الطباعة ثلاثية البعد للأعضاء.. كيف تتم وهل في وسع المريض تحمل كلفتها؟

دبي ، الإمارات العربية المتحدة (CNN) – ماذا لو تمكن الأطباء من طباعة كلية باستخدام خلايا من المريض ، بدلاً من الاضطرار إلى العثور على متبرع مطابق ، بينما يأمل أن لا يرفض جسم المتلقي الكلية المزروعة من المتبرع؟

وفقًا لـ Jennifer Lewis ، الأستاذة في معهد Wyss للهندسة المستوحاة بيولوجيًا في جامعة هارفارد ، يمكن أن يصبح هذا ممكنًا في غضون عقد من الزمن ، بفضل الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد للأعضاء.

الطباعة الحيوية للأعضاء هي استخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد للجمع بين أنواع متعددة من الخلايا وعوامل النمو والمواد الحيوية ، وتكديس طبقة تلو الأخرى لإنشاء أعضاء صناعية حيوية تحاكي تمامًا نظيراتها الطبيعية ، وفقًا لدراسة أجريت عام 2019.

أوضح لويس أن هذا النوع من الطب التجديدي لا يزال في مرحلة التطوير ، وأن القوة الدافعة وراء هذا الابتكار هي “حاجة إنسانية حقيقية”.

في الولايات المتحدة ، يوجد 106.800 رجل وامرأة وطفل على قائمة انتظار الزرع الوطنية اعتبارًا من 8 مارس 2023 ، وفقًا لإدارة الموارد والخدمات الصحية.

ومع ذلك ، فإن المتبرعين الأحياء لا يقدمون سوى حوالي 6000 عضو سنويًا في المتوسط ​​، وهناك حوالي 8000 متبرع يحتضر كل عام يوفرون ما معدله 3.5 من الأعضاء.

والسبب في هذا التناقض هو أن هناك “مجموعة من الأشخاص تعرضوا لأحداث صحية كارثية ، لكن أعضائهم ليست عالية الجودة بما يكفي للتبرع بها ، أو أنهم ليسوا على قائمة المتبرعين بالأعضاء. في الواقع ، من الصعب العثور على تطابق جيد ”حتى لا يرفض المريض العضو المزروع. بحسب لويس.

ويشير الدكتور أنتوني أتالا ، مدير معهد ويك فورست للطب التجديدي ، إلى أنه في حين أن المتبرعين الأحياء يعدون خيارًا ، فإن “العمل على شخص لا يحتاج إليه” يمثل مخاطرة كبيرة.

“لذا فإن المتبرعين الأحياء ليسوا عادة الطريقة المفضلة لأنك تأخذ عضوًا بعيدًا عن شخص آخر قد يحتاج إليه ، خاصة الآن بعد أن تقدمنا ​​في السن.”

كان أتالا وزملاؤه مسؤولين عن زراعة المثانة البشرية يدويًا في المختبر في عام 2006 ، وزرعوا عضوًا داخليًا معقدًا لأول مرة أنقذ حياة ثلاثة أطفال زرعوا المثانة.

وفقًا لإدارة الموارد والخدمات الصحية ، يموت 17 شخصًا كل يوم أثناء انتظار عملية زرع الأعضاء.

تقول الوكالة إنه كل 10 دقائق ، يتم إضافة شخص آخر إلى قائمة الانتظار.

احتاج أكثر من 90٪ من الأشخاص المدرجين في قائمة الزرع في عام 2021 إلى كلية.

هناك حوالي مليون شخص حول العالم يحتاجون إلى كلية. قال لويس: “لديهم فشل كلوي في نهاية المرحلة ، وعليهم أن يخضعوا لغسيل الكلى”.

وتابع: “بمجرد أن يبدأ المريض غسيل الكلى ، يكون أمامه 5 سنوات ليعيشها ، وفي كل عام يرتفع معدل الوفيات بنسبة 15 بالمائة”. غسيل الكلى صعب جدا على الجسم. هذا حافز لمواجهة هذا التحدي الضخم المتمثل في طباعة الأعضاء. “

طباعة العضو

لبدء عملية الطباعة الحيوية للعضو ، يبدأ الأطباء عادةً بخلايا المريض نفسه.

وقال أتالا إنهم يأخذون خزعة بإبرة صغيرة من أحد الأعضاء ، أو يقومون بإجراء طفيف التوغل حيث يأخذون قطعة صغيرة من الأنسجة ، “أقل من نصف حجم طابع بريدي”.

وتابع: “بفصل هذه القطعة الصغيرة من النسيج يمكننا فصل الخلايا عن بعضها البعض وتنميتها وتوسيعها خارج الجسم”.

