د. أفيشاي برانسكي، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة PixCell – سلسلة المقابلات

د. أفيشاي برانسكي، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة PixCell، خبير في مجال الميكروفلويديكس، مع خبرة صناعية واسعة في الفيزياء التطبيقية والبرمجيات وهندسة الأنظمة. وهو واحد من المخترعين لتقنية التوجيه الزجاجي Viscoelastic Focusing، وأساليب تحليل الخلايا والكارتج الميكروفلويدي. يحمل د. برانسكي شهادة البكالوريوس في الفيزياء، وشهادة البكالوريوس في هندسة المواد، وشهادة الدكتوراه في الهندسة الحيوية، جميعها من معهد إسرائيل التكنولوجي.

لديها شركة PixCell Medical قصة أصل مثيرة للاهتمام، هل يمكنك أن تفسر كيف تم إنشاء الشركة بعد اكتشاف ظاهرة فيزيائية فريدة عن طريق الخطأ: التوجيه الزجاجي Viscoelastic Focusing (VEF)؟

خلال إكمالي لدرجة الدكتوراه في معهد إسرائيل التكنولوجي، كنت أنا وزميلي نبحث في أجهزة ميكروفلويديكس التي تتدفق فيها خلايا الدم التي تعلق في حلول مختلفة. كنا نتحقق من الخلايا من خلال مجهر أثناء تدفقها، وكما كان متوقعاً، كانت الخلايا موزعة بالتساوي عبر القناة الدقيقة (جزء من جهاز الميكروفلويديكس). خلال بحثنا، قمنا بتجربة حل فريد يتم استخدامه عادة في صناعة التعدين. عندما نظرنا من خلال المجهر، لم نستطع رؤية أي خلايا! كررنا هذا عدة مرات، ولا تزال لا نستطيع رؤية أي خلايا! عند التحقيق进一步، أدركنا أن جميع الخلايا كانت مركزة في مستوى واحد، ومجهرنا لم يكن مركزاً على ذلك المستوى من الخلايا. كان التأثير المركزي الذي اكتشفناه قوياً جداً، على عكس أي شيء رأيناه من قبل، حيث كانت جميع الخلايا معينة بشكل مثالي في مستوى واحد في غضون عشرات النانومترات. كان هذا اختراعنا لاكتشاف التوجيه الزجاجي Viscoelastic Focusing (VEF).

قمنا بالاقتراب من أستاذ في معهد إسرائيل التكنولوجي الذي وضع نظرية تدعم هذا الاكتشاف. استناداً إلى هذا البحث، نشرنا ورقة عن VEF في واحدة من أهم المجلات الفيزيائية – الرسائل الفيزيائية.

أدركت بسرعة أن VEF يمكن أن يكون مفيداً جداً في التطبيقات التي يتم فيها عده أو تحليل الخلايا. تتطلب جميع هذه الطرق تركيز الخلايا لأن الخلية أقرب إلى الموقع المتوقع لها، تكون التحليلات أكثر دقة. التوجيه الحاد الذي يتم الحصول عليه بواسطة VEF يسهل القياسات الدقيقة بالإضافة إلى التحليل القائم على الصور لخصائص الخلايا. وميزة إضافية هي أن VEF يتطلب كمية أقل من المواد الكيميائية مقارنة بمقاييس الخلايا القياسية، مما يجعله فعالاً من حيث التكلفة وسهلاً الاستخدام. كان هذا النقطة التي بدأنا فيها تطوير جهاز HemoScreen لتحليل الدم، الذي تم تصميمه حول VEF بالإضافة إلى تقنيات أخرى براءة اختراع.

يمكن لجهاز HemoScreen جعل اختبار الدم بسيطاً، هل يمكنك أن تفسر المهارات المطلوبة لتشغيل اختبارات الدم وما هي العملية؟

جهاز HemoScreen صغير ومتين وسهل الاستخدام، ولا يتطلب أي مهارة فنية لضبطه أو تشغيله. بالإضافة إلى ذلك، لا يتطلب صيانة أو تعديل. بسبب ذلك، يمكن لأي شخص تعلم كيفية استخدامه بسرعة من خلال قراءة دليل سريع، من الممرضات والقائمين على الرعاية، إلى المريض نفسه.

