Paula Hammond, 1980'lerin başında birinci sınıf öğrencisi olarak MIT kampüsüne ilk geldiğinde, oraya ait olup olmadığından emin değildi. Aslında, MIT'deki bir dinleyiciye söylediği gibi, kendisini "bir sahtekar" gibi hissediyordu.
Akademik kariyerinin çoğunu MIT'de geçiren, dünyaca ünlü kimya mühendisi MIT Enstitüsü Profesörü Paula Hammond, 2023-24 James R. Killian Jr. Fakülte Başarı Ödülü dersini verdi. İmaj kredisi: Jake Belcher
Ancak Hammond, öğrenci arkadaşları ve MIT öğretim üyeleri arasında destek bulmaya başlayınca bu duygu uzun sürmedi. "Topluluk benim için gerçekten önemliydi, ait olduğumu hissetmek, burada bir yerim olduğunu hissetmek ve beni kucaklamaya ve desteklemeye istekli insanlar buldum" dedi.
Akademik kariyerinin çoğunu MIT'de geçiren, dünyaca ünlü kimya mühendisi Hammond, 2023-24 James R. Killian Jr. Fakülte Başarı Ödülü dersinde açıklamalarda bulundu.
MIT'in 1971. başkanı James Killian'ı onurlandırmak için 10 yılında kurulan Killian Ödülü, bir MIT öğretim üyesinin olağanüstü mesleki başarılarını takdir ediyor. Ödül alıntısına göre, Hammond bu yılki ödüle "yalnızca muazzam profesyonel başarıları ve katkıları için değil, aynı zamanda gerçek sıcaklığı ve insanlığı, düşünceliliği ve etkili liderliği ve empatisi ve ahlakı nedeniyle" seçildi.
“Profesör Hammond nanoteknoloji araştırmalarında öncüdür. Temel bilimden tıp ve enerji alanındaki translasyonel araştırmalara kadar uzanan bir programla, kanser tedavisi ve invazif olmayan görüntüleme için karmaşık ilaç dağıtım sistemlerinin tasarımı ve geliştirilmesine yönelik yeni yaklaşımlar ortaya koydu" dedi MIT fakültesi başkanı ve profesör Mary Fuller Ödülü veren edebiyatçı. "Meslektaşları olarak bugün onun kariyerini kutlamaktan mutluluk duyuyoruz."
Ocak ayında Hammond, MIT'nin fakülteden sorumlu rektör yardımcısı olarak göreve başladı. Bundan önce sekiz yıl Kimya Mühendisliği Bölümü Başkanlığı yapmış ve 2021 yılında Enstitü Profesörü olmuştur.
Çok yönlü bir teknik
Detroit'te büyüyen Hammond, ebeveynlerinin bilim sevgisini aşıladığına inanıyor. Babası o zamanlar biyokimya alanında çok az sayıda siyahi doktoralıdan biriydi; annesi ise Howard Üniversitesi'nden hemşirelik alanında yüksek lisans derecesi aldı ve Wayne County Community College'da hemşirelik okulunu kurdu. Hammond, "Bu, Detroit bölgesindeki kadınlara, siyahi kadınlar da dahil olmak üzere, büyük miktarda fırsat sağladı" dedi.
Lisans derecesini MIT'den 1984 yılında aldıktan sonra mühendis olarak çalışan Hammond, Enstitü'ye yüksek lisans öğrencisi olarak dönmeden önce 1993 yılında doktora derecesini aldı. Harvard Üniversitesi'nde iki yıllık doktora sonrası çalışmasının ardından 1995 yılında MIT öğretim kadrosuna katılmak üzere geri döndü. .
Hammond'un araştırmasının merkezinde, esasen nanopartikülleri "büzülebilen" ince filmler oluşturmak için geliştirdiği bir teknik yer alıyor. Bu filmlerin kimyasal bileşimi ayarlanarak parçacıklar, ilaçları veya nükleik asitleri dağıtacak ve kanser hücreleri de dahil olmak üzere vücuttaki belirli hücreleri hedef alacak şekilde özelleştirilebilir.
Bu filmleri yapmak için Hammond, pozitif yüklü polimerleri negatif yüklü bir yüzey üzerine katmanlayarak başlıyor. Daha sonra, pozitif ve negatif yüklü polimerler dönüşümlü olarak daha fazla katman eklenebilir. Bu katmanların her biri, ilaçları veya DNA veya RNA gibi diğer yararlı molekülleri içerebilir. Bu filmlerden bazıları yüzlerce katman içerirken bazıları yalnızca bir katman içerir ve bu da onları geniş bir uygulama yelpazesi için faydalı kılar.
"Katman katman sürecin güzel tarafı, biyouyumluluğu iyi olan bir grup bozunabilir polimer seçebilmem ve bunları ilaç malzemelerimizle değiştirebilmemdir. Bu, filmin farklı noktalarında farklı ilaçlar içeren ince film katmanları oluşturabileceğim anlamına geliyor" dedi Hammond. "Daha sonra film bozulduğunda, bu ilaçları ters sırada serbest bırakabilir. Bu, basit bir su bazlı teknik kullanarak karmaşık, çok ilaçlı filmler oluşturmamıza olanak sağlıyor."
