बायोटेक
नई तकनीक कार्यात्मक मस्तिष्क ऊतक की 3D प्रिंटिंग को संभव बनाती है
3D प्रिंटिंग अंग
3D प्रिंटिंग, या एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग, विनिर्माण के तरीके को चुपचाप क्रांतिकारी बना रही है, जिसमें अब सैकड़ों सामग्री 3D प्रिंटिंग के लिए उपलब्ध हैं। हालांकि, शायद सबसे रोमांचक सामग्री निर्माण के लिए नहीं बल्कि चिकित्सा उद्देश्यों के लिए है: जैविक ऊतक।
बायोप्रिंटिंग शायद एक दिन वास्तविक रूप से मानव हृदय, यकृत, या फेफड़े को मांग पर 3D प्रिंट करने में सक्षम बना सकती है, जो प्रत्यारोपण के लिए तैयार हो। यह वह विषय है जिसे हमने अपने लेख “ऑर्गन्स ऑन डिमांड: बेस्ट 3D बायोप्रिंटिंग स्टॉक्स” में खोजा था।
A new level in bioprinting has been achieved by a research team परUniversity of Wisconsin–Madison, Su‑Chun Zhang द्वारा नेतृत्व, न्यूरोसाइंस और न्यूरोलॉजी के प्रोफेसर. उन्होंने मस्तिष्क ऊतक को 3D प्रिंट करने में सफलता प्राप्त की जो सामान्य मस्तिष्क ऊतक की तरह बढ़ सकता है और कार्य कर सकता है। यह वास्तव में क्रांतिकारी है और अब तक के सभी पिछले प्रयासों की तुलना में बहुत बेहतर परिणाम है।
ऑप्टिमाइज़्ड बायो-इंक
इस वैज्ञानिक प्रगति की कुंजी बायोप्रिंटिंग की सामान्य तकनीक को न्यूरॉनों की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित करना थी।
आमतौर पर, बायोप्रिंटिंग कोशिकाओं को एक-दूसरे के ऊपर लंबवत जोड़ती है, कुछ जटिल स्कैफ़ोल्डिंग सामग्री का उपयोग करके। इसके बजाय, ज़ांग की टीम ने क्षैतिज डिज़ाइन अपनाया, और पहले उपयोग किए गए की तुलना में बहुत नरम बायो-इंक जेल का उपयोग किया।
नरम जेल न्यूरॉनों को वास्तविक मस्तिष्क की तरह एक-दूसरे के साथ बढ़ने और संपर्क करने की अनुमति देती है। अपेक्षाकृत पतली जेल बेहतर ऑक्सीजन प्रवेश भी संभव बनाती है, और पतले रूप से विकसित ऊतक जेल से पोषक तत्वों को पूरी तरह अवशोषित कर सकता है।
स्रोत: Cell Stem Cell
समग्र रूप से, यह एक ऐसा ऊतक बनाता है जो किसी भी मौजूदा मॉडल की तुलना में वास्तविक मस्तिष्क ऊतक के बहुत अधिक समान है। न केवल ऊतक अधिक जुड़े हुए हैं, बल्कि न्यूरॉनों के लिए एक-दूसरे के साथ सामान्य रूप से संवाद करना संभव है, साथ ही समर्थन कोशिकाओं को भी ऊतक में जोड़ा जा सकता है। ये समर्थन कोशिकाएँ न्यूरॉन/तंत्रिका गतिविधि में शामिल नहीं होतीं, लेकिन सक्रिय न्यूरॉनों को कार्यात्मक और स्वस्थ रखने में मुख्य भूमिका निभाती हैं।
एक नया शोध उपकरण
वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले सेरेब्रल ऑर्गेनॉइड्स की तुलना में, ये 3D प्रिंटेड मस्तिष्क ऊतक बहुत अधिक यथार्थवादी हैं और यह समझने में मददगार हैं कि वास्तविक मस्तिष्क कैसे काम करता है।
स्रोत: Broad Institute
मॉडल मस्तिष्क ऊतक की संरचना को पूरी तरह नियंत्रित करके, शोधकर्ता इस तकनीक का उपयोग करके अल्जाइमर रोग, डाउन सिंड्रोम आदि से पीड़ित मस्तिष्कों की यथार्थवादी प्रतिकृतियां बना सकते हैं।
“क्योंकि हम डिज़ाइन के अनुसार ऊतक को प्रिंट कर सकते हैं, हमारे पास एक परिभाषित प्रणाली होगी जिससे हम देख सकें कि हमारा मानव मस्तिष्क नेटवर्क कैसे काम करता है। हम बहुत विशिष्ट रूप से देख सकते हैं कि न्यूरॉन किन परिस्थितियों में एक-दूसरे से कैसे संवाद करते हैं, क्योंकि हम ठीक वही प्रिंट कर सकते हैं जो हम चाहते हैं।”
चूंकि मस्तिष्क एक नेटवर्क में कार्य करता है, उच्च स्तर की अंतर्संबद्धता मौलिक शोध की प्रगति में महत्वपूर्ण होगी।