يتضمن الجهاز عملية بسيطة من ثلاث خطوات:

• يتم اخذ قطرة من الدم من الإصبع وادخالها في كارتج قابل للتصريف الذي يحتوي على جميع المواد الكيميائية المدمجة.
• يتم إدخال الكارتج في جهاز التحليل؛ و
• في غضون 6 دقائق، يتم تسليم نتائج اختبار CBC كامل من الدرجة الخامسة في حل محلية.

تؤدي هذه العملية إلى القضاء على الأخطاء الإجرائية المرتبطة بالمستخدم أو المشغل التي قد تؤثر على جودة نتائج الاختبار بسبب الخطوات التحليلية المسبقة لتحضير العينة. تسليم قراءات دقيقة ل 20 معياراً لعدد الدم القياسي في حل محلية آمنة وسهلة وبسيطة يوفر على المرضى والأطباء والنظم الصحية وقتاً ومالاً كبيرين.

في الولايات المتحدة، تمت الموافقة على جهاز HemoScreen للاستخدام في الحالات الطبية مع تصنيف معقد بشكل معتدل.

ما هي بعض الأمراض التي يمكن لجهاز HemoScreen الكشف عنها؟

يؤدي جهاز HemoScreen أكثر الاختبارات الشائعة، اختبار عدد الدم الكامل (CBC)، الذي يوفر للمهنيين الصحيين صورة شاملة لصحة الشخص. بالإضافة إلى ذلك، يوفر إشارات خلايا غير طبيعية شاملة يمكن أن تعمل كبيوماركرات لمراض مختلفة. تعتبر تحديد الخلايا غير الطبيعية مهمة جداً ولكنها غير متاحة في الحالات الطبية أو حتى في المعامل المركزية الكبيرة.

عندما يتعلق الأمر بتحديد الأمراض مثل اللمفوما، و certain أنواع من ابيض الدم و التهاب شديد، يتم إطلاق خلايا الدم غير الناضجة من النخاع العظمي قبل أن تصل إلى مرحلة النضج. القدرة على إشارة هذه الخلايا غير الناضجة في دم المريض هي اكتشاف مهم جداً ويمكن أن يتم الكشف عنها فقط باستخدام أدوات عالية الجودة. في كثير من الأحيان، لا تستطيع هذه الأدوات الكشف عن جميع الخلايا غير الناضجة، مما يؤدي إلى الحاجة إلى إجراء فحص دم و النظر إلى العينة تحت المجهر. هناك عدد أقل من الأطباء الذين لديهم الخبرة في القيام بذلك.

هنا يأتي دور جهاز HemoScreen. يمكن لتحليل الصور القائم على الذكاء الاصطناعي تحديد الخلايا و إعطاء نتائج دقيقة، مما يمثل تحولاً كبيراً في تحليل الدم السريع. باستخدام هذه التقنية، يمكن للمرضى أن يُخبروا على الفور إذا كانوا يجب أن يذهبوا إلى المستشفى و إجراء اختبارات أكثر تحديداً لتحديد المرض بشكل أسرع من الطرق الحالية.

تتضمن الأمراض الأخرى التي يمكن الكشف عنها من خلال جهاز HemoScreen اختبار CBC تشمل اللمفوما المزمنة (CLL)، العدوى، فقر الدم الشديد و النزيف الداخلي. إضافة الخلايا غير الطبيعية هي مؤشر قوي على أن المريض لديه مشكلة شديدة تحتاج إلى تحليل و تقييم إضافي. بدلاً من تشخيص أمراض محددة، يوفر اختبار جهاز HemoScreen نظرة عامة على صحة المريض و يساعد في الكشف المبكر عن أمراض شديدة. بالإضافة إلى ذلك، يساعد الطبيب في تحديد ما إذا كان يجب وصف المضادات الحيوية أو لا، وهو ما يصبح أكثر أهمية مع زيادة مشكلة مقاومة المضادات الحيوية للبكتيريا.

