เมื่อพอลล่า แฮมมอนด์มาถึงวิทยาเขตของ MIT ครั้งแรกในฐานะนักศึกษาปีแรกในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เธอไม่แน่ใจว่าตัวเองเป็นคนหรือเปล่า ที่จริงแล้ว เมื่อเธอบอกกับผู้ฟังที่ MIT เธอรู้สึกเหมือนเป็น "คนแอบอ้าง"
ศาสตราจารย์ Paula Hammond ของสถาบัน MIT ซึ่งเป็นวิศวกรเคมีที่มีชื่อเสียงระดับโลกและใช้เวลาส่วนใหญ่ในการทำงานด้านวิชาการที่ MIT ได้บรรยายบรรยายเรื่อง James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award ประจำปี 2023-24 เครดิตภาพ: เจค เบลเชอร์
อย่างไรก็ตาม ความรู้สึกนั้นเกิดขึ้นได้ไม่นาน เมื่อ Hammond เริ่มได้รับการสนับสนุนจากเพื่อนนักศึกษาและคณาจารย์ของ MIT “ชุมชนมีความสำคัญมากสำหรับฉัน การรู้สึกว่าฉันเป็นส่วนหนึ่งของ รู้สึกว่าฉันมีสถานที่ที่นี่ และฉันได้พบคนที่เต็มใจโอบกอดฉันและสนับสนุนฉัน” เธอกล่าว
Hammond วิศวกรเคมีที่มีชื่อเสียงระดับโลกและใช้เวลาส่วนใหญ่ในการทำงานด้านวิชาการที่ MIT กล่าวสุนทรพจน์ของเธอระหว่างการบรรยายเรื่อง James R. Killian Jr. Faculty Achievement Award ประจำปี 2023-24
รางวัล Killian Award ก่อตั้งขึ้นในปี 1971 เพื่อเป็นเกียรติแก่ประธานาธิบดีคนที่ 10 ของ MIT โดยยกย่องความสำเร็จทางวิชาชีพที่ไม่ธรรมดาของคณาจารย์ของ MIT แฮมมอนด์ได้รับเลือกให้เข้ารับรางวัลในปีนี้ “ไม่เพียงแต่สำหรับความสำเร็จและการมีส่วนร่วมทางอาชีพอันยิ่งใหญ่ของเธอเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความอบอุ่นและความเป็นมนุษย์ที่แท้จริงของเธอ ความรอบคอบและความเป็นผู้นำที่มีประสิทธิภาพของเธอ ตลอดจนความเห็นอกเห็นใจและจริยธรรมของเธอ” ตามการอ้างอิงรางวัล
“ศาสตราจารย์แฮมมอนด์เป็นผู้บุกเบิกการวิจัยนาโนเทคโนโลยี ด้วยโปรแกรมที่ขยายตั้งแต่วิทยาศาสตร์พื้นฐานไปจนถึงการวิจัยเชิงแปลในด้านการแพทย์และพลังงาน เธอได้แนะนำแนวทางใหม่สำหรับการออกแบบและพัฒนาระบบนำส่งยาที่ซับซ้อนสำหรับการรักษาโรคมะเร็งและการถ่ายภาพแบบไม่รุกล้ำ” แมรี ฟูลเลอร์ ประธานคณะของ MIT และศาสตราจารย์กล่าว ของวรรณกรรมที่มอบรางวัล “ในฐานะเพื่อนร่วมงานของเธอ เรามีความยินดีเป็นอย่างยิ่งที่ได้เฉลิมฉลองอาชีพของเธอในวันนี้”
ในเดือนมกราคม แฮมมอนด์เริ่มดำรงตำแหน่งรองอธิการบดีฝ่ายคณาจารย์ของ MIT ก่อนหน้านั้น เธอเป็นประธานภาควิชาวิศวกรรมเคมีเป็นเวลาแปดปี และเธอได้รับเลือกให้เป็นศาสตราจารย์ประจำสถาบันในปี 2021
เทคนิคอเนกประสงค์
แฮมมอนด์ซึ่งเติบโตในเมืองดีทรอยต์ ให้เครดิตพ่อแม่ของเธอในการปลูกฝังความรักในวิทยาศาสตร์ พ่อของเธอเป็นหนึ่งในคนผิวดำไม่กี่คนที่ได้รับปริญญาเอกสาขาชีวเคมีในขณะนั้น ในขณะที่แม่ของเธอสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทด้านการพยาบาลจากมหาวิทยาลัยโฮเวิร์ด และก่อตั้งโรงเรียนพยาบาลที่วิทยาลัยชุมชนเวย์นเคาน์ตี้ “นั่นให้โอกาสมากมายสำหรับผู้หญิงในพื้นที่ดีทรอยต์ รวมถึงผู้หญิงผิวสีด้วย” แฮมมอนด์กล่าว
หลังจากได้รับปริญญาตรีจาก MIT ในปี 1984 แฮมมอนด์ทำงานเป็นวิศวกรก่อนกลับมาที่สถาบันในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา โดยได้รับปริญญาเอกในปี 1993 หลังจากเรียนปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดเป็นเวลา 1995 ปี เธอก็กลับมาร่วมงานกับคณะของ MIT ในปี XNUMX .
