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化学工程遇上癌症免疫疗法

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目前在科赫综合癌症研究所工作的化学工程系研究生 Sachin Bhagchandani 获得了美国国家癌症研究所博士后到博士后过渡 (F99/K00) 奖。 Bhagchandani 是麻省理工学院第一位获得该奖项的学生。

该奖学金授予具有潜力和兴趣成为独立癌症研究人员的优秀研究生。 Bhagchandani 是今年入选该奖学金的 24 名候选人之一。 每个机构的提名仅限于一名学生。 该奖项提供了六年的资助,这将支持 Bhagchandani 完成他的化学工程博士学位,并帮助他过渡到一个有指导的、以癌症为重点的博士后研究职位——一个利用他在合成化学和合成化学方面的广泛兴趣和新经验的职位。免疫学。

做出改变

Bhagchandani 的研究从他在印度理工学院 Roorkee 学习化学工程的本科时代开始发展。 他将这种经历描述为严格但有约束力。 在麻省理工学院期间,他发现了更多探索的机会,导致了高度跨学科的项目,使他能够将化学工程方面的培训用于为人类健康服务。

在 Bhagchandani 到达他的博士项目之前,许多部分必须就位。 在完成硕士论文的过程中,Bhagchandani 在参与麻省理工学院教授罗伯特兰格和哈佛医学院教授杰弗里卡普建议的一个项目时发现了他对生物医学领域的兴趣,该项目开发了不同的生物材料,用于持续输送治疗关节炎的药物。 作为博士候选人,他加入了化学教授 Jeremiah Johnson 的实验室,学习大分子合成,重点研究用于药物输送的纳米材料。 最后一部分将随着 Bhagchandani 对免疫学的早期尝试——麻省理工学院生物工程和材料科学与工程的安德伍德-普雷斯科特教授 Darrell Irvine 和霍华德 S. (1953) 和 Linda B. Stern 职业生涯的 Stefani Spranger麻省理工学院生物学发展教授和助理教授。

“当我接触免疫学时,我了解到免疫系统与我们的日常生活有多么相关。 我发现我正在研究的生物医学挑战可以通过免疫学来解决,”Bhagchandani 解释说。 “药物递送是我的出路,但免疫学是我前进的道路,我认为我将能够为改善人类健康做出贡献。”

结果,他的兴趣转向了癌症免疫疗法——旨在通过降低毒性来使这些治疗对更多患者更可行。 在科赫研究所前沿研究项目的部分支持下,该项目为高风险、高回报/创新的早期研究提供种子资金,Bhagchandani 正专注于咪唑喹啉,这是一类有前景的药物,可激活免疫系统以对抗癌症,但静脉内给药时也会引发显着的副作用。 在临床上,局部给药已被证明可以最大限度地减少某些局部癌症的这些副作用,但对于已经扩散到全身的转移性癌症仍然存在额外的挑战。

为了以最小的毒性全身给药咪唑喹啉以治疗原发性和转移性肿瘤,Bhagchandani 正在采用约翰逊实验室开发的瓶刷状分子来灭活咪唑喹啉并将它们安全地运送到肿瘤中。 Bhagchandani 正在微调连接分子,在血液中循环时释放尽可能少的药物,然后在肿瘤内部缓慢释放药物。 他还在优化瓶刷分子的大小和结构,使其在肿瘤组织中存在的所需免疫细胞中积累。

“许多学生作为一个更大团队的一部分从事跨学科项目,但 Sachin 是一个单人团队,能够使用尖端化学合成新聚合物,表征这些材料,然后在癌症动物模型中测试它们并评估它们对免疫系统的影响,”欧文说。 “他的知识涵盖聚合物化学、癌症建模和免疫学。”

重要人物

在进入麻省理工学院之前,Bhagchandani 已经与癌症有了个人联系,这既通过他因前列腺癌去世的祖父,也通过在家乡孟买的一家儿童医院工作,与癌症儿童共度时光。 一到校园,他发现在生物医学领域工作将使他能够将自己作为化学工程师的技能用于解决未满足的医疗需求。 此外,他发现工作的跨学科性质为他的职业生涯提供了多种视角。

他的博士项目涉及高分子化学、药物递送和免疫学,需要多个实验室的合作,这些实验室都是麻省理工学院科赫综合癌症研究所的成员。 除了 Johnson 实验室,Bhagchandani 还与 Irvine 实验室在免疫工程方面的专业知识和 Langer 实验室在药物递送方面的专业知识合作,并与 Spranger 实验室在癌症免疫学方面的专业知识合作。

“对我来说,在科赫研究所工作是我生命中最具形成力的经历之一,因为我已经从传统的化学工程培训转变为接触所有这些不同领域的专家,并有许多不同的观点,”Bhagchandani 说。 仅从化学工程的角度工作时,Bhagchandani 说他无法总能找到解决问题的方法。

“我正在制作材料并在小鼠模型中进行测试,但我不明白为什么我的实验不起作用,”他说。 “但是通过让了解免疫学、免疫工程和药物输送的科学家和工程师在同一个房间里,从不同的角度看待问题,那是当你得到'a-ha'的时刻,当一个项目真正奏效时。”

“在我的团队中有像 Sachin 这样出色的跨学科科学家真是太棒了,”约翰逊说。 “他是化学工程系第一个加入我在化学系攻读博士学位的学生,他为我们的工作带来新视角的能力非常有影响力。 现在,在 Sachin 的带领下,通过我们与 Darrell Irvine、Bob Langer、Stefani Spranger 以及科赫研究所的许多其他人的合作,我们能够以以前无法想象的方式转化我们的化学反应。”

在他的博士后培训中,Bhagchandani 计划深入研究免疫系统的调节,特别是不同的给药方案如何改变身体对免疫疗法的反应。 最终,他希望继续担任教职员工,领导自己的免疫学实验室——该实验室专注于理解和利用癌症治疗中的早期免疫反应。

“我希望能够为化学家、工程师和免疫学家重新创造一个实验室环境,让他们聚在一起,互动并解决跨学科问题。 尤其是对于癌症,您需要从各个方面解决问题。”

除了推进他在生物医学领域的工作之外,Bhagchandani 还希望成为未来学生寻找自己道路的导师。

“我觉得麻省理工学院的很多人,包括我自己,在整个攻读博士学位期间都面临着挑战,他们开始失去信念:'我是合适的人选,我是否足够胜任?' 在项目未能如我们所愿的情况下克服了许多具有挑战性的时期后,我认为与年轻的受训者分享这些经验以赋予他们从事研究职业的能力非常重要。 赢得这个奖项帮助我回顾那些挑战,坚持下去,并且知道,是的,我仍然在正确的道路上。 因为我真的觉得这就是我想要的生活,而且我一直对工作充满热情,这就是我的归属。”

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来源:https://news.mit.edu/2021/chemical-engineering-meets-cancer-immunotherapy-sachin-bhagchandani-0916

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