يمكن لجهاز HemoScreen أيضًا الكشف عن خلايا الدم غير الطبيعية التي قد تشير إلى خلايا سرطانية محتملة. هل يمكنك أن تفسر كيف يمكن استخدام هذا المنتج للكشف عن السرطان في المراحل المبكرة؟

تتطور خلايا الدم في النخاع العظمي وتتطور تدريجياً حتى يتم إطلاقها في مجرى الدم كأحد أنواع الخلايا السبعة الرئيسية. يتم احتساب هذه الخلايا الناضجة كجزء من اختبار CBC القياسي، حيث يخدم تركيزها في الدم لتشخيص حالات مختلفة مثل العدوى و فقر الدم. ومع ذلك، في بعض الأحيان يتم إطلاق الخلايا غير الناضجة التي لم تتطور بعد إلى مجرى الدم المحيطي. وتسمى هذه الخلايا بالخلايا غير الطبيعية وقد تشير إلى مرض خطير.

يعتمد طريقة تحليل جهاز HemoScreen على التصوير الرقمي للخلايا المتدفقة والتي يمكن أن تُعتبر “فحص دم متدفق”. يُستخرج مئات من الميزات من كل خلية على عكس الإشارات 3-4 التي يتم الحصول عليها بواسطة المحللين القياسيين في المعامل المركزية. هذا يسمح للتكنولوجيا بالتمييز بدقة بين جميع أنواع الخلايا، بما في ذلك تلك التي تكون غير طبيعية.

تمت الموافقة على نسخة جهاز HemoScreen من قبل إدارة الأغذية والأدوية على 5 أنواع من الخلايا البيضاء الطبيعية ويمكنه بشكل دقيق إشارة الخلايا غير الطبيعية. ومع ذلك، قامت شركة PixCell مؤخراً بصنع نسخة جديدة تقيس وتخرج أعداد الخلايا غير الطبيعية – وهذا يشير إلى اختراق في التشخيص الدموي حيث يمكن للأطباء الكشف عن أنواع مختلفة من السرطان في مرحلة مبكرة في الرعاية الأولية وليس فقط في المراحل المتأخرة.

يمكن لجهاز HemoScreen عده الخلايا غير الناضجة، مثل الخلايا الحمراء النواة والخلايا النخاعية، والتي تعتبر مهمة جداً للكشف عنها، حتى لو كانت بأعداد صغيرة، لأنها قد تشير إلى أمراض مثل الورم النخاعي والسرطان وسرطان الدم ومرض ليمفوما ومرض دم مزمن يتطلب تدخل فوري.

ما هي واحدة من الأشياء التي تعمل عليها شركة PixCell Medical وهي تشخيص السepsis المبكر. هل يمكنك أن تفسر التحديات الحالية لتشخيص السبسيس المبكر وكيف تعمل شركة PixCell Medical على مواجهة هذا التحدي؟

السبسيس هو مشكلة صحية عالمية. لمكافحة السبسيس، نحتاج إلى أدوات تشخيصية أفضل، واختبارات أسرع، واختبارات أكثر تحديداً. إذا كانت الاختبارات ليست محددة، لا يمكنها التمييز بين السبسيس ومراض أخرى تظهر بشكل مشابه.

تعمل شركة PixCell Medical على مواجهة هذا التحدي من خلال توفير اختبارات سهلة الوصول لمراقبة البiomarkers المرتبطة بالعدوى البكتيرية. بعضها متاح بالفعل مع CBC من 5 أجزاء، مثل عدد الخلايا البيضاء وعدد الخلايا النخاعية، في حين أن البعض الآخر لا يزال قيد التطوير.

كما أن شركة PixCell تضافة مؤشر بيولوجي حديث اكتشاف: عرض العرض النخاعي (MDW) إلى اختبار CBC. وقد أظهر MDW فعالية في الكشف عن السبسيس خلال اللقاء الأول في قسم الطوارئ. جنباً إلى جنب مع WBC، من المتوقع أن يعزز MDW اتخاذ القرارات الطبية خلال إدارة السبسيس المبكر في قسم الطوارئ. كما تم إثبات أن الخلايا النخاعية غير الناضجة، المذكورة أعلاه، هي مؤشر مبكر جيد للسبسيس. بالإضافة إلى ذلك، تعمل شركة PixCell على تطوير اختبارات إضافية لمؤشرات الالتهاب مثل بروتين C-الреакتي وبروتين البروكالسي تونين، والتي يتم استخدامها على نطاق واسع في إدارة علاج السبسيس.

