Quando Paula Hammond chegou ao campus do MIT como estudante do primeiro ano, no início dos anos 1980, ela não tinha certeza se pertencia. Na verdade, como ela disse ontem a uma audiência do MIT, ela se sentiu como “uma impostora”.

No entanto, esse sentimento não durou muito, pois Hammond começou a encontrar apoio entre seus colegas e professores do MIT. “A comunidade foi muito importante para mim, para sentir que pertencia, para sentir que tinha um lugar aqui, e encontrei pessoas que estavam dispostas a me abraçar e a apoiar”, disse ela.

Hammond, uma engenheira química de renome mundial que passou a maior parte de sua carreira acadêmica no MIT, fez seus comentários durante a palestra do Prêmio James R. Killian Jr.

Estabelecido em 1971 para homenagear o 10º presidente do MIT, James Killian, o Prêmio Killian reconhece realizações profissionais extraordinárias de um membro do corpo docente do MIT. Hammond foi escolhida para o prêmio deste ano “não apenas por suas tremendas realizações e contribuições profissionais, mas também por seu calor e humanidade genuínos, sua consideração e liderança eficaz, e sua empatia e ética”, de acordo com a citação do prêmio.

“O professor Hammond é um pioneiro na pesquisa em nanotecnologia. Com um programa que se estende da ciência básica à pesquisa translacional em medicina e energia, ela introduziu novas abordagens para o projeto e desenvolvimento de sistemas complexos de administração de medicamentos para tratamento de câncer e imagens não invasivas”, disse Mary Fuller, presidente do corpo docente do MIT e professora. da literatura, que entregou o prêmio. “Como seus colegas, temos o prazer de celebrar sua carreira hoje.”

Em janeiro, Hammond começou a servir como vice-reitor do corpo docente do MIT. Antes disso, presidiu o Departamento de Engenharia Química por oito anos, sendo nomeada Professora do Instituto em 2021.

Hammond, que cresceu em Detroit, credita a seus pais o amor pela ciência. Seu pai era um dos poucos negros PhDs em bioquímica na época, enquanto sua mãe fez mestrado em enfermagem pela Howard University e fundou a escola de enfermagem no Wayne County Community College. “Isso proporcionou uma enorme oportunidade para as mulheres na área de Detroit, incluindo mulheres negras”, observou Hammond.

Depois de obter seu diploma de bacharel pelo MIT em 1984, Hammond trabalhou como engenheira antes de retornar ao Instituto como estudante de pós-graduação, obtendo seu doutorado em 1993. Após um pós-doutorado de dois anos na Universidade de Harvard, ela voltou para ingressar no corpo docente do MIT em 1995. 

No centro da pesquisa de Hammond está uma técnica que ela desenvolveu para criar filmes finos que podem essencialmente “embrulhar” nanopartículas. Ao ajustar a composição química desses filmes, as partículas podem ser personalizadas para fornecer medicamentos ou ácidos nucleicos e atingir células específicas do corpo, incluindo células cancerígenas.

Para fazer esses filmes, Hammond começa colocando polímeros carregados positivamente em uma superfície carregada negativamente. Então, mais camadas podem ser adicionadas, alternando polímeros com carga positiva e negativa. Cada uma dessas camadas pode conter medicamentos ou outras moléculas úteis, como DNA ou RNA. Alguns desses filmes contêm centenas de camadas, outros apenas uma, o que os torna úteis para uma ampla gama de aplicações.

“O que é interessante no processo camada por camada é que posso escolher um grupo de polímeros degradáveis que são bem biocompatíveis e posso alterná-los com nossos materiais medicamentosos. Isso significa que posso construir camadas de filmes finos que contêm diferentes drogas em diferentes pontos do filme”, disse Hammond. “Então, quando o filme se degrada, ele pode liberar essas drogas na ordem inversa. Isto está nos permitindo criar filmes complexos e multidrogas, usando uma técnica simples à base de água.”

Hammond descreveu como esses filmes camada por camada podem ser usados para promover o crescimento ósseo, em uma aplicação que poderia ajudar pessoas que nasceram com defeitos ósseos congênitos ou pessoas que sofreram lesões traumáticas.