يحدث هذا النمو داخل حاضنة معقمة أو مفاعل حيوي ، أي وعاء مضغوط من الفولاذ المقاوم للصدأ يساعد الخلايا على البقاء على قيد الحياة. يتلقون المغذيات – تسمى “الوسائط” ، ويطعمها الأطباء كل 24 ساعة ، لأن الخلايا لها عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها.

وأشار أتالا إلى أن كل نوع من الخلايا له وسائط مختلفة ، وأن الحاضنة أو المفاعل الحيوي تعمل كجهاز يشبه الفرن يحاكي درجة الحرارة الداخلية والأكسجين في جسم الإنسان.

قال أتالا: ثم نخلطه مع مادة هلامية تشبه الصمغ ، موضحين أن كل عضو في الجسم يحتوي على خلايا والصمغ الذي يربطها ببعضها البعض.

رأى لويس أن هذا الصمغ هو لقب أتالا للحبر الحيوي ، وهو مزيج قابل للطباعة من الخلايا الحية ، والجزيئات الغنية بالماء تسمى الهلاميات المائية ، والوسائط وعوامل النمو التي تساعد الخلايا على الاستمرار في التكاثر.

تحاكي الهلاميات المائية المصفوفة خارج الخلية جسم الإنسان ، وتحتوي على مواد تشمل البروتينات والكولاجين وحمض الهيالورونيك.

لاحظ لويس أن المواد الحيوية شائعة الاستخدام يجب أن تكون غير سامة وقابلة للتحلل الحيوي ومتوافقة حيويًا لتجنب الاستجابة المناعية السلبية.

يعد الكولاجين والجيلاتين من أكثر المواد الحيوية شيوعًا المستخدمة في الطباعة الحيوية للأنسجة أو الأعضاء.

عملية الطباعة

يقوم الأطباء بتحميل كل رابط بيولوجي – اعتمادًا على عدد أنواع الخلايا التي يريدون طباعتها – في غرفة الطباعة ، “باستخدام رأس الطباعة والفوهة لبثق الحبر ، وبناء طبقة المادة بطبقة”.

أوضح أتالا أن إنشاء أنسجة ذات خصائص محددة يتم تمكينه بواسطة طابعات مبرمجة باستخدام بيانات تصوير المريض من الأشعة السينية أو المسح الضوئي.

تعتمد المدة التي تستغرقها عملية الطباعة على العديد من العوامل ، بما في ذلك العضو أو الأنسجة التي تتم طباعتها ، والدقة ، وعدد رؤوس الطباعة المطلوبة ، ولكنها تستغرق عادةً ما بين بضع ساعات وعدة ساعات.

قال أتالا إن كامل وقت التحول من الخزعة إلى الزرع يستغرق حوالي أربعة إلى ستة أسابيع.

قال لويس إن التحدي النهائي هو “جعل الأعضاء تعمل بالطريقة التي ينبغي لها” ، وهذا هو الهدف.

وأضافت: “تمامًا كما لو كنت ستأخذ عضوًا من متبرع ، عليك على الفور إدخال هذا العضو في مفاعل حيوي والبدء في ريه ، وإلا ستموت الخلايا”.

نضح العضو يعني إمداد السوائل ، عادة بالدم أو بدائل الدم ، عن طريق تدويرها عبر الأوعية الدموية أو القنوات الأخرى.

عندما تصبح الطباعة الحيوية للأعضاء خيارًا ، لا ينبغي أن تكون القدرة على تحمل التكاليف مشكلة للمرضى ومقدمي الرعاية لهم.

التكاليف المرتبطة بفشل الأعضاء باهظة للغاية. يقول أتالا إن مجرد إبقاء المريض على غسيل الكلى يكلف أكثر من ربع مليون دولار سنويًا ، “لذلك فإن إنشاء عضو يمكنك زرعه في المريض أقل تكلفة بكثير”.

بلغ متوسط ​​تكلفة زراعة الكلى 442،500 دولار في عام 2020 ، وفقًا لبحث نشرته الجمعية الأمريكية لأمراض الكلى ، بينما تباع الطابعات ثلاثية الأبعاد بحوالي بضعة آلاف من الدولارات إلى ما يزيد عن 100000 دولار ، اعتمادًا على مدى تعقيدها.

على الرغم من توفر طابعات منخفضة التكلفة ، إلا أن الأجزاء باهظة الثمن من الطباعة الحيوية قد تشمل الحفاظ على بنوك خلايا المريض ، وزراعة الخلايا ، والتعامل مع المواد البيولوجية بأمان.

وأكد لويس أن بعض التكاليف الرئيسية لزراعة الأعضاء الحالية هي “إزالة العضو من المتبرع ، وتكاليف النقل ، ثم بالطبع الجراحة التي يمر بها المتلقي ، ثم الرعاية اللاحقة والمراقبة”.