توفير هذه المؤشرات معاً يوفر إشارة أكثر تحديداً لمصدر العدوى ومسار المرض. بالإضافة إلى ذلك، جعل هذه الاختبارات المتقدمة متاحة وتوفير النتائج في الوقت الفعلي سوف يؤدي إلى تحسين كبير في النتائج السريرية للمرضى المصابين بالسبسيس.

كيف يتم استخدام الذكاء الاصطناعي في جهاز HemoScreen للكشف عن الأمراض والسرطان؟

يجمع جهاز HemoScreen بين تقنية التوجيه الزجاجي (VEF) وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي و الرؤية الآلية لتحليل عينة الدم بسرعة. يؤدي VEF إلى تركيز الخلايا في مستوى واحد أثناء تدفقها، مما يسهل تحليلها البصري. ثم تقوم تكنولوجيا الرؤية الآلية بتصوير آلاف الصور من عشرات الآلاف من الخلايا، في الوقت الفعلي، مركزة بشكل مثالي أثناء تدفقها. ثم تقوم خوارزميات الذكاء الاصطناعي بتحليل هذه الصور على الفور. باستخدام معالجة الصور و الخوارزميات و الرؤية الآلية، تقوم التكنولوجيا بتحديد الخلايا و تصنيفها إلى أنواع مختلفة.

باستخدام خوارزميات التعلم الآلي التي يتم تدريبها بواسطة خبراء بشأن عينات دم و أمراض مختلفة، يمكنها تحديد و تصنيف أنواع فرعية من الخلايا التي تختلف أحياناً في دقائق من مريض إلى مريض و من مرض إلى مرض. يتم ذلك بناءً على مورفولوجيا الخلايا و أشكالها و شكل النواة و اللون و خصائص الخلايا الأخرى. بشكل عام، تقوم تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي باستخدام مئات من الميزات المختلفة لكل خلية لتحديد نوع الخلية بسرعة.

ما مدى أهمية الاختبارات التشخيصية اللامركزية في الكشف المبكر عن السرطان و الأمراض المعدية الأخرى؟

الاختبارات التشخيصية اللامركزية حيوية في الكشف المبكر عن السرطان و الأمراض المعدية الأخرى. التكنولوجيا الحالية المستخدمة في المعامل المركزية لهذا الغرض تستخدم تشتت الليزر أو الحاجز الكهربائي، مما يسمح بتحليل عدد قليل من خصائص الخلايا، عادة فقط 3 أو 4 مقارنة بالعديد التي يمكننا تحليلها في بيئة لامركزية.

بالإضافة إلى ذلك، عملية الكشف المبكر عن السرطان و الأمراض المعدية عادة ما يتم إجراؤها من خلال عملية اختبار طويلة و متعبة. يتم اخذ عينات الدم من المريض بعد إحالته من قبل الطبيب، و يتم إرسالها إلى معمل مركزي لتحليلها، و يمكن للمرضى انتظار أيام، حتى أسابيع، لاستلام نتائجهم. توفر الاختبارات اللامركزية الفرصة للطبيب لاختبار مرضاه هناك و ثمين، دون الحاجة إلى مساعدة تقنية. والأهم من ذلك كله؟ يتم استلام النتائج في غضون 6 دقائق، و يمكن للطبيب إحالة مريضه مباشرة إلى الخطوة التالية اللازمة في تشخيصه.

هل هناك أي شيء آخر تود أن تشاركه حول شركة PixCell Medical؟

تفتخر شركة PixCell Medical بإنشاء حل لاختبار CBC بسيط تم البحث عنه لعدة عقود. هذه هي المرة الأولى التي يمكن لجهاز صغير وسهل الاستخدام تقديم نتائج دقيقة ومتاحة بسهولة ويمكن الوصول إليها لأولئك الذين يحتاجون إليها أكثر.

شكراً على المقابلة و لتقديم المعلومات حول العمل الرائع الذي يتم في شركة PixCell Medical.