Para isso, seu laboratório criou filmes com camadas de duas proteínas. Uma delas, a BMP-2, é uma proteína que interage com células-tronco adultas e as induz a se diferenciarem em células ósseas, gerando novo osso. O segundo é um fator de crescimento chamado VEGF, que estimula o crescimento de novos vasos sanguíneos que ajudam a regenerar os ossos. Estas camadas são aplicadas a uma estrutura de tecido muito fina que pode ser implantada no local da lesão.

Hammond e seus alunos projetaram o revestimento para que, uma vez implantado, liberasse o VEGF mais cedo, ao longo de uma semana ou mais, e continuasse liberando o BMP-2 por até 40 dias. Num estudo com ratos, descobriram que esta estrutura de tecido estimulava o crescimento de novo osso que era quase indistinguível do osso natural.

Como membro do Instituto Koch de Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT, Hammond também desenvolveu revestimentos camada por camada que podem melhorar o desempenho de nanopartículas usadas para administração de medicamentos contra o câncer, como lipossomas ou nanopartículas feitas de um polímero chamado PLGA.

“Temos uma ampla gama de transportadores de medicamentos que podemos embalar desta forma. Eu penso neles como um gobstopper, onde existem todas aquelas diferentes camadas de doces e elas se dissolvem uma de cada vez”, disse Hammond.

Usando essa abordagem, Hammond criou partículas que podem causar um efeito duplo nas células cancerígenas. Primeiro, as partículas liberam uma dose de um ácido nucleico, como o RNA interferente curto (siRNA), que pode desativar um gene cancerígeno, ou microRNA, que pode ativar genes supressores de tumor. Então, as partículas liberam um medicamento quimioterápico como a cisplatina, ao qual as células ficam mais vulneráveis.

As partículas também incluem uma “camada furtiva” externa com carga negativa que as protege de serem decompostas na corrente sanguínea antes que possam atingir seus alvos. Esta camada externa também pode ser modificada para ajudar as partículas a serem absorvidas pelas células cancerosas, incorporando moléculas que se ligam a proteínas abundantes nas células tumorais.

Em trabalhos mais recentes, Hammond começou a desenvolver nanopartículas que podem atingir o câncer de ovário e ajudar a prevenir a recorrência da doença após a quimioterapia. Em cerca de 70 por cento dos pacientes com cancro do ovário, a primeira ronda de tratamento é altamente eficaz, mas os tumores recorrem em cerca de 85 por cento desses casos, e estes novos tumores são geralmente altamente resistentes aos medicamentos.

Ao alterar o tipo de revestimento aplicado às nanopartículas que administram medicamentos, Hammond descobriu que as partículas podem ser projetadas para entrar nas células tumorais ou aderir às suas superfícies. Usando partículas que aderem às células, ela desenvolveu um tratamento que pode ajudar a impulsionar a resposta imunológica do paciente a quaisquer células tumorais recorrentes.

“No caso do cancro do ovário, existem muito poucas células imunitárias nesse espaço e, como não têm muitas células imunitárias presentes, é muito difícil acelerar uma resposta imunitária”, disse ela. “No entanto, se pudermos entregar uma molécula às células vizinhas, as poucas que estão presentes, e acelerá-las, então poderemos ser capazes de fazer alguma coisa.”

Para esse fim, ela projetou nanopartículas que fornecem IL-12, uma citocina que estimula as células T próximas a entrarem em ação e começarem a atacar as células tumorais. Num estudo com ratos, ela descobriu que este tratamento induziu uma resposta de células T de memória de longo prazo que preveniu a recorrência do cancro do ovário.

Hammond encerrou sua palestra descrevendo o impacto que o Instituto teve sobre ela ao longo de sua carreira.

“Tem sido uma experiência transformadora”, disse ela. “Eu realmente considero este lugar especial porque une as pessoas e nos permite fazer coisas juntos que não conseguiríamos fazer sozinhos. E é esse apoio que recebemos dos nossos amigos, colegas e alunos que realmente torna as coisas possíveis.”