หัวใจสำคัญของการวิจัยของแฮมมอนด์คือเทคนิคที่เธอพัฒนาขึ้นเพื่อสร้างฟิล์มบางที่สามารถห่อหุ้มอนุภาคนาโนได้ ด้วยการปรับองค์ประกอบทางเคมีของฟิล์มเหล่านี้ อนุภาคจึงสามารถปรับแต่งเพื่อส่งยาหรือกรดนิวคลีอิก และเพื่อกำหนดเป้าหมายเซลล์เฉพาะในร่างกาย รวมถึงเซลล์มะเร็งด้วย
ในการสร้างภาพยนตร์เหล่านี้ แฮมมอนด์เริ่มต้นด้วยการซ้อนโพลีเมอร์ที่มีประจุบวกลงบนพื้นผิวที่มีประจุลบ จากนั้นจึงสามารถเพิ่มชั้นต่างๆ ได้มากขึ้น โดยสลับโพลีเมอร์ที่มีประจุบวกและประจุลบ แต่ละชั้นเหล่านี้อาจมียาหรือโมเลกุลที่มีประโยชน์อื่นๆ เช่น DNA หรือ RNA ฟิล์มเหล่านี้บางแผ่นมีหลายร้อยชั้น และบางชั้นมีชั้นเดียว ทำให้มีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
“ข้อดีของกระบวนการทีละชั้นคือฉันสามารถเลือกกลุ่มโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ซึ่งมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพอย่างดี และฉันสามารถสลับพวกมันด้วยวัสดุยาของเราได้ ซึ่งหมายความว่าฉันสามารถสร้างชั้นฟิล์มบางๆ ที่มียาต่างกันที่จุดต่างๆ ภายในฟิล์มได้” แฮมมอนด์กล่าว “เมื่อฟิล์มเสื่อมลง มันก็สามารถปล่อยยาเหล่านั้นในลำดับย้อนกลับได้ สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถสร้างภาพยนตร์ที่ซับซ้อนและหลากหลายได้โดยใช้เทคนิคที่ใช้น้ำเป็นหลัก”
แฮมมอนด์อธิบายว่าฟิล์มทีละชั้นเหล่านี้สามารถใช้เพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของกระดูกได้อย่างไร ในแอปพลิเคชันที่สามารถช่วยเหลือผู้ที่เกิดมาพร้อมกับความบกพร่องของกระดูกแต่กำเนิดหรือผู้ที่ได้รับบาดเจ็บจากบาดแผล
สำหรับการใช้งานดังกล่าว ห้องทดลองของเธอได้สร้างภาพยนตร์ที่มีโปรตีน 2 ชั้น หนึ่งในนั้นคือ BMP-XNUMX คือโปรตีนที่ทำปฏิกิริยากับเซลล์ต้นกำเนิดจากร่างกายและกระตุ้นให้พวกมันแยกความแตกต่างออกไปเป็นเซลล์กระดูก ทำให้เกิดกระดูกใหม่ ปัจจัยที่สองคือปัจจัยการเจริญเติบโตที่เรียกว่า VEGF ซึ่งไปกระตุ้นการเจริญเติบโตของหลอดเลือดใหม่ที่ช่วยให้กระดูกงอกใหม่ ชั้นเหล่านี้ถูกนำไปใช้กับโครงเนื้อเยื่อบางมากที่สามารถปลูกฝังบริเวณที่เกิดการบาดเจ็บได้
แฮมมอนด์และนักเรียนของเธอได้ออกแบบการเคลือบเพื่อที่ว่าเมื่อฝังเข้าไปแล้ว มันจะปล่อย VEGF เร็วขึ้น นานกว่าหนึ่งสัปดาห์หรือประมาณนั้น และปล่อย BMP-2 ต่อไปเป็นเวลาสูงสุด 40 วัน ในการศึกษาหนู พวกเขาพบว่าโครงเนื้อเยื่อนี้กระตุ้นการเจริญเติบโตของ กระดูกใหม่ ซึ่งแทบจะแยกไม่ออกจากกระดูกธรรมชาติเลย
เป้าหมายมะเร็ง
ในฐานะสมาชิกของ Koch Institute for Integrative Cancer Research ของ MIT แฮมมอนด์ยังได้พัฒนาการเคลือบแบบชั้นต่อชั้นซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของอนุภาคนาโนที่ใช้ในการนำส่งยารักษามะเร็ง เช่น ไลโปโซมหรืออนุภาคนาโนที่ทำจากโพลีเมอร์ที่เรียกว่า PLGA
