बायोटेक
ARPA-H ऑन-डिमांड ऑर्गन प्रिंटिंग के लिए $176M पुश के साथ समर्थन करता है
ऑर्गन की कमी और ऑन-डिमांड बायोप्रिंटिंग के लिए मामला
ऑर्गन दान एक प्रमुख चिकित्सा उपकरण है जो लाखों लोगों को जीवित रखने में मदद करता है, जिसमें लगभग 50,000 प्रत्यारोपण प्रति वर्ष सिर्फ यूएसए में किए जाते हैं। फिर भी, ऑर्गन की आपूर्ति मांग को संतुष्ट करने के लिए पर्याप्त नहीं है, जिसमें यूएसए में प्रतिदिन 13 लोग ऑर्गन प्रत्यारोपण की प्रतीक्षा में मर जाते हैं और 103,000 से अधिक लोग राष्ट्रीय प्रतीक्षा सूची में हैं।
इस कमी को आंशिक रूप से अधिक ऑर्गन दान से कम किया जा सकता है, जो अभी भी एक महत्वपूर्ण नीति फोकस बना हुआ है। हालांकि, एक संगत दाता खोजना अक्सर दाताओं की समग्र कमी के रूप में एक चुनौती होती है।
आदर्श रूप से, किसी भी ऑर्गन को मांग पर “उत्पादित” करने की क्षमता एक श्रेष्ठ समाधान प्रदान करेगी। लेकिन यह अभी भी संगतता की समस्या को दूर नहीं करेगी, या अस्वीकृति को रोकने के लिए दवाओं की आवश्यकता को दूर नहीं करेगी। प्रत्यारोपित ऑर्गन अक्सर मूल की तुलना में एक छोटी आयु की अवधि के साथ आते हैं।
“यहां तक कि जब रोगी प्रत्यारोपण प्राप्त करते हैं, तो ऑर्गन आमतौर पर केवल 15-23 वर्ष तक रहते हैं और अस्वीकृति को रोकने के लिए जीवन भर दवाओं की आवश्यकता होती है, जो महंगी होती हैं और गंभीर स्वास्थ्य समस्याएं पैदा कर सकती हैं।”
वर्तमान स्थिति भी परिणामों में एक तीव्र असमानता की ओर ले जाती है। भौगोलिक दूरी और विशिष्ट रक्त प्रकार मेल खाने की आवश्यकता जैसे कारकों के कारण, ग्रामीण आबादी और अल्पसंख्यक समूहों को महत्वपूर्ण बाधाओं का सामना करना पड़ता है। इन असमानताओं पर डेटा ठोस है:
- प्रतीक्षा सूची प्रतिनिधित्व: जबकि ब्लैक अमेरिकी लगभग 28% प्रत्यारोपण प्रतीक्षा सूची बनाते हैं, उन्हें 2024 में केवल लगभग 23% प्रत्यारोपण प्राप्त हुए।
- प्रत्यारोपण विसंगति: इसके विपरीत, श्वेत अमेरिकी लगभग 39% प्रतीक्षा सूची बनाते हैं लेकिन लगभग 49% सभी प्रत्यारोपण प्राप्त करते हैं।
- दाता उपलब्धता: जैविक मेल खाने के लिए अक्सर समान जातीय पृष्ठभूमि के दाताओं की आवश्यकता होती है, लेकिन दान दरें व्यापक रूप से भिन्न होती हैं। श्वेत व्यक्तियों ने 2024 में लगभग 67% सभी दाताओं के लिए खाता बनाया, जबकि ब्लैक और 15% हिस्पैनिक व्यक्तियों के लिए लगभग 13%।
किसी भी रोगी में प्रत्यारोपित किए जा सकने वाले ऑन-डिमांड ऑर्गन जो जनसांख्यिकी की परवाह किए बिना होंगे, इस प्रणाली में एक बड़ा समतावादी होगा।
यह सटीक लक्ष्य है एक श्रृंखला पुरस्कार द्वारा अनुदानित, एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी फॉर हेल्थ (ARPA-H) द्वारा, एक एजेंसी के भीतर संयुक्त राज्य अमेरिका स्वास्थ्य और मानव सेवा विभाग (HHS)। ARPA-H 2022 में $1 बिलियन के कांग्रेसी अनुदान के साथ बनाया गया था और राष्ट्रपति जो बाइडेन द्वारा कानून में हस्ताक्षर किए गए थे।
