وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة في مجال الصحة تدعم طباعة الأعضاء حسب الطلب باستثمار قدره 176 مليون دولار

نقص الأعضاء وضرورة الطباعة الحيوية عند الطلب

تُعدّ عمليات التبرع بالأعضاء أداة طبية أساسية تُنقذ حياة ملايين الأشخاص، حيث تُجرى قرابة 50,000 ألف عملية زرع أعضاء سنويًا في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها. ومع ذلك، فإنّ المعروض من الأعضاء لا يكفي لتلبية الطلب، إذ يموت 13 شخصًا يوميًا في الولايات المتحدة الأمريكية أثناء انتظارهم لعملية زرع أعضاء، ويوجد أكثر من 103,000 آلاف شخص على قائمة الانتظار الوطنية.

يمكن التخفيف جزئياً من هذا النقص من خلال زيادة التبرع بالأعضاء، والذي لا يزال يمثل محوراً أساسياً في السياسات. ومع ذلك، فإن إيجاد متبرع متوافق غالباً ما يمثل تحدياً لا يقل صعوبة عن النقص العام في المتبرعين.

من الناحية المثالية، ستوفر القدرة على إنتاج أي عضو عند الطلب حلاً أفضل. لكن هذا لن يحل مشكلة التوافق، أو الحاجة إلى تناول أدوية مثبطة للمناعة، والتي تُضعف جهاز المناعة. كما أن الأعضاء المزروعة عادةً ما يكون عمرها أقصر من عمر العضو الأصلي.

"حتى عندما يخضع المرضى لعملية زرع، فإن الأعضاء عادة ما تدوم لمدة 15-23 عامًا فقط وتتطلب تناول الأدوية مدى الحياة لمنع الرفض، وهي أدوية باهظة الثمن ويمكن أن تسبب مشاكل صحية خطيرة."

يؤدي الوضع الراهن أيضاً إلى تفاوت صارخ في النتائج. فبسبب عوامل مثل البُعد الجغرافي والحاجة إلى تطابق فصائل الدم، يواجه سكان المناطق الريفية والأقليات عقبات أكبر بكثير. والبيانات المتعلقة بهذه الفوارق ملموسة:

• تمثيل قائمة الانتظار: بينما يشكل الأمريكيون السود ما يقارب 28% من قائمة انتظار زراعة الأعضاء، لم يحصلوا إلا على حوالي 23% من عمليات الزرع في عام 2024.
• التفاوت في عمليات زراعة الأعضاء: في المقابل، شكل الأمريكيون البيض ما يقرب من 39% من قائمة الانتظار لكنه تلقى ما يقرب من 49% من بين جميع عمليات الزرع.
• توفر المتبرع: غالباً ما يتطلب التوافق البيولوجي متبرعين من خلفيات عرقية متشابهة، ومع ذلك تختلف معدلات التبرع اختلافاً كبيراً. شكل الأفراد البيض ما يقارب 67% من بين جميع المتبرعين في عام 2024، مقارنة بحوالي 13% للسود و 15% للأفراد من أصول إسبانية.

إن توفير الأعضاء عند الطلب والتي يمكن زرعها في أي مريض بغض النظر عن خصائصه الديموغرافية سيكون بمثابة عامل مساواة هائل في هذا النظام.

هذا هو الهدف المحدد لـ سلسلة من الجوائز مُنحت من قبل وكالة مشاريع البحوث المتقدمة للصحة (ARPA-Hوكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للصحة (ARPA-H)، وهي وكالة تابعة لوزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية (HHS). تأسست الوكالة عام 2022 بميزانية قدرها مليار دولار أمريكي خصصها الكونغرس، ووقعها الرئيس جو بايدن لتصبح قانوناً نافذاً.

"لم يسبق من قبل في تاريخ زراعة الأعضاء أن تم تطوير أعضاء متطابقة عالميًا. إن طباعة عضو بشري وظيفي ومتطابق بدقة سيغير بشكل جذري ما هو ممكن في طب زراعة الأعضاء وسينقذ حياة عدد لا يحصى من الناس."

– أليسيا جاكسون، دكتوراه، مدير ARPA-H

نسيجها المناعي التجديدي المخصص بتقنية النانو (طباعةيهدف البرنامج إلى تشجيع تطوير تقنية طباعة الأعضاء التي لا تتطلب أدوية مثبطة للمناعة.

