Działacz praktyczny

W mroźny marcowy dzień Linda Griffith, inżynier biologii z MIT, dołączyła do tysięcy kobiet w marszu w National Mall w Waszyngtonie, aby zwiększyć świadomość na temat endometriozy. W tej chorobie tkanka wyściółki macicy wyrasta poza macicę, często powodując ból i bezpłodność. Griffith maszerował z kobietami z całego kraju, w tym z Amber Wilson, 30-latką z Tennessee, która powiedziała, że ​​przez lata znosiła niewyjaśniony ból, aż w końcu poddała się operacji zeszłej jesieni; Narośl związana z chorobą działała jak klej, powiedział jej chirurg, przypinając jej jajowody do jajników, a jajniki do miednicy. Griffith również cierpi na endometriozę i przeszła dziewięć operacji, w tym procedurę ratunkową w tygodniu od 11 września 2001 r. Dzieli misję zwrócenia uwagi na chorobę, która dotyka co dziesiątą kobietę w wieku rozrodczym.

Jednak jej działalność przybrała w dużej mierze inną formę. W 2009 roku została współ-dyrektorem, wraz z chirurgiem Keithem Isaacsonem, nowego Centrum Badań Ginekologicznych na MIT. Jednym z celów, jak mówi, jest ujęcie endometriozy – i innych problemów zdrowotnych kobiet poniżej pasa – w kategoriach technicznych łamigłówek, które spodobają się zarówno badaczom płci męskiej, jak i żeńskiej. Jeśli powiesz, że z powodu bólu menstruacyjnego leżysz zwinięta na podłodze w pozycji płodowej, wielu badaczy płci męskiej będzie zachowywać się jak jeleń w świetle reflektorów. Ale jeśli powiesz: Zróbmy nieujemną faktoryzację macierzy — rodzaj analizy matematycznej — zrobią to. Jeśli istnieje język, w którym można mówić o chorobie na pograniczu nauki, będą chcieli o tym rozmawiać, mówi.

Podejście Griffitha doprowadziło już do postępów w podstawowym zrozumieniu endometriozy. W lutym jej laboratorium zgłoszone na grupie markerów immunologicznych, których podwyższenie razem u niektórych pacjentów wiązało się ze szczególnie bolesnymi przypadkami choroby. Sygnatura immunologiczna zidentyfikowana przez jej zespół może teoretycznie prowadzić do minimalnie inwazyjnego testu, który umożliwi lekarzom wcześniejsze diagnozowanie i leczenie endometriozy u tych pacjentów, potencjalnie zmniejszając uszkodzenia. Byłby to duży postęp, ponieważ ostateczna diagnoza wymaga obecnie operacji, a kobiety z endometriozą czekają średnio ponad dekadę na potwierdzenie, że mają chorobę. Praca Griffitha jest najbardziej ekscytującym artykułem, jaki ukazał się w tej dziedzinie od dłuższego czasu, mówi Hugh Taylor, kierownik wydziału położnictwa, ginekologii i nauk o reprodukcji w Yale School of Medicine.

Biorąc pod uwagę to uznanie, godne uwagi jest to, że 54-letnia Griffith przez większość swojej kariery nie specjalizowała się w zdrowiu reprodukcyjnym. Była znana jako pionierka inżynierii tkankowej, z naciskiem na wątrobę i kości. Nigdy nie wyobrażałam sobie, że skupiam się na „kobiecych rzeczach” – mówi. Kiedy dorastała na wsi w Gruzji, jej rodzina bagatelizowała wszelkie różnice ze względu na płeć. Spędzała czas biegając boso na świeżym powietrzu, bawiąc się z wężami i żabami. Wykonywałam te same prace co mój brat, mówi: skosiła trawnik, naprawiła samochód i pomogła swojemu ojcu, inżynierowi mechanikowi, zbudować system stereo do domu. Po prostu zostałam narażona na różne rzeczy w bardzo naturalny sposób, mówi. Griffith nauczyła się również robić na drutach, szydełku i szyć, a jako dziecko szyła większość własnych ubrań. Po prostu uwielbiałam robić rzeczy, mówi. I kochałem matematykę. Kiedy jej starszy brat uczył się rachunku różniczkowego jako student pierwszego roku, nauczył ją podstaw; Wydawało się, mówi, jak naturalna rzecz, którą każdy chciałby wiedzieć.

