Paula Hammond alipofika kwa mara ya kwanza kwenye chuo kikuu cha MIT kama mwanafunzi wa mwaka wa kwanza mapema miaka ya 1980, hakuwa na uhakika kama yeye ni wa. Kwa kweli, kama alivyoambia hadhira ya MIT, alihisi kama "mdanganyifu."
Profesa wa Taasisi ya MIT Paula Hammond, mhandisi wa kemikali maarufu duniani ambaye ametumia muda mwingi wa taaluma yake huko MIT, alitoa mhadhara wa Tuzo la Mafanikio ya Kitivo cha James R. Killian Jr. 2023-24. Kwa hisani ya picha: Jake Belcher
Walakini, hisia hiyo haikuchukua muda mrefu, kwani Hammond alianza kupata msaada kati ya wanafunzi wenzake na kitivo cha MIT. "Jumuiya ilikuwa muhimu sana kwangu, kuhisi kuwa mimi ni mtu, kuhisi kuwa nina nafasi hapa, na nilipata watu ambao walikuwa tayari kunikumbatia na kuniunga mkono," alisema.
Hammond, mhandisi wa kemikali mashuhuri ulimwenguni ambaye ametumia muda mwingi wa taaluma yake huko MIT, alitoa maoni yake wakati wa mhadhara wa Tuzo la Mafanikio ya Kitivo cha James R. Killian Jr. 2023-24.
Ilianzishwa mnamo 1971 kumheshimu rais wa 10 wa MIT, James Killian, Tuzo la Killian linatambua mafanikio ya kitaalam ya kushangaza na mshiriki wa kitivo cha MIT. Hammond alichaguliwa kwa tuzo ya mwaka huu "sio tu kwa mafanikio yake makubwa ya kitaaluma na michango, lakini pia kwa uchangamfu wake wa kweli na ubinadamu, ufikirio wake na uongozi bora, na huruma yake na maadili," kulingana na nukuu ya tuzo.
"Profesa Hammond ni mwanzilishi katika utafiti wa nanoteknolojia. Pamoja na mpango unaoanzia sayansi ya kimsingi hadi utafiti wa utafsiri katika dawa na nishati, ameanzisha mbinu mpya za muundo na ukuzaji wa mifumo ngumu ya utoaji wa dawa kwa matibabu ya saratani na picha zisizo za uvamizi, " Mary Fuller, mwenyekiti wa kitivo cha MIT na profesa. wa fasihi, ambaye alitoa tuzo hiyo. "Kama wenzake, tunafurahi kusherehekea kazi yake leo."
Mnamo Januari, Hammond alianza kutumika kama makamu wa makamu wa kitivo cha MIT. Kabla ya hapo, aliongoza Idara ya Uhandisi wa Kemikali kwa miaka minane, na aliitwa Profesa wa Taasisi mnamo 2021.
Mbinu nyingi
Hammond, ambaye alikulia huko Detroit, anawashukuru wazazi wake kwa kusitawisha kupenda sayansi. Baba yake alikuwa mmoja wa PhD wachache sana Weusi katika biokemia wakati huo, huku mama yake alipata shahada ya uzamili ya uuguzi kutoka Chuo Kikuu cha Howard na alianzisha shule ya uuguzi katika Chuo cha Wayne County Community. "Hiyo ilitoa kiasi kikubwa cha fursa kwa wanawake katika eneo la Detroit, ikiwa ni pamoja na wanawake wa rangi," Hammond alibainisha.
Baada ya kupata shahada yake ya kwanza kutoka MIT mwaka wa 1984, Hammond alifanya kazi kama mhandisi kabla ya kurudi katika Taasisi kama mwanafunzi aliyehitimu, na kupata PhD yake mwaka wa 1993. Baada ya postdoc ya miaka miwili katika Chuo Kikuu cha Harvard, alirudi kujiunga na kitivo cha MIT mwaka wa 1995. .
Kiini cha utafiti wa Hammond ni mbinu ambayo alibuni ili kuunda filamu nyembamba ambazo zinaweza "kupunguza-kukunja" nanoparticles. Kwa kurekebisha muundo wa kemikali wa filamu hizi, chembe hizo zinaweza kubinafsishwa ili kutoa dawa au asidi ya nukleiki na kulenga seli maalum mwilini, pamoja na seli za saratani.
Ili kutengeneza filamu hizi, Hammond huanza kwa kuweka polima zenye chaji chanya kwenye uso ulio na chaji hasi. Kisha, tabaka zaidi zinaweza kuongezwa, zikibadilisha polima chanya na hasi. Kila moja ya tabaka hizi inaweza kuwa na dawa au molekuli nyingine muhimu, kama vile DNA au RNA. Baadhi ya filamu hizi zina mamia ya tabaka, nyingine moja tu, na kuzifanya kuwa muhimu kwa matumizi mbalimbali.
"Kinachopendeza kuhusu mchakato wa safu-kwa-safu ni kwamba ninaweza kuchagua kikundi cha polima zinazoweza kuharibika ambazo zinaweza kuendana vizuri na kibayolojia, na ninaweza kuzibadilisha na nyenzo zetu za dawa. Hii inamaanisha kuwa ninaweza kuunda safu nyembamba za filamu ambazo zina dawa tofauti katika sehemu tofauti ndani ya filamu," Hammond alisema. "Kisha, filamu inapoharibika, inaweza kutoa dawa hizo kwa mpangilio wa kinyume. Hii inatuwezesha kuunda filamu ngumu, za dawa nyingi, kwa kutumia mbinu rahisi ya maji.