Hammond, bu katman katman filmlerin, doğuştan kemik kusurlarıyla doğan veya travmatik yaralanmalar yaşayan kişilere yardımcı olabilecek bir uygulamada kemik büyümesini desteklemek için nasıl kullanılabileceğini anlattı.
Bu amaçla laboratuvarı iki protein katmanından oluşan filmler oluşturdu. Bunlardan biri olan BMP-2, yetişkin kök hücrelerle etkileşime giren ve onların kemik hücrelerine farklılaşmasını sağlayarak yeni kemik oluşturan bir proteindir. İkincisi, kemiğin yenilenmesine yardımcı olan yeni kan damarlarının büyümesini uyaran VEGF adı verilen bir büyüme faktörüdür. Bu katmanlar, yaralanma bölgesine implante edilebilecek çok ince bir doku iskelesine uygulanır.
Hammond ve öğrencileri kaplamayı, implante edildikten sonra VEGF'yi bir hafta kadar erken salacak ve 2 güne kadar BMP-40 salmaya devam edecek şekilde tasarladılar. Fareler üzerinde yapılan bir çalışmada, bu doku iskelesinin farelerin büyümesini uyardığını buldular. yeni kemik doğal kemikten neredeyse ayırt edilemezdi.
Kanseri hedeflemek
MIT'nin Koch Bütünleyici Kanser Araştırmaları Enstitüsü'nün bir üyesi olan Hammond, aynı zamanda lipozomlar veya PLGA adı verilen bir polimerden yapılmış nanopartiküller gibi kanser ilacı dağıtımı için kullanılan nanopartiküllerin performansını artırabilen katman katman kaplamalar da geliştirdi.
"Bu şekilde sarabileceğimiz çok çeşitli ilaç taşıyıcılarımız var. Hammond, onları, farklı şeker katmanlarının olduğu ve teker teker çözüldüğü, ağızları tıkayan bir şey gibi düşünüyorum" dedi.
Bu yaklaşımı kullanarak Hammond, kanser hücrelerine bir-iki darbe indirebilecek parçacıklar yarattı. İlk olarak parçacıklar, kanserli bir geni kapatabilen kısa müdahaleci RNA (siRNA) veya tümör baskılayıcı genleri aktive edebilen mikroRNA gibi bir doz nükleik asit salgılar. Daha sonra parçacıklar, hücrelerin artık daha savunmasız olduğu sisplatin gibi bir kemoterapi ilacı salgılar.
Parçacıklar ayrıca, hedeflerine ulaşmadan önce kan dolaşımında parçalanmalarını önleyen negatif yüklü bir dış "gizli katman" da içeriyor. Bu dış katman, tümör hücrelerinde bol miktarda bulunan proteinlere bağlanan molekülleri dahil ederek parçacıkların kanser hücreleri tarafından alınmasına yardımcı olacak şekilde de değiştirilebilir.
Daha yakın tarihli bir çalışmada Hammond, yumurtalık kanserini hedef alabilen ve kemoterapiden sonra hastalığın tekrarını önlemeye yardımcı olabilecek nanopartiküller geliştirmeye başladı. Yumurtalık kanseri hastalarının yaklaşık yüzde 70'inde tedavinin ilk turu oldukça etkilidir, ancak bu vakaların yaklaşık yüzde 85'inde tümörler tekrarlar ve bu yeni tümörler genellikle ilaca oldukça dirençlidir.
Hammond, ilaç sağlayan nanopartiküllere uygulanan kaplama tipini değiştirerek, partiküllerin tümör hücrelerinin içine girecek veya yüzeylerine yapışacak şekilde tasarlanabileceğini buldu. Hücrelere yapışan parçacıkları kullanarak, hastanın tekrarlayan tümör hücrelerine karşı bağışıklık tepkisini hızlı bir şekilde başlatmaya yardımcı olabilecek bir tedavi tasarladı.
"Yumurtalık kanserinde, bu alanda çok az bağışıklık hücresi bulunur ve çok fazla bağışıklık hücresi bulunmadığı için bağışıklık tepkisini hızlandırmak çok zordur" dedi. "Ancak, eğer mevcut olan az sayıdaki komşu hücrelere bir molekül gönderebilir ve onları hızlandırabilirsek, o zaman bir şeyler yapabiliriz."
Bu amaçla, yakındaki T hücrelerini harekete geçmeye ve tümör hücrelerine saldırmaya başlamaya teşvik eden bir sitokin olan IL-12'yi sağlayan nanopartiküller tasarladı. Fareler üzerinde yapılan bir çalışmada, bu tedavinin yumurtalık kanserinin tekrarını önleyen uzun süreli hafıza T hücresi tepkisini tetiklediğini buldu.
Hammond, Enstitü'nün kariyeri boyunca kendisi üzerinde yarattığı etkiyi anlatarak dersini kapattı.
"Dönüştürücü bir deneyim oldu" dedi. “Buranın gerçekten özel olduğunu düşünüyorum çünkü insanları bir araya getiriyor ve tek başımıza yapamayacağımız şeyleri birlikte yapmamızı sağlıyor. Ve bazı şeyleri gerçekten mümkün kılan da arkadaşlarımızdan, meslektaşlarımızdan ve öğrencilerimizden aldığımız destektir.”
Anne Trafton'ın yazdığı
Kaynak: MİT
