Avishay Bransky, Ph.D., CEO og medstifter af PixCell – Interview Series

Avishay Bransky, Ph.D., CEO og medstifter af PixCell, er ekspert i mikrofluidik, med omfattende industriel erfaring inden for anvendt fysik, software og systemteknik. Han er en af ​​opfinderne af viskoelastisk fokuseringsteknikken, celleanalysemetoder og den mikrofluidbaserede patron. Dr. Bransky har en BA i fysik, B.Sc. i materialeteknik, og en ph.d. i biomedicinsk teknik, alle fra Technion Israel Institute of Technology.

PixCell Medical har en interessant oprindelseshistorie, kan du forklare, hvordan virksomheden blev startet efter ved et uheld opdagede et unikt fysisk fænomen: Viskoelastisk fokusering (VEF)?

Mens jeg færdiggjorde min ph.d.-grad på Technion – Israel Institute of Technology, forskede en kollega og jeg selv i mikrofluidiske apparater, hvori vi flød blodceller, der var suspenderet i forskellige løsninger. Vi inspicerede cellerne gennem et mikroskop, mens de strømmede, og som forventet blev cellerne jævnt spredt over mikrokanalen (en del af den mikrofluidiske enhed). Under vores research eksperimenterede vi med en unik løsning, som typisk bruges i mineindustrien. Da vi kiggede gennem mikroskopet, kunne vi ikke se nogen celler. Vi gentog dette flere gange og kunne stadig ikke se nogen celler! Efter yderligere undersøgelse indså vi, at alle cellerne var fokuseret i et enkelt plan, og vores mikroskop var ikke fokuseret på det celleplan. Den fokuseringseffekt, vi opdagede, var ekstremt stærk, i modsætning til nogen, vi nogensinde havde set, hvor alle cellerne var perfekt justeret i et enkelt plan inden for ti nanometers mellemrum. Dette var vores gennembrud i opdagelsen af ​​viskoelastisk fokusering (VEF).

Vi henvendte os til en professor ved Technion, som udtænkte en teori, der understøttede denne opdagelse. På baggrund af denne forskning har vi udgivet et papir om VEF i et af de mest prestigefyldte fysiktidsskrifter – Physical Review Letters.

Jeg indså hurtigt, at VEF kunne være meget nyttig i applikationer, hvor celler tælles eller analyseres. Disse metoder kræver alle fokusering af celler, fordi jo tættere cellen er på den position, du forventer, desto mere præcis er analysen. Den skarpe fokusering, som VEF opnår, letter meget nøjagtige målinger samt billedbaseret analyse af cellernes karakteristika. En ekstra fordel er, at VEF kræver meget færre reagenser end standard celletællere gør, hvilket gør det omkostningseffektivt og nemt at bruge. Dette var udgangspunktet, da vi begyndte at udvikle HemoScreen hæmatologianalysator, som var designet omkring VEF samt andre patenterede teknologier.

HemoScreen™ gør blodprøvetagning enkel, kan du forklare de nødvendige færdigheder til at udføre blodprøverne, og hvad processen er?

HemoScreen er lille, robust og enkel at bruge, og den kræver ingen tekniske færdigheder at sætte op eller betjene. Desuden kræver det ikke vedligeholdelse eller kalibrering. På grund af dette kan alle hurtigt lære at bruge det ved blot at læse kvikguiden, lige fra sygeplejersker og plejere til patienten selv.

Enheden involverer en simpel tre-trins proces:

• En dråbe blod tages fra en finger og indsættes i engangspatronen, som har alle reagenser indbygget.
• Patronen indsættes i analysatoren; og
• Inden for 6 minutter leveres resultater i laboratoriekvalitet for en fuld 5-delt differentiel CBC-test.

Denne proces eliminerer operatør- eller brugerrelaterede procedurefejl, der kan kompromittere testresultatkvaliteten på grund af de præanalytiske trin i prøveforberedelsen. At levere nøjagtige aflæsninger af 20 standardblodtællingsparametre i en sikker, nem og enkel point-of-care løsning sparer patienter, klinikere og sundhedssystemer betydelig tid og omkostninger.

I USA er HemoScreen godkendt til point-of-care (POC) brug med en CLIA moderat-kompleks vurdering.

Hvad er nogle af de sygdomme, som HemoScreen™ opdager?

HemoScreen udfører den mest almindelige blodprøve, den komplette blodtælling (CBC), som giver sundhedspersonalet et samlet billede af en persons helbred. Derudover giver det omfattende unormal cellemarkering, som kan tjene som biomarkører for forskellige patologier. Unormal celleidentifikation er så vigtig, men den er ikke tilgængelig på plejestedet eller ofte endda i store, centraliserede laboratorier.

Når det kommer til at identificere sygdomme som lymfom, visse typer leukæmi og alvorlig inflammation, frigives for tidlige blodceller fra knoglemarven, før de når deres modne tilstand. Evnen til at markere sådanne umodne celler i en patients blod er et meget vigtigt fund og kan kun opdages med instrumenter af højeste kvalitet. Ofte kan disse instrumenter ikke detektere alle umodne celler, hvilket resulterer i behovet for at foretage en blodudstrygning og se på prøven under et mikroskop. Der er færre og færre patologer med ekspertise til at gøre dette.