“सार्वभौमिक रूप से मेल खाने वाले ऑर्गन विकसित करना प्रत्यारोपण के इतिहास में पहले से कभी नहीं किया गया है। एक सटीक मेल खाने वाले, कार्यात्मक मानव ऑर्गन को प्रिंट करना प्रत्यारोपण चिकित्सा में संभव क्या है उसे मौलिक रूप से बदल देगा और अनगिनत जीवन बचाएगा।”
इसका व्यक्तिगत रीजेनरेटिव इम्यूनोकॉम्पेटेंट नैनोटेक्नोलॉजी टिश्यू (PRINT) कार्यक्रम ऑर्गन प्रिंटिंग प्रौद्योगिकी के विकास को प्रोत्साहित करने के लिए है जिसमें प्रतिरक्षा-दमनकारी दवाओं की आवश्यकता नहीं होती है।
“लक्ष्य एक रोगी की अपनी कोशिकाओं या एक बायोबैंक से कोशिकाओं का उपयोग करके जल्दी से – घंटों के भीतर – प्रतिरक्षा-मेल्ड प्रतिस्थापन ऑर्गन, जैसे कि गुर्दे, हृदय और यकृत उत्पादन करना है।”
3D बायोप्रिंटिंग क्या है और ऑर्गन क्यों कठिन हैं
3D प्रिंटिंग, या ऐडिटिव मैन्युफैक्चरिंग, अब एक अपेक्षाकृत परिचित प्रौद्योगिकी है। यह प्लास्टिक फिलामेंट्स से शुरू हुआ और अब कई सामग्रियों के साथ व्यावहारिक हो रहा है, जिसमें धातुएं भी शामिल हैं। अगला मोर्चा जैविक ऊतकों को प्रिंट करना है।
व्यक्तिगत रूप से कोशिकाओं को जोड़कर, जटिल 3D लेआउट और कई परतों में, 3D बायोप्रिंटिंग ऑर्गन की आवश्यकता के आकार और बनावट को पुन: उत्पन्न कर सकती है। पहले सफल प्रूफ-ऑफ-кон्सेप्ट में से एक 2016 में वेक फॉरेस्ट यूनिवर्सिटी में किया गया था, जिसमें एक कार्यात्मक और व्यवहार्य 3D-प्रिंटेड कान था। (आप वेक फॉरेस्ट यूनिवर्सिटी पेज पर बायोप्रिंटिंग के बारे में और पढ़ सकते हैं, जो कि ARPA-H फंडिंग के लाभार्थियों में से एक है।)
बायोप्रिंटिंग बाजार, जो अभी तक मुख्य रूप से निचे उपयोग के मामलों और शोध तक सीमित है, पहले से ही एक $2.91B बाजार (2025 में) है और 2034 तक 12.54% CAGR से बढ़ने की उम्मीद है।
विचार यह है कि या तो एक रोगी की अपनी कोशिकाओं से ऑर्गन का उत्पादन करें जो प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के सभी जोखिम को दूर करता है, या एक बायोबैंक से कोशिकाओं का उपयोग करें जो समान परिणाम प्राप्त करने के लिए संशोधित किया जाता है। प्रौद्योगिकी ने हाल ही में अच्छी प्रगति की है, जिसमें बायोप्रिंटिंग के लिए अल्ट्रासाउंड का उपयोग, मधुमेह उपचार के लिए अग्न्याशय द्वीपों का बायोप्रिंटिंग, और 3D प्रिंटेड त्वचा का निर्माण शामिल है और त्वचा ग्राफ्ट।
ARPA-H का PRINT कार्यक्रम समझाया गया
विवरण
कार्यक्रम का लक्ष्य अब तक एक दुर्लभ लक्ष्य हासिल करना है: 3D प्रिंट एक मानव-आकार का ऑर्गन, जिसमें सभी कोशिकाएं, रक्त वाहिकाएं और ऊतक सामग्री होती हैं जो इसे एक हृदय के रूप में कार्य करने की अनुमति देती हैं, रक्त को फिल्टर करती हैं और यकृत के रूप में चयापचय को बनाए रखती हैं।
कार्यक्रम की सफलता, जो अभी तक तीन प्रमुख ऑर्गनों पर केंद्रित है, बाद में अग्न्याशय और फेफड़ों तक विस्तारित की जा सकती है। PRINT कार्यक्रम कुल $176.8 मिलियन तक है जो 5 वर्षों में है। विवरण और भुगतान के समय का निर्धारण प्रत्येक चयनित शोध टीम द्वारा आक्रामक और त्वरित मील के पत्थर को पूरा करने पर निर्भर करेगा।
कार्यक्रम 2024 में लॉन्च किया गया था, जिसमें तीन तकनीकी क्षेत्रों पर केंद्रित शोधकर्ताओं से प्रस्तावों की आवश्यकता थी:
- सर्वोत्तम कोशिका स्रोत (स्रोतों) से सभी आवश्यक ऑर्गन कोशिका प्रकार उत्पन्न करें।
- ऑर्गन कोशिका प्रकारों का बड़े पैमाने पर निर्माण।
- ऑर्गन जैव-निर्माण और इन विवो परीक्षण।
जनवरी 2026 में, यह कार्यक्रम के लिए चयनित शोध टीमों की घोषणा की।
किसे मिला ARPA-H PRINT फंडिंग
| संस्थान | लक्ष्य ऑर्गन | पुरस्कार आकार | प्राथमिक लक्ष्य | समयसीमा |
|---|---|---|---|---|
| कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय | यकृत | $28.5M | अस्थायी प्रतिरक्षा-मौन यकृत समर्थन | ~5 वर्ष |
| वेक फॉरेस्ट यूनिवर्सिटी | गुर्दा | अनुशंसित | वैस्कुलराइज्ड रेनल टिश्यू ऑगमेंटेशन | प्रीक्लिनिकल → क्लिनिकल |
| वाईस संस्थान (हार्वर्ड) | यकृत | अनुशंसित | सार्वभौमिक स्टेम-सेल यकृत टिश्यू | ~5 वर्ष |
| यूसी सैन डिएगो | यकृत | ~$25M | अल्ट्रा-फास्ट वॉल्यूमेट्रिक बायोप्रिंटिंग | ~5 वर्ष |
| यूटी साउथवेस्टर्न | यकृत | ~$25M | पूर्ण-कार्य प्रत्यारोपण यकृत | ~5 वर्ष |
कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय
पिट्सबर्ग स्थित विश्वविद्यालय एक लागत-प्रभावी प्रतिरक्षा-मौन बायोप्रिंटेड यकृत बनाने का लक्ष्य रखता है जो पांच वर्षों में पहले-मानव परीक्षण के लिए तैयार है, लिवर इम्यूनोकॉम्पेटेंट वोल्यूमेट्रिक इंजीनियरिंग नामक परियोजना के तहत।
यह परियोजना के लिए ARPA-H से $28.5M प्राप्त करेगा।
इंजीनियर्ड यकृत शुरू में तीव्र यकृत विफलता को संबोधित करने के लिए उत्पादित किए जाएंगे, जिसका दीर्घकालिक लक्ष्य सभी यकृत विफलता को संबोधित करना है।
“यकृत जो हम बना रहे हैं वह लगभग दो से चार सप्ताह तक चलेगा। यह रोगियों को अपने स्वयं के यकृत को पुन: उत्पन्न करने के लिए समय देगा, और फिर, उन्हें यकृत प्रत्यारोपण की आवश्यकता नहीं होगी, जो अन्य रोगियों के लिए यकृत को मुक्त कर देगा।”
– एडम फेनबर्ग, प्रोफेसर ऑफ बायोमेडिकल इंजीनियरिंग कार्नेगी मेलन
वेक फॉरेस्ट यूनिवर्सिटी
विंस्टन-सैलेम, एनसी में स्थित विश्वविद्यालय, गुर्दे की बीमारी से पीड़ित रोगियों में गुर्दे के कार्य को बढ़ाने के लिए नैदानिक ग्रेड वैस्कुलराइज्ड रेनल टिश्यू का उत्पादन करना चाहेगा।
यह परियोजना प्रीक्लिनिकल परीक्षणों और व्यावसायीकरण की योजना के विकास के साथ-साथ काम करेगी। इस तरह, तकनीक न केवल चिकित्सकीय रूप से अच्छा प्रदर्शन करेगी, बल्कि आर्थिक दृष्टिकोण से भी व्यवहार्य होगी, जो “राष्ट्र की बढ़ती दाता ऑर्गन की कमी के लिए एक लागत-प्रभावी समाधान” प्रदान करेगी।