Griffith studiowała inżynierię chemiczną, a po otrzymaniu doktoratu na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley w 1988 roku, przybyła na MIT jako postdoktor w laboratorium Roberta Langera, obecnie profesora Instytutu. W tym czasie Langer i jego koledzy zaczęli tworzyć trójwymiarowe rusztowania polimerowe, aby tworzyć nowe tkanki i organy. Griffith przeprowadził kilka kluczowych wczesnych badań, które pozwoliły określić, które polimery działają najlepiej, mówi Langer. Skupiła się na komórkach wątroby, analizując, które materiały wspierają optymalne tempo wzrostu i nie powodują odróżnicowania komórek lub utraty ich dojrzałej funkcji. Ostatecznie wykazała, że ​​materiały syntetyczne mogą wspierać proliferację komórek równie dobrze lub lepiej niż naturalne polimery, takie jak kolagen. Według Langer jej praca miała kluczowe znaczenie dla narodzin inżynierii tkankowej, która dziś jest główną dziedziną obejmującą rozwój tkanek i narządów do gojenia i rekonstrukcji ran. (Dwa przykłady to skóra ofiar poparzeń i pęcherze poddane inżynierii tkankowej). Dała niewiarygodne przemówienia i tak bardzo podekscytowała ludzi.

Makrofagi endometriozy (komórki odporności wielofunkcyjnej) regulują tutaj zapalne sieci odpornościowe poprzez swoje wewnątrzkomórkowe cząsteczki sygnalizacyjne (zabarwione na zielono).

Griffith pomógł również stworzyć dobrze znaną mysz Vacanti, która miała na grzbiecie chrząstkę w kształcie ucha. Projekt był motywowany przez chirurga plastycznego, Joe Uptona, który chciał stworzyć chrząstkę o określonym kształcie do zabiegów rekonstrukcyjnych u dzieci, mówi Griffith. Jej współpracownik z MGH, Charles Vacanti, wykazał, że można hodować chrząstkę, łącząc komórki degradowalnym szwem, ale to były tylko plamki. Wkład Griffitha polegał na wykonaniu porowatego rusztowania w kształcie ucha; rozpuszczał się powoli, gdy tkanka rosła. Projekt naprawdę wystartował, kiedy w dniu, w którym szłam na wesele, wpadłam na doktora Uptona w pensjonacie w Palo Alto. Spędził dwie godziny, przekonując mnie, jak ważne to było, a ja czekałem na długi katolicki ślub, więc marzyłem przez cały czas ceremonii i wymyśliłem, jak to zrobić.

Siła bioinżynierii
Po dołączeniu do wydziału MIT w 1991 roku Griffith kontynuował przełom w inżynierii tkankowej. Mówi, że w dużej mierze skupiła się na tym, jak wziąć biomateriał i wywołać jego interakcję z komórkami w bardzo specyficzny sposób. Odkryła na przykład, że umieszczanie czynników wzrostu bezpośrednio na powierzchni rusztowań polimerowych, zamiast wprowadzania ich w postaci rozpuszczalnej, powoduje lepszy wzrost komórek. Niedawno, we współpracy z chirurgiem ortopedą, wyhodowała komórki szpiku kostnego na rusztowaniu i wykazała, że ​​dodanie zmodyfikowanej formy naskórkowego czynnika wzrostu chroni je przed zapaleniem i wspomaga ich proliferację. Ta praca ma na celu poprawę wyników leczenia pacjentów z poważnymi urazami kości – takimi jak zmiażdżona piszczel – których obecnie leczy się poprzez pobranie kości z biodra. Jest także pionierem wykorzystania druku 3D w zastosowaniach terapeutycznych. Technologia została zastosowana do układów nieorganicznych, takich jak części silników, ale Griffith i współpracownicy opatentowali metody jej wykorzystania w inżynierii tkankowej i dostarczaniu leków. Kierowała mną ogromna potrzeba budowania obiektów z kontrolą na kilku poziomach architektury, mówi. Na przykład, co by było, gdyby rusztowanie kostne można było wydrukować w kształcie szczęki pacjenta? Chciała również dowiedzieć się, jak budować rusztowania do regeneracji wątroby poza ciałem, co jest trudne, biorąc pod uwagę złożoną architekturę narządu.