"الهدف هو استخدام خلايا المريض نفسه أو خلايا من بنك حيوي لإنتاج أعضاء بديلة متوافقة مناعياً بسرعة - في غضون ساعات - مثل الكلى والقلوب والكبد."

ما هي الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد؟ ولماذا تُعتبر الأعضاء صلبة؟

أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد، أو التصنيع بالإضافة، تقنية مألوفة نسبياً. بدأت باستخدام خيوط البلاستيك، وأصبحت الآن قابلة للتطبيق مع العديد من المواد، بما في ذلك المعادن. أما المرحلة التالية فهي طباعة الأنسجة العضوية.

من خلال إضافة الخلايا بشكل فردي، ضمن تصميمات ثلاثية الأبعاد معقدة وطبقات متعددة، تستطيع الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد محاكاة الشكل والملمس الدقيقين اللذين تتطلبهما الأعضاء. وقد أُجريت إحدى أولى التجارب الناجحة لإثبات صحة هذا المفهوم في جامعة ويك فورست عام 2016، حيث تم إنتاج أذن مطبوعة ثلاثية الأبعاد وظيفية وقابلة للاستخدام. (يمكنكم قراءة المزيد عن الطباعة الحيوية على صفحة جامعة ويك فورست هذه، وهي إحدى الجهات المستفيدة من تمويل ARPA-H.)

إن سوق الطباعة الحيوية، الذي يقتصر في الوقت الحالي في الغالب على حالات استخدام متخصصة وأبحاث أكاديمية، هو بالفعل سوق بقيمة 2.91 مليار دولار (في عام 2025) ومن المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 12.54٪ حتى عام 2034.

الفكرة هي إما إنتاج أعضاء من خلايا المريض نفسه، مما يزيل كل خطر للتفاعل المناعي، أو استخدام خلايا من بنك حيوي معدلة لتحقيق النتيجة نفسها. وقد أحرزت هذه التقنية تقدماً جيداً مؤخراً، بما في ذلك استخدام الموجات فوق الصوتية للطباعة الحيوية الموجهة, الطباعة الحيوية لجزر البنكرياس لعلاج مرض السكريو إنشاء جلد مطبوع ثلاثي الأبعاد لتجارب المختبر و ترقيع الجلد.

شرح برنامج الطباعة التابع لوكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة في هيوستن (ARPA-H)

نظرة عامة

يهدف البرنامج إلى تحقيق ما كان حتى الآن هدفًا صعب المنال: طباعة عضو بحجم الإنسان بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، مع جميع الخلايا والأوعية الدموية ومواد الأنسجة التي تسمح له بالعمل كقلب، وتصفية الدم وإنتاج البول ككلية، والحفاظ على عملية التمثيل الغذائي ككبد.

في حال نجاح البرنامج، الذي يركز حاليًا على هذه الأعضاء الثلاثة الرئيسية، يمكن توسيعه لاحقًا ليشمل البنكرياس والرئتين. تبلغ ميزانية برنامج PRINT الإجمالية 176.8 مليون دولار أمريكي على مدى خمس سنوات. وستعتمد تفاصيل وتوقيت الدفعات على تحقيق كل فريق بحثي مختار لمعايير طموحة ومُعجّلة.

تم إطلاق البرنامج في عام 2024، مما يتطلب مقترحات من الباحثين تركز على ثلاثة مجالات تقنية:

• قم بتوليد جميع أنواع خلايا الأعضاء الضرورية من أفضل مصادر الخلايا.
• إنتاج أنواع خلايا الأعضاء على نطاق واسع.
• تصنيع الأعضاء الحيوية وإجراء الاختبارات الحيوية التي تُمكّن من الحصول على ترخيص دواء جديد.

وفي يناير 2026، أعلنت عن فرق البحث المختارة للبرنامج.

من حصل على تمويل برنامج ARPA-H PRINT؟

جامعة كارنيجي ميلون

الجامعة التي تتخذ من بيتسبرغ مقراً لها يهدف المشروع إلى إنشاء كبد مطبوع حيويًا فعال من حيث التكلفة وصامت مناعيًا وجاهز للتجارب الأولى على البشر في غضون خمس سنوات، وذلك في إطار مشروع يسمى LIVE، أو هندسة الكبد الحجمية ذات الكفاءة المناعية.