वाईस संस्थान
बोस्टन में स्थित हार्वर्ड रिसर्च संस्थान वयस्क स्टेम कोशिकाओं से सार्वभौमिक, नैदानिक स्तर का यकृत टिश्यू विकसित करेगा।
लुईस लैब ने एक और तरीका बनाया है, जिसे SWIFT (सैक्रिफिशियल राइटिंग इंटू फंक्शनल टिश्यू) कहा जाता है, जिसमें सैकड़ों हजारों स्टेम-सेल व्युत्पन्न समूहों को एक घने, जीवित मैट्रिक्स में केंद्रित किया जाता है जो ऑर्गन-बिल्डिंग ब्लॉक्स (ओबीबी) को ऑर्गन के लिए मिलीमीटर प्रति मिलियन कोशिकाओं की संख्या में रखता है।
पर्याप्त वैस्कुलराइजेशन (रक्त वाहिका विकास) पर ध्यान केंद्रित करते हुए, शोध टीम को उम्मीद है कि उनकी प्रौद्योगिकी यकृत डिसफंक्शन वाले सभी प्रकार के रोगियों को लाभान्वित कर सकती है।
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो
विश्वविद्यालय स्टेम कोशिकाओं का उपयोग करके यकृत को प्रिंट करेगा जो स्थानीय फर्म एलेल बायोटेक्नोलॉजी द्वारा उत्पादित की जाती हैं। यह परियोजना के लिए ARPA-H से लगभग $25M प्राप्त करेगा।
यकृत व्यक्ति की विशिष्ट शरीर विज्ञान और शारीरिक विज्ञान के अनुसार तैयार किया जाएगा, दाता टिश्यू या प्रतिरक्षा-दमनकारी की आवश्यकता के बिना। यह आदर्श रूप से 3D प्रिंटेड ऑर्गन के दीर्घकालिक कार्य और एकीकरण की गारंटी देगा।
“हमारे और अन्य लोगों के बीच अंतर यह है कि हम पूरे पृष्ठ को एक ही समय में प्रिंट करते हैं, और यह वास्तव में 10,000 गुना तेज है।”
– शाओचेन चेन, प्रोफेसर यूनिवर्सिटी के जैकब्स स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में
मानव परीक्षण पांच वर्षों में अपेक्षित हैं यदि सब कुछ योजना के अनुसार होता है।
टेक्सास साउथवेस्टर्न मेडिकल सेंटर
डलास स्थित विश्वविद्यालय यकृत विफलता वाले रोगियों में पूर्ण कार्य प्रदान करने में सक्षम प्रत्यारोपण के लिए तैयार यकृत के विकास के लिए लगभग $25M प्राप्त करेगा।
कार्यक्रम को वास्कुलराइज्ड इम्यूनोकॉम्पेटेंट टिश्यू अल्टरनेटिव लिवर (विटल) कहा जाता है।
“यूटीएसडब्ल्यू में एक मजबूत ठोस ऑर्गन प्रत्यारोपण कार्यक्रम है जिसने हाल ही में अपना 1,000वां यकृत प्रत्यारोपण मनाया। यह परियोजना रोगी देखभाल में उन्नति के लिए जैव चिकित्सा नवाचार के माध्यम से एक साहसिक कदम का प्रतिनिधित्व करती है। यह इंजीनियर, चिकित्सक और वैज्ञानिकों को खोज को वास्तविक दुनिया के समाधानों में बदलने के लिए एक साथ लाता है, जो एक भविष्य को आकार देता है जहां कार्यात्मक ऑर्गन प्रिंटिंग वास्तविकता बन जाती है।”
– डॉ. सैमुअल अचिलेफू, पीएच.डी., बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के उद्घाटन अध्यक्ष
इसका अर्थ है न केवल चयापचय के दृष्टिकोण से एक कार्यात्मक अंग, बल्कि रक्त प्रवाह को बहाल करने के लिए रक्त वाहिकाओं को पुन: जोड़ना और तरल परिवहन के लिए पित्त नली प्रणाली की स्थापना करना।
क्यों ARPA-H ऑर्गन प्रिंटिंग की समयसीमा को तेज कर सकता है
