从钢铁工程到肿瘤工程研究

【字体: 时间:2024年05月13日 来源:MIT

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  Ashutosh Kumar是一名材料科学和工程博士生,也是MathWorks的研究员,他运用自己的兼而不有的技能来研究细菌和癌症之间的关系。

  

Ashutosh Kumar是一位受过传统训练的材料工程师。从小就对制造充满热情,他探索过钢铁设计,研究过合金的应力断裂。

然而,在整个教育过程中,Kumar也被生物和医学所吸引。当他被孟买印度理工学院(IIT)的冶金工程和材料科学专业录取时,这位贾姆谢德布尔人非常兴奋,“有点不满意,因为我不能再学生物学了。”

Kumar现在是麻省理工学院材料科学与工程系的博士候选人和MathWorks研究员,他可以将自己广泛的兴趣融合在一起。他研究了某些细菌的影响,这些细菌被观察到会促进卵巢癌的扩散,并可能降低化疗和免疫治疗的效果。

Kumar说:“一些微生物对感染卵巢癌细胞有亲和力,这可能导致细胞结构的变化,并对细胞进行重新编程,以便在压力条件下生存。这意味着细胞可以迁移到不同的位置,并且可能具有产生化学耐药性的机制。这为开发治疗方法开辟了一条道路,看看我们是否可以开始消除这些变化。”

Kumar的研究结合了微生物学、生物工程、人工智能、大数据和材料科学。利用微生物组测序和人工智能,他旨在确定可能与患者预后不良相关的微生物组变化。最终,他的目标是设计噬菌体病毒来重新编程细菌,使其发挥治疗作用。

在获得印度理工学院孟买分校的学士学位几个月后,Kumar就开始慢慢走向健康科学领域的工作。

他说:“我意识到工程学是如此灵活,它的应用可以扩展到任何领域。”他补充说,他开始研究生物材料是“为了尊重我的学位课程和我的兴趣。”

“我太喜欢它了,所以我决定去读研究生,”他补充道。在麻省理工学院开始他的博士课程,“是一个绝佳的机会,可以转换方向,从事更多跨学科或‘麻省理工学院式’的工作。”

Kumar说,当他刚到麻省理工学院时,他和詹姆斯·梅森·克拉夫生物工程和材料科学教授Angela Belcher就开始讨论微生物组对卵巢癌的影响。“我分享了我对人类健康和生物学的热情,我们开始了头脑风暴,我们意识到,了解许多妇科癌症的需求尚未得到满足。卵巢癌是一种侵袭性癌症,通常在发现时为时已晚,已经扩散。”

2022年,Kumar获得了MathWorks奖学金。该奖学金颁发给工程学院的研究生,最好是那些在研究中使用MATLAB或Simulink(由数学计算机软件公司MathWorks开发)的学生。慈善机构的支持促使Kumar面过渡到健康科学研究领域。

Kumar说:“我们现在所做的工作最初不是由传统来源资助的,MathWorks奖学金给了我们追求这一领域的灵活性。”“它为我提供了学习新技能和提出有关这个话题的问题的机会。MathWorks让我有机会探索自己的兴趣,并帮助我从一名钢铁工程师转变为一名癌症科学家。”

Kumar对细菌和卵巢癌之间关系的研究始于研究小鼠模型中哪些细菌被纳入肿瘤。

“我们开始密切关注细胞结构的变化以及这些变化如何影响癌症的进展,”他说,并补充说MATLAB图像处理有助于他和他的合作者追踪肿瘤转移。

研究小组还使用RNA测序和MATLAB算法来构建细菌的分类。

“一旦我们确定了微生物组的组成,”Kumar说,“我们希望看到微生物组随着癌症的进展如何变化,并确定发生化疗耐药性的患者的变化。”

他说,最近关于卵巢癌可能起源于输卵管的发现是有希望的,因为在癌症扩散到卵巢之前检测癌症相关的生物标志物或病变可能会带来更好的预后。

在继续研究的过程中,Kumar说,他非常感谢贝尔彻“相信我能参与这个项目”。

“她信任我和我对人类健康产生影响的热情——尽管我来自材料工程背景——并自始至终支持我。正是她对接受新挑战的热情使我有可能实现这个想法。她是一位了不起的导师,激励着我继续前进。”

贝尔彻本人也同样被迷住了。

她说:“与Ashutosh在卵巢癌微生物组项目上合作真是太棒了。”“他一直充满激情,致力于寻找非传统的方法来解决这种使人衰弱的疾病。他在寻找这种疾病微环境的早期变化方面的创新可能对卵巢癌的拦截和预防至关重要。我们在很少的初步数据的情况下开始了这个项目,所以他的MathWorks奖学金对项目的启动至关重要。”

Kumar一直积极参与学生会和社区建设活动,她认为让学生在学校里感受到包容和自在是非常重要的,这样他们就可以在学术之外的领域发展。他说,他自己的参与帮助他从工作中抽出了时间。

“科学永远不会停止,总有事情要做,”他说,他解释说,他故意安排时间,社交活动帮助他体验停机时间。“通过校园或宿舍的活动与社区成员接触,有助于在精神上与工作划清界限。”

谈到他从材料科学到癌症研究的不同寻常之路,Kumar认为这是自然而然发生的事情。“我观察到生命是动态的,”他说。“我们认为我们可能做的和我们最终做的从来都不一致。五年前,我不知道自己会在麻省理工学院与如此优秀的科学导师一起工作。”

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