ستحصل على 28.5 مليون دولار من وكالة مشاريع البحوث المتقدمة في هيوستن (ARPA-H) لهذا المشروع.

سيتم إنتاج الكبد المعدلة وراثيًا في البداية لمعالجة حالات الفشل الكبدي الحاد، بهدف طويل الأمد يتمثل في معالجة جميع حالات الفشل الكبدي.

"سيستمر الكبد الذي نقوم بإنشائه لمدة تتراوح بين أسبوعين وأربعة أسابيع. سيمنح ذلك المرضى الوقت الكافي لكي يتجدد كبدهم، وبعد ذلك لن يحتاجوا إلى زراعة كبد، مما يتيح استخدام تلك الأكباد لمرضى آخرين."

– آدم فاينبرغ، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في جامعة كارنيجي ميلون

جامعة ويك فوريست

ستسعى الجامعة الواقعة في وينستون-سالم بولاية كارولاينا الشمالية إلى إنتاج أنسجة كلوية وعائية ذات جودة سريرية لتعزيز وظائف الكلى لدى المرضى الذين يعانون من أمراض الكلى.

سيعمل هذا المشروع بالتوازي مع التجارب ما قبل السريرية ووضع خطة للتسويق. وبهذه الطريقة، لن تقتصر فعالية التقنية على الجانب الطبي فحسب، بل ستكون مجدية اقتصادياً أيضاً، مما يوفر "حلاً فعالاً من حيث التكلفة لنقص الأعضاء المتبرع بها المتزايد في البلاد".

معهد ويس

يقع معهد هارفارد للأبحاث في بوسطن.، سيتم تطوير أنسجة كبدية عالمية على نطاق سريري من الخلايا الجذعية البالغة.

ابتكر مختبر لويس طريقة أخرى تسمى سويفت (الكتابة التضحوية في الأنسجة الوظيفية)، حيث يتم تركيز مئات الآلاف من التجمعات المشتقة من الخلايا الجذعية في مصفوفة كثيفة حية من وحدات بناء الأعضاء (OBBs) تحتوي على حوالي 200 مليون خلية لكل ملليلتر.

مع التركيز على التوعية الدموية الكافية (تطور الأوعية الدموية)، يأمل فريق البحث أن تفيد تقنيتهم ​​جميع أنواع المرضى الذين يعانون من خلل في وظائف الكبد.

جامعة كاليفورنيا، سان دييغو

ستقوم الجامعة بطباعة أكباد باستخدام الخلايا الجذعية التي تنتجها شركة محلية التكنولوجيا الحيوية للأليلاتوستتلقى حوالي 25 مليون دولار من وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة في هيوستن (ARPA-H) لهذه المهمة.

سيتم تصميم الكبد خصيصًا ليتناسب مع التشريح والوظائف الفسيولوجية الفريدة لكل فرد، دون الحاجة إلى أنسجة متبرع أو مثبطات للمناعة. ومن المفترض أن يضمن ذلك استمرار عمل الأعضاء المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على المدى الطويل وتكاملها مع الجسم.

"الفرق بيننا وبين الآخرين الذين يقومون بالطباعة بالبثق هو أننا نطبع الصفحة بأكملها في نفس الوقت، وهذا أسرع بعشرة آلاف مرة مما يفعلونه."

– شاو تشن، أستاذ في كلية جاكوبس للهندسة بالجامعة

من المتوقع إجراء التجارب السريرية على البشر في غضون خمس سنوات إذا سارت الأمور وفقًا للخطة.

جامعة تكساس المركز الطبي الجنوبي الغربي

ستحصل الجامعة التي تتخذ من دالاس مقراً لها على ما يقارب 25 مليون دولار لتطوير كبد جاهز للزراعة قادر على توفير وظائف كاملة للمرضى الذين يعانون من فشل كبدي. يُطلق على البرنامج اسم "الأنسجة المناعية الوعائية كبديل للكبد" (VITAL).

"تتمتع جامعة تكساس ساوث وسترن ببرنامج قوي لزراعة الأعضاء الصلبة، وقد احتفلت مؤخرًا بإجراء عملية زراعة الكبد رقم 1,000. يُمثل هذا المشروع خطوة جريئة نحو تطوير رعاية المرضى من خلال الابتكار الطبي الحيوي. فهو يجمع بين المهندسين والأطباء والعلماء لتحويل الاكتشافات إلى حلول عملية، مما يُساهم في رسم مستقبل تُصبح فيه طباعة الأعضاء الوظيفية حقيقة واقعة."