इस नई प्रिंटिंग तकनीक की सबसे बड़ी बात यह है कि इसके लिए कोई नया उपकरण आवश्यक नहीं है। इसे एक बेंचटॉप वाणिज्यिक 3D प्रिंटर से किया जा सकता है, और न्यूरॉनों का विश्लेषण सामान्य विधियों जैसे माइक्रोस्कोप इमेजिंग और इलेक्ट्रोड्स के साथ किया जा सकता है, जो पहले से ही न्यूरोलॉजी लैबों में सामान्य हैं।
बायोप्रिंटिंग स्टॉक्स
1. BICO Group AB
प्रोफेसर ज़ांग की टीम ने अपने मस्तिष्क ऊतक बायोप्रिंटिंग के लिए एक Cellink प्रिंटर का उपयोग किया।
2021 में, Cellink का नाम बदलकर BICO Group रखा गया, जो 2019 में Cytena और 2020 में Scienion के अधिग्रहण के बाद हुआ। Cellink अभी भी व्यवसाय के बायोप्रिंटिंग भाग का ब्रांड नाम है।
Bioprinting ने Q3 2023 में $16M की बिक्री का प्रतिनिधित्व किया, साथ ही $28M बायोसायंसेज़ और $12M बायोऑटोमेशन में।
स्रोत: BICO Group AB
क्षेत्र में अकेला नहीं होने के बावजूद, Cellink स्पष्ट रूप से एक बहुत उन्नत बायोप्रिंटिंग उपकरण निर्माता है। इन मशीनों का उपयोग करके प्रोफेसर ज़ांग की उपलब्धि दर्शाती है कि उनका न्यूरोलॉजी शोध में क्या संभावनाएँ हैं, जो अभी तक बायोप्रिंटिंग का अधिक उपयोग नहीं करता।
दीर्घकाल में, बायोप्रिंटिंग कंपनियों का विकास शोधकर्ताओं को उपकरण प्रदान करने से लेकर फार्मास्यूटिकल कंपनियों के बायोप्रिंटिंग उपचारों को रोगियों तक पहुंचाने वाले आपूर्तिकर्ता बनने की ओर हो सकता है। इससे उपयोग में बायोप्रिंटरों की संख्या और, अधिक महत्वपूर्ण रूप से, हर महीने बेचे जाने वाले उपभोग्य पदार्थों की मात्रा पूरी तरह बदल जाएगी।
यह वही प्रक्रिया है जो अन्य बायोलैब उपकरण निर्माताओं के साथ हुई, जिसमें जीनोम सीक्वेंसिंग मशीनें PacBio (PACB) और Illumina (ILMN) शामिल हैं, जो अंततः अपनी आय का 80% उपभोग्य पदार्थों की आवर्ती बिक्री से प्राप्त करती हैं।
2. Organovo
(ONVO )
Organovo की स्वामित्व वाली तकनीक 3D-प्रिंटेड मानव ऊतकों का उपयोग करके वास्तविक मानव ऊतकों के प्रमुख पहलुओं जैसे संरचना, वास्तुशिल्प, कार्य और रोग को अनुकरण करती है।
यह नई चिकित्सीय संभावनाओं वाले अणुओं को खोजने के लिए उपयोग किया गया। 3D ऊतक मॉडल में संभावित अणुओं को पहले सत्यापित करके, कंपनी आशा करती है कि क्लिनिकल ट्रायल में विफलताओं के जोखिम को कम किया जा सके, क्योंकि मानव पर किसी भी परीक्षण से पहले एक अधिक यथार्थवादी इन-विट्रो सेलुलर मॉडल उपलब्ध है।
Organovo की पाइपलाइन इन्फ्लेमेटरी बाउल डिसीज़ (IFD) और यकृत फाइब्रोसिस पर केंद्रित है, जिसमें एक कार्यक्रम क्लिनिकल ट्रायल के चरण 2/3 में और एक चरण 1 में है। चरण 2a POC परिणाम 2H 2025 में अपेक्षित हैं।
स्रोत: Organovo
2022 में संयुक्त राज्य में अल्सरेटिव कोलाइटिस, जो IFD का एक रूप है, के 2.1 मिलियन केस और विश्व स्तर पर 13 मिलियन केस थे, जो $6.6 बिलियन बाजार का प्रतिनिधित्व करता है। यह 2032 तक 6% CAGR पर बढ़ने की उम्मीद है, जिससे बाजार $12 बिलियन तक पहुँच जाएगा।
चूंकि Organovo ध्रुवीकृत एपिथीलियम और इंटरस्टिशियल लेयर के साथ आंतरिक ऊतक का यथार्थवादी सिमुलेशन उपयोग करता है, इसलिए संभावना है कि उनके पास इन-विट्रो में यह अच्छी प्रतिनिधित्व है कि उनका दवा रोगी में कैसे कार्य करेगी।
स्रोत: Organovo
यह Organovo को उन निवेशकों के लिए एक रोचक स्टॉक बनाता है जो बायोप्रिंटिंग के शुरुआती चरणों और इसे बायोटेक कंपनियों के लिए नई थैरेपी खोजने के मॉडल के रूप में उपयोग करने से लाभ उठाना चाहते हैं।