Unaczynione rusztowanie wątroby wykonane z degradowalnego polimeru na niestandardowej maszynie Griffith pomógł zbudować.

W miarę postępu badań Griffith nabrała przekonania, że ​​MIT potrzebuje nowego działu poświęconego: biologiczny Inżynieria. Chociaż wiele szkół oferuje programy z inżynierii biomedycznej, pomogła prowadzić lobbing na rzecz programu, który skupiałby się na podstawowych biologicznych interakcjach żywych systemów. Ta kampania wydziałowa doprowadziła MIT do zapisania pierwszych absolwentów inżynierii biologicznej pod koniec lat 90. XX wieku. (Douglas Lauffenburger, inżynier i biolog komórkowy, który został zwerbowany do MIT, aby kierować nowym wydziałem, później został mężem Griffitha.) W 2005 r. MIT zaczął oferować studia licencjackie w tej dziedzinie, pierwszy nowy kierunek w Instytucie prawie 40 lat. Ona naprawdę, jak wszyscy, rozpoczęła ten cały program i nadal wykonuje świetną robotę, mówi Langer.

Griffith zdobyła etat w 1998 roku, kiedy rozpoczynał się nowy wydział, a w 2006 roku zdobyła stypendium genialnego Mac… Arthura. Innymi słowy, osiągnęła etap kariery, który pozwolił jej myśleć szeroko o swojej pracy i być może podejmować większe ryzyko. Jej osobista walka z endometriozą trwała nadal, a Keith Isaacson, który był jej chirurgiem i przyjacielem, zachęcił ją do zmierzenia się z chorobą w ramach jej badań. Córka jej siostry, która cierpiała na okropne bóle menstruacyjne, została ostatecznie zdiagnozowana również jako endometrioza. Chociaż Griffith nadal opierała się podkreślaniu jej płci, inni wyraźnie postrzegali ją jako przykład. W 2007 roku została poproszona o udział w panelu na temat kobiet w nauce w bostońskim Muzeum Nauki. Kiedy poprosili mnie, żebym opowiedziała o korzyściach płynących z moich badań dla kobiet, omal nie wydłubałem im oczu, mówi Griffith, który wspomina myślenie: Pracuję nad wątrobą i kośćmi. Każdy je ma. Miała jednak świadomość, że jako kobieta i pacjentka z przewlekłą chorobą miała perspektywę, której wielu jej kolegów nie miało. Podczas tego wydarzenia studentka zapytała, dokąd zmierzają jej badania w ciągu najbliższych kilku lat, i coś właśnie się pojawiło, wspomina. Powiedziałam: „Zamierzam założyć ośrodek zdrowia dla kobiet i studiować endometriozę, a także ściągnąć na nią wszystkich wspaniałych mężczyzn i kobiety z MIT” – mówi. Właśnie to wypaliłem, a potem byłem na haczyku, żeby to zrobić.