– الدكتور صموئيل أشيلفو، الحاصل على درجة الدكتوراه، الرئيس الافتتاحي لقسم الهندسة الطبية الحيوية

وهذا يعني ليس فقط وجود عضو وظيفي من الناحية الأيضية، ولكن أيضًا إعادة توصيل الأوعية الدموية لاستعادة تدفق الدم وإنشاء نظام القناة الصفراوية لنقل السوائل.

لماذا يمكن لـ ARPA-H تسريع الجداول الزمنية لطباعة الأعضاء

لطالما كانت فكرة طباعة الأعضاء ثلاثية الأبعاد رائجة، لكنها لا تزال تشق طريقها ببطء نحو التطبيقات السريرية العملية. ويعود ذلك إلى أن إعادة بناء شيء معقد كالأعضاء -المكونة من مئات المليارات من الخلايا ذات الأنواع الفرعية المعقدة الكثيرة- يتطلب إتقان تفاصيل غالباً ما تكون غير مفهومة جيداً.

إن تصميم عضو من الصفر يشبه تجميع محرك نفاث من أجزاء معروفة دون فهم دقيق لكيفية عمله. ولحسن الحظ، فإن الخلايا الحية، وخاصة الخلايا الجذعية، مصممة لتنظيم نفسها ذاتيًا لتكوين عضو كامل، مما يساعد الباحثين.

من شأن التدفق المفاجئ للأموال من قبل وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة في مجال الصحة (ARPA-H) إلى هذا الموضوع أن يساعد في تسريع الجدول الزمني لبدء رؤية أعضاء قابلة للطباعة قد تكون أفضل من الأعضاء المتبرع بها المعتادة.

الاستثمار في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد والطب التجديدي

العلاجات المتحدة

تتمتع شركة يونايتد ثيرابيوتكس بتاريخ طويل كشركة رائدة في مجال الطباعة الحيوية، حيث أقامت شراكة مع شركة ثري دي سيستمز. (DDD ) تناول هذا الموضوع منذ عام 2017.

تركز الشركة على الأمراض النادرة (مرض الرئة الخلالي، وارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي، والورم الأرومي العصبي) وأمراض الرئة في مراحلها النهائية.

هذا يعني أيضاً أنه على الرغم من أهمية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لمستقبل الشركة، إلا أنها في الوقت نفسه شركة تقنية حيوية تقليدية. وهذا يمنح الشركة تدفقاً نقدياً تشغيلياً يزيد عن 1.6 مليار دولار أمريكي خلال الاثني عشر شهراً الماضية، واحتياطياً نقدياً قوياً يُمكّنها من مواصلة تمويل الابتكار دون المخاطرة بتخفيف حصص المساهمين الحاليين بشكل مفرط.

ارتفعت إيرادات الشركة بشكل مطرد في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، ويعود الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى نمو مبيعاتها من تيفاسو، وهو أكثر أنواع البروستاسيكلين وصفاً في الولايات المتحدة (لعلاج ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي - PAH)، والذي لا يزال ينمو بنسبة 10٪ على أساس سنوي في عام 2025.

في مجال الطباعة الحيوية، لا تزال الشركة في مرحلة البحث والتطوير، حيث أن منتجها الأكثر تقدماً هو لزراعة الرئة، كما يجري تطوير بدائل للكلى والكبد أيضاً.

وباستثناء الأعضاء، يركز جدول البحث والتطوير للشركة في الغالب على توسيع تطبيقات تيفاسو لزيادة مبيعاتها.

لذا، مع ازدياد الاهتمام بميزانية البحث في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد، قد تتمتع شركات مثل يونايتد ثيرابيوتكس، التي تتمتع بسبق في هذا المجال وبدأت بالفعل التجارب السريرية، بميزة واضحة في تسويق شكل مبكر من هذه التقنية، ومن المرجح أن يتبع ذلك عدة عقود من التحسينات (وما يرتبط بها من تجديد أو تجديد براءات اختراع جديدة).

آخر أخبار وتطورات أسهم شركة يونايتد ثيرابيوتكس (UTHR)