3D-प्रिंटिंग ऑर्गन एक ऐसा विचार है जो धीरे-धीरे व्यावहारिक नैदानिक अनुप्रयोगों में अपना रास्ता बना रहा है। यह इसलिए है क्योंकि ऑर्गन जैसी जटिल चीजों को पुन: बनाना – जो सैकड़ों अरबों कोशिकाओं से बना होता है जिसमें कई जटिल उप-प्रकार होते हैं – विवरण को मास्टर करने की आवश्यकता होती है जो अक्सर खराब समझे जाते हैं।
एक ऑर्गन को खुद से डिजाइन करना एक जेट इंजन को ज्ञात भागों से इकट्ठा करने के समान है, बिना यह जानते हुए कि इंजन वास्तव में कैसे काम करता है। सौभाग्य से, जीवित कोशिकाएं, विशेष रूप से स्टेम कोशिकाएं, स्वयं एक पूर्ण ऑर्गन में संगठित होने के लिए डिज़ाइन की जाती हैं, जो शोधकर्ताओं की मदद करती हैं।
ARPA-H द्वारा इस विषय में अचानक धन का प्रवाह समयसीमा को तेज करने में मदद कर सकता है ताकि हमें मुद्रण योग्य ऑर्गन देखना शुरू हो जाए जो सामान्य दान किए गए ऑर्गन से बेहतर हो सकते हैं।
3D बायोप्रिंटिंग और पुनर्योजी चिकित्सा में निवेश
यूनाइटेड थेराप्यूटिक्स
(UTHR )
यूनाइटेड थेराप्यूटिक्स की बायोप्रिंटिंग में एक लंबा इतिहास है, जिसमें 2017 में 3D सिस्टम्स कॉर्पोरेशन के साथ साझेदारी स्थापित करना शामिल है।
कंपनी दुर्लभ बीमारियों (इंटरस्टिशियल फेफड़े की बीमारी – आईएलडी, फेफड़े की धमनी उच्च रक्तचाप – पीएएच, और न्यूरोब्लास्टोमा) और अंत-चरण फेफड़े की बीमारियों पर केंद्रित है।
इसका अर्थ है कि जबकि 3D बायोप्रिंटिंग कंपनी के भविष्य के लिए महत्वपूर्ण है, यह एक पारंपरिक जैव प्रौद्योगिकी कंपनी भी है। इससे कंपनी को $1.6B से अधिक का TTM (ट्रेलिंग ट्वेल्व मंथ्स) ऑपरेटिंग कैश फ्लो और नवाचार को वित्तपोषित करने के लिए एक ठोस कैश रिजर्व मिलता है, जो मौजूदा शेयरधारकों के लिए अत्यधिक जलन के जोखिम के बिना।
कंपनी की आय 2020 के दशक में लगातार बढ़ी है, जो काफी हद तक अपनी बिक्री से बढ़ी है टीवासो, यू.एस. में सबसे अधिक निर्धारित प्रोस्टासाइक्लिन (फेफड़े की धमनी उच्च रक्तचाप – पीएएच के इलाज के लिए), जो 2025 में वर्ष-दर-वर्ष 10% बढ़ा।
बायोप्रिंटिंग में, कंपनी अभी भी अनुसंधान और विकास चरण में है, जिसमें फेफड़े के प्रत्यारोपण के लिए अपना सबसे उन्नत उत्पाद है, और विकल्प के रूप में गुर्दे और यकृत भी विकास में हैं।
ऑर्गन के बाहर, कंपनी का अनुसंधान और विकास कार्यक्रम मुख्य रूप से टायवासो के अनुप्रयोगों का विस्तार करने पर केंद्रित है, जिससे इसकी बिक्री बढ़े।
इसलिए, जब 3D प्रिंटिंग को बहुत अधिक ध्यान और अनुसंधान बजट मिल रहा है, तो इस क्षेत्र में एक शुरुआती बढ़त वाली कंपनियां, जैसे कि यूनाइटेड थेराप्यूटिक्स, जो पहले से ही नैदानिक परीक्षणों की शुरुआत कर रही हैं, एक स्पष्ट लाभ हो सकता है, जिसके बाद कई दशकों तक प्रौद्योगिकी का व्यावसायीकरण और सुधार हो सकता है (और संबंधित नवीनीकरण या नए पेटेंट)।
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