Celowanie w endometriozę
W rogu laboratorium Griffitha stoi dziś czerwona lodówka piknikowa, której jej uczniowie używają do transportu próbek tkanki endometrium i płynu z powrotem ze szpitala Newton-Wellesley. Chłodnica ta była dobrze wykorzystywana od 2009 roku, kiedy Griffith pomógł uruchomić Centrum Ginekologii MIT. Gdzie indziej w jej przestronnym laboratorium Building 16 szumiają duże zamrażarki zaopatrzone w te próbki, zebrane od kilkudziesięciu kobiet z endometriozą. Teraz, w ramach jednego dużego projektu, ona i jej koledzy analizują płyn otrzewnowy kobiet z chorobą, gromadząc skarbnicę danych. W lutym zespół odkrył, że u niektórych kobiet z endometriozą poziom grupy 13 molekuł odpornościowych związanych ze stanem zapalnym wydaje się wzrastać razem. Kobiety z tą sygnaturą immunologiczną niekoniecznie miały najbardziej rozległe zmiany; ich choroba nie skupiała się również na konkretnym obszarze, takim jak jajniki, jajowody, nerki czy jelita. Jednak ich choroba bywała szczególnie bolesna i częściej niż inne kobiety miały problemy z płodnością. Te wyniki, opublikowane w Nauka Medycyna Translacyjna w lutym bazowały na kobietach z okolic Bostonu. W maju Griffith i jej zespół przedstawili nową pracę potwierdzającą odkrycia w złożonej grupie obejmującej kobiety z Brazylii.

Element wątroby projektu DARPA na chipie jest oparty na wersji tego chipa wątroby zaprojektowanego przez Griffitha.

Nowe wyniki, którymi podzielili się na Światowym Kongresie Endometriozy w Brazylii, sugerują sposób na stratyfikację pacjentów w oparciu o markery molekularne, mówi Hugh Taylor z Yale. W tej chwili nie wiemy, dlaczego niektórzy pacjenci odczuwają ból, a niektórzy nie, niektórzy mają niepłodność, a inni nie. W chorobach, takich jak rak piersi, lekarze polegają na markerach molekularnych – a także odkryciach chirurgicznych – aby przewidzieć, jak choroba może postępować i jakie będą najskuteczniejsze terapie. Griffith twierdzi, że to samo powinno ostatecznie dotyczyć endometriozy. (W okrutnym skręcie, u niej również zdiagnozowano raka piersi, chociaż teraz nie ma dowodów na tę chorobę.)

Markery, które grupa Griffitha zidentyfikowała dla endometriozy, nadal wymagają dokładniejszej weryfikacji, aby ustalić ich przydatność kliniczną, mówi Taylor. Ale ostatecznie mogą służyć jako podstawa do testu, który można wykonać w gabinecie ginekologa, a nie na sali operacyjnej, i może prowadzić do wcześniejszej diagnozy i leczenia niektórych kobiet. Teoretycznie wcześniejsze leczenie może zatrzymać postęp choroby, zanim doprowadzi do uszkodzeń wewnętrznych lub potencjalnie nieodwracalnych blizn, które mogą powodować bezpłodność. Wielu badaczy pracuje nad mniej inwazyjnymi testami na endometriozę, mówi Taylor, ale odkrycia Griffitha mają największy potencjał.

Jednocześnie Griffith kontynuuje analizę złożonej interakcji innych tkanek i układów narządów. W 2012 r. Agencja Obronnych Zaawansowanych Projektów Badawczych (DARPA) i Narodowe Instytuty Zdrowia wyróżniony grupa z MIT i druga z Harvardu za ponad 30 milionów dolarów na opracowanie mikroskalowego modelu interakcji między 10 różnymi układami narządów, w tym wątrobą, jelitami i płucami. Ten fizjom na chipie, w którym Griffith jest zarówno głównym badaczem, jak i koordynatorem ponad 50 zaangażowanych badaczy, będzie zawierał maleńkie kolekcje komórek zorganizowanych w trójwymiarowe struktury w celu modelowania każdego narządu (chociaż modele niekoniecznie będą naśladować struktury prawdziwych narządów). Dzięki małym rurkom do łączenia różnych struktur i pompom w celu cyrkulacji pożywki hodowlanej platforma zapewni nowy sposób podsłuchiwania rozmów między systemami fizjologicznymi. Pozwoli to naukowcom zbadać, na przykład, w jaki sposób związek, który dostaje się do jelit, przemieszcza się do wątroby i tam jest metabolizowany, może wpływać na inne narządy.