Hammond alielezea jinsi filamu hizi za safu kwa safu zinavyoweza kutumika kukuza ukuaji wa mfupa, katika programu ambayo inaweza kusaidia watu waliozaliwa na kasoro za kuzaliwa za mfupa au watu wanaopata majeraha ya kiwewe.
Kwa matumizi hayo, maabara yake imeunda filamu zilizo na tabaka za protini mbili. Mojawapo ya hizi, BMP-2, ni protini inayoingiliana na seli shina za watu wazima na kuzishawishi kutofautisha katika seli za mfupa, na kuzalisha mfupa mpya. Pili ni kigezo cha ukuaji kiitwacho VEGF, ambacho huchochea ukuaji wa mishipa mipya ya damu inayosaidia mfupa kujitengeneza upya. Tabaka hizi hutumiwa kwa kiunzi chembamba sana cha tishu ambacho kinaweza kupandikizwa kwenye tovuti ya jeraha.
Hammond na wanafunzi wake walisanifu mipako ili ikishapandikizwa, itoe VEGF mapema, zaidi ya wiki moja au zaidi, na kuendelea kutoa BMP-2 kwa hadi siku 40. Katika uchunguzi wa panya, waligundua kuwa kiunzi hiki cha tishu kilichochea ukuaji wa mfupa mpya ambayo ilikuwa karibu kutofautishwa na mfupa wa asili.
Kulenga saratani
Kama mshiriki wa Taasisi ya MIT ya Koch ya Utafiti wa Saratani Shirikishi, Hammond pia ameunda mipako ya safu kwa safu ambayo inaweza kuboresha utendaji wa nanoparticles zinazotumika kwa utoaji wa dawa za saratani, kama vile liposomes au nanoparticles zilizotengenezwa kutoka kwa polima inayoitwa PLGA.
"Tuna anuwai ya wabebaji wa dawa ambao tunaweza kufunga kwa njia hii. Ninawafikiria kama gobstopper, ambapo kuna tabaka zote tofauti za pipi na huyeyusha moja kwa wakati mmoja," Hammond alisema.
Kwa kutumia mbinu hii, Hammond ameunda chembe zinazoweza kutoa pigo moja-mbili kwa seli za saratani. Kwanza, chembe hizo hutoa kipimo cha asidi nucleic kama vile RNA inayoingilia kwa muda mfupi (siRNA), ambayo inaweza kuzima jeni la saratani, au microRNA, ambayo inaweza kuamsha jeni za kukandamiza tumor. Kisha, chembe hizo hutoa dawa ya kidini kama vile cisplatin, ambayo seli sasa ziko hatarini zaidi.
Chembe hizo pia zinajumuisha "safu ya siri" iliyo na chaji hasi ambayo inazilinda kutokana na kuvunjika katika mkondo wa damu kabla ya kufikia malengo yao. Safu hii ya nje inaweza pia kubadilishwa ili kusaidia chembe kuchukuliwa na seli za saratani, kwa kujumuisha molekuli ambazo hufunga kwa protini ambazo ziko nyingi kwenye seli za tumor.
Katika kazi ya hivi majuzi zaidi, Hammond ameanza kutengeneza nanoparticles ambazo zinaweza kulenga saratani ya ovari na kusaidia kuzuia kutokea tena kwa ugonjwa huo baada ya chemotherapy. Katika karibu asilimia 70 ya wagonjwa wa saratani ya ovari, awamu ya kwanza ya matibabu ni yenye ufanisi, lakini uvimbe hujirudia katika takriban asilimia 85 ya visa hivyo, na uvimbe huu mpya kwa kawaida hustahimili dawa.
Kwa kubadilisha aina ya mipako inayotumika kwa nanoparticles zinazotoa dawa, Hammond amegundua kuwa chembe hizo zinaweza kuundwa ama kuingia ndani ya seli za uvimbe au kushikamana na nyuso zao. Kwa kutumia chembe zinazoshikamana na seli, amebuni matibabu ambayo yanaweza kusaidia kuharakisha mwitikio wa kinga ya mgonjwa kwa seli zozote za uvimbe zinazojirudia.
"Pamoja na saratani ya ovari, seli chache za kinga zipo katika nafasi hiyo, na kwa sababu hazina seli nyingi za kinga zilizopo, ni ngumu sana kufufua mwitikio wa kinga," alisema. "Walakini, ikiwa tunaweza kupeleka molekuli kwa seli za jirani, zile chache ambazo zipo, na kuziboresha, basi tunaweza kufanya kitu."
Ili kufanya hivyo, alitengeneza nanoparticles ambazo hutoa IL-12, cytokine ambayo huchochea seli za T zilizo karibu kuanza kuchukua hatua na kuanza kushambulia seli za tumor. Katika uchunguzi wa panya, aligundua kuwa matibabu haya yalisababisha majibu ya kumbukumbu ya muda mrefu ya T-cell ambayo ilizuia kurudi tena kwa saratani ya ovari.
Hammond alifunga mhadhara wake kwa kuelezea athari ambayo Taasisi imekuwa nayo kwake katika maisha yake yote.
"Imekuwa uzoefu wa mabadiliko," alisema. "Kwa kweli naona mahali hapa kuwa maalum kwa sababu huleta watu pamoja na hutuwezesha kufanya mambo pamoja ambayo hatukuweza kufanya peke yetu. Na ni ule msaada tunaopata kutoka kwa marafiki zetu, wenzetu, na wanafunzi wetu ndio unaofanya mambo yawezekane.”
Imeandikwa na Anne Trafton
