наставио да ослобађа БМП-2 до 40 дана. У студији на мишевима, открили су да ова скела ткива стимулише раст нова кост која се готово није разликовала од природне кости.
Циљање рака
Као члан МИТ-овог Коцх института за интегративно истраживање рака, Хаммонд је такође развио слој по слој премазе који могу побољшати перформансе наночестица које се користе за испоруку лекова против рака, као што су липозоми или наночестице направљене од полимера званог ПЛГА.
„Имамо широк спектар носача дроге које можемо умотати на овај начин. Размишљам о њима као о запушачу, где су сви ти различити слојеви слаткиша и растварају се један по један“, рекао је Хамонд.
Користећи овај приступ, Хамонд је створио честице које могу да задају један-два ударац ћелијама рака. Прво, честице ослобађају дозу нуклеинске киселине као што је кратка интерферирајућа РНК (сиРНА), која може да искључи канцерогени ген, или микроРНА, која може да активира гене супресора тумора. Затим, честице ослобађају лек за хемотерапију као што је цисплатин, на који су ћелије сада рањивије.
Честице такође укључују негативно наелектрисан спољни „стелт слој“ који их штити од разградње у крвотоку пре него што дођу до својих циљева. Овај спољни слој се такође може модификовати како би се честице уклониле у ћелије рака, уградњом молекула који се везују за протеине којих има у изобиљу на ћелијама тумора.
У новијим радовима, Хаммонд је почео да развија наночестице које могу циљати рак јајника и помоћи у спречавању поновног појављивања болести након хемотерапије. Код око 70 процената пацијената са карциномом јајника, први круг лечења је веома ефикасан, али се тумори понављају у око 85 процената тих случајева, а ови нови тумори су обично веома отпорни на лекове.
Променом типа премаза који се примењује на наночестице које испоручују лек, Хамонд је открио да честице могу бити дизајниране да уђу у ћелије тумора или да се залепе за њихове површине. Користећи честице које се лепе за ћелије, она је дизајнирала третман који би могао да помогне да се покрене имунолошки одговор пацијента на било које туморске ћелије које се понављају.
„Код рака јајника, врло мало имуних ћелија постоји у том простору, а пошто немају пуно присутних имуних ћелија, веома је тешко подстаћи имуни одговор“, рекла је она. „Међутим, ако можемо да испоручимо молекул суседним ћелијама, оних неколико присутних, и да их активирамо, онда бисмо могли нешто да урадимо.
У том циљу, дизајнирала је наночестице које испоручују ИЛ-12, цитокин који стимулише оближње Т ћелије да активирају акцију и почну да нападају ћелије тумора. У студији на мишевима, открила је да је овај третман изазвао одговор Т-ћелија дуготрајне меморије који је спречио понављање рака јајника.
Хамонд је закључила своје предавање описујући утицај који је Институт имао на њу током њене каријере.
„То је било трансформативно искуство“, рекла је она. „Заиста сматрам ово место посебним јер окупља људе и омогућава нам да заједно радимо ствари које не бисмо могли сами. А подршка коју добијамо од наших пријатеља, колега и ученика је оно што заиста чини ствари могућим.”
Написала Анне Трафтон
Извор: МИТ-