Firmy farmaceutyczne obecnie testują potencjalne leki pod kątem toksyczności w komórkach ludzkich, zanim przejdą do modeli zwierzęcych. Ta platforma oferuje etap pośredni, który może umożliwić im wykrycie skutków ubocznych przed podjęciem testów na zwierzętach, mówi Griffith. Może również oferować wgląd, którego nie dają modele zwierzęce, ponieważ zaangażowane komórki są ludzkie. Prace stanowią próbę zbudowania bardziej wyrafinowanych modeli kultur tkankowych i przetestowania hipotez dotyczących interakcji, gdy metabolity, hormony, czynniki wzrostu i cząsteczki odpornościowe przemieszczają się z jednego organu do drugiego. Mówi, że kiedy masz wyższy poziom złożoności, zawsze możesz ponieść niezamierzone konsekwencje.

Ta mikroobrabiana płytka fluidalna stanowi istotną część układu krążenia w fizjomie DARPA w projekcie chipa; pompuje płyn przez i pomiędzy podsystemami narządów w mikroskali.

W poprzednich pracach Griffith zaprojektował trójwymiarowy chip wątroby , który może być również używany do oceny toksyczności leków i jest obecnie produkowany przez brytyjską firmę o nazwie CN Bio Innowacje . Zmodyfikowana wersja tego chipa służy jako podstawa komponentu wątroby projektu DARPA. Griffith współpracuje również z inżynierem biologicznym z MIT, Ericiem Almem, aby zastosować bogatą mieszankę bakterii w jelitowym komponencie platformy. To pozwoli naukowcom zbadać, w jaki sposób można zwiększyć lub zmniejszyć moc leków, jeśli są one częściowo metabolizowane lub zmieniane przez bakterie jelitowe przed przejściem do wątroby.

Fizjom człowieka na chipie będzie zawierał model endometrium, który dostarczy dalszych informacji na temat normalnego funkcjonowania macicy i tego, co dzieje się nie tak w endometriozie, mówi Griffith. Teresa Woodruff, dyrektor Instytutu Badań nad Zdrowiem Kobiet na Northwestern University, mówi, że w ciele komórki nigdy nie przebywają przez dłuższy czas w swoich własnych mediach. Dodaje, że ten projekt tworzy żywszy i bardziej kinetyczny system, który bardziej przypomina sposób, w jaki komórki doświadczają układu krążenia. Griffith i Woodruff współpracują również w celu stworzenia chipu do modelowania kobiecego układu rozrodczego, w tym jajników i pochwy. W końcu mają nadzieję, że uda im się odtworzyć cykl menstruacyjny na tej platformie, dając dalszy wgląd w choroby.

Ludzki fizjom na chipie łączy wieloletnią pracę Griffith nad wątrobą z jej niedawnym dążeniem do pokonania endometriozy i innych chorób, które nękają kobiety. Twierdzi, że jej praca nie jest postrzegana jako tworzenie różowego getta: Nie chcę, aby endometrioza była problemem kobiet, mówi. Chcę, żeby to był problem z MIT. Ale jej ostatecznym przesłaniem jest także wzmocnienie: chcę pokazać młodym kobietom, że jeśli masz problem, możesz zostać inżynierem i go rozwiązać. Na tym polu możesz uzyskać kontrolę nad problemami, nad którymi w świecie zewnętrznym nie masz kontroli.

ukryć