“เรามีตัวขนส่งยาที่หลากหลายซึ่งเราสามารถห่อด้วยวิธีนี้ได้ ฉันคิดว่าพวกมันเหมือนคน gobstopper ที่มีชั้นขนมต่างๆ มากมาย และพวกมันก็ละลายทีละชั้น” แฮมมอนด์กล่าว
ด้วยการใช้แนวทางนี้ แฮมมอนด์ได้สร้างอนุภาคที่สามารถเจาะเซลล์มะเร็งได้ 1 ใน 2 ขั้นแรก อนุภาคจะปล่อยกรดนิวคลีอิกในปริมาณหนึ่ง เช่น RNA (siRNA) ที่รบกวนระยะสั้น ซึ่งสามารถปิดยีนมะเร็ง หรือ microRNA ซึ่งสามารถกระตุ้นยีนกดเนื้องอกได้ จากนั้นอนุภาคจะปล่อยยาเคมีบำบัด เช่น ซิสพลาติน ซึ่งขณะนี้เซลล์มีความเสี่ยงมากขึ้น
อนุภาคยังรวมถึง "ชั้นซ่อนตัว" ภายนอกที่มีประจุลบซึ่งช่วยปกป้องพวกมันจากการถูกทำลายลงในกระแสเลือดก่อนที่พวกมันจะไปถึงเป้าหมาย ชั้นนอกนี้สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อช่วยให้อนุภาคถูกเซลล์มะเร็งดูดซับ โดยการรวมโมเลกุลที่จับกับโปรตีนที่มีอยู่มากมายในเซลล์เนื้องอก
ในงานล่าสุด แฮมมอนด์ได้เริ่มพัฒนาอนุภาคนาโนที่สามารถมุ่งเป้าไปที่มะเร็งรังไข่ และช่วยป้องกันการเกิดซ้ำของโรคหลังทำเคมีบำบัด ในผู้ป่วยมะเร็งรังไข่ประมาณร้อยละ 70 การรักษารอบแรกมีประสิทธิภาพสูง แต่เนื้องอกจะเกิดขึ้นอีกประมาณร้อยละ 85 ของผู้ป่วยเหล่านั้น และเนื้องอกใหม่เหล่านี้มักจะดื้อยาสูง
ด้วยการเปลี่ยนประเภทของการเคลือบที่ใช้กับอนุภาคนาโนที่ส่งยา แฮมมอนด์ได้พบว่าอนุภาคสามารถออกแบบให้เข้าไปในเซลล์เนื้องอกหรือเกาะติดกับพื้นผิวของมันได้ เธอได้ออกแบบวิธีการรักษาที่สามารถช่วยในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยต่อเซลล์มะเร็งที่เกิดซ้ำได้โดยใช้อนุภาคที่เกาะติดเซลล์
“สำหรับมะเร็งรังไข่ เซลล์ภูมิคุ้มกันมีอยู่น้อยมากในพื้นที่นั้น และเนื่องจากพวกมันไม่มีเซลล์ภูมิคุ้มกันอยู่มากนัก จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะฟื้นฟูการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน” เธอกล่าว “อย่างไรก็ตาม หากเราสามารถส่งโมเลกุลไปยังเซลล์ข้างเคียง ซึ่งมีไม่กี่เซลล์ที่มีอยู่ และทำให้มันฟื้นคืนสภาพขึ้นมา เราก็อาจจะทำอะไรบางอย่างได้”
ด้วยเหตุนี้เธอจึงออกแบบอนุภาคนาโนที่ส่ง IL-12 ซึ่งเป็นไซโตไคน์ที่ช่วยกระตุ้นเซลล์ T ในบริเวณใกล้เคียงให้เริ่มทำงานและเริ่มโจมตีเซลล์เนื้องอก ในการศึกษาในหนู เธอพบว่าการรักษานี้กระตุ้นให้เกิดการตอบสนองของทีเซลล์ในความจำระยะยาว ซึ่งป้องกันการกลับเป็นซ้ำของมะเร็งรังไข่
แฮมมอนด์ปิดการบรรยายโดยบรรยายถึงผลกระทบที่สถาบันมีต่อเธอตลอดอาชีพการงานของเธอ
“มันเป็นประสบการณ์ที่เปลี่ยนแปลง” เธอกล่าว “ฉันคิดว่าสถานที่แห่งนี้พิเศษจริงๆ เพราะมันนำผู้คนมารวมกันและช่วยให้เราทำสิ่งต่างๆ ร่วมกันซึ่งเราไม่สามารถทำคนเดียวได้ และการสนับสนุนจากเพื่อน เพื่อนร่วมงาน และนักเรียนของเราเองที่ทำให้สิ่งต่างๆ เป็นไปได้จริงๆ”
เขียนโดย แอนน์ แทรฟตัน