Det er her, HemoScreen kommer ind i billedet. Vores AI-drevne billedanalyse kan, baseret på tusindvis af prøver fra forskellige patologier, identificere cellerne og give et nøjagtigt fund, hvilket repræsenterer en enorm transformation i hurtig blodanalyse. Ved hjælp af denne teknologi kan patienter med det samme få at vide, om de skal tage på hospitalet og udføre mere specifikke tests for at nulstille en patologi væsentligt tidligere end med de nuværende testmetoder.

Andre lidelser, der kan identificeres gennem HemoScreens CBC, omfatter kroniske lymfomer (CLL), infektion, svær anæmi og indre blødninger. Tilføjelsen af ​​unormale celler er en stærk indikator for, at patienten har et alvorligt problem, som skal analyseres og vurderes yderligere. I stedet for at diagnosticere specifikke sygdomme giver HemoScreens test et generelt overblik over patientens helbred og hjælper med tidlig opdagelse af alvorlige patologier. Desuden hjælper det lægen med at afgøre, om der skal ordineres antibiotika eller ej, hvilket bliver vigtigere med det stigende problem med antibiotikaresistens.

HemoScreen™ kan også detektere unormale blodceller, hvilket kan indikere potentielle kræftceller. Kan du uddybe, hvordan dette produkt kan bruges til at opdage kræft tidligt?

Blodceller udvikler sig i knoglemarven, der gradvist udvikler sig, indtil de frigives til blodbanen som en af ​​de vigtigste 7 typer celler. Disse modne celler tælles som en del af standardtesten for fuldstændig blodtælling (CBC), da deres koncentration i blodet tjener til at diagnosticere forskellige tilstande såsom infektion og anæmi. Men lejlighedsvis frigives umodne celler, som endnu ikke har udviklet sig til deres modne tilstand, for tidligt fra knoglemarven til den perifere blodstrøm. Disse celler omtales som unormale celler og kan være tegn på en alvorlig sundhedssygdom.

HemoScreen-analysemetoden er baseret på digital billeddannelse af strømmende celler, der kan opfattes som en "flydende blodudstrygning". Den udtrækker hundredvis af funktioner fra hver celle i modsætning til de 3-4 signaler, der opnås af standardanalysatorer i centraliserede laboratorier. Dette gør det muligt for teknologien at skelne nøjagtigt mellem alle typer celler, inklusive dem, der er unormale.

Den FDA-godkendte version af HemoScreen specificerer de 5 typer normale hvide blodlegemer og markerer nøjagtigt for unormale celler. PixCell er dog for nylig kommet med en nyere version, der måler og udlæser antallet af unormale celler - dette betyder et gennembrud inden for hæmatologisk diagnostik, da læger ville være i stand til at opdage forskellige typer kræft på et tidligere tidspunkt i primærplejen og ikke gå glip af disse kritiske sager, der kræver øjeblikkelig indgriben.

HemoScreen kan tælle umodne granulocytter, nukleerede RBC og blastceller, som er ekstremt vigtige at opdage, selv ved meget lave tal, da de kan indikere myelomer, leukæmier, lymfomer og kroniske blodsygdomme, der kræver øjeblikkelig indgriben.

En af de ting, PixCell Medical arbejder på, er tidlig sepsis-diagnose. Kan du forklare de aktuelle udfordringer bag tidlig diagnose af sepsis, og hvordan PixCell Medical tackler denne udfordring?

Sepsis er et globalt sundhedsproblem. For at bekæmpe sepsis kræver vi bedre diagnostiske værktøjer, hurtigere test og mere specifikke analyser. Hvis testen ikke er specifik, kan den ikke skelne mellem sepsis og andre tilstande, der ligner hinanden.

PixCell Medical tackler denne udfordring ved at levere meget tilgængelige tests for specifikke biomarkører, der er relateret til bakterielle infektioner. Nogle er allerede tilgængelige med den 5-delte differentielle CBC, såsom det absolutte neutrofiltal (ANC) og antal hvide blodlegemer (WBC), mens andre stadig er under udvikling.

PixCell tilføjer også en nyligt opdaget biomarkør: monocytfordelingsbredde (MDW) til CBC-testen. MDW har vist sig at være effektiv til sepsis-detektion under den første skadestue. Sammen med WBC forudsiges MDW yderligere at forbedre den medicinske beslutningstagning under tidlig sepsisbehandling på skadestuen. Umodne granulocytter, nævnt ovenfor, har også vist sig at være en god tidlig markør for sepsis. Derudover udvikler PixCell yderligere assays for inflammationsmarkører såsom C-reaktivt protein (CRP) og procalcitonin (PCT), der i vid udstrækning anvendes til behandling af sepsis.

Kombinationen af ​​disse markører giver en meget mere specifik indikation af kilden til infektionen og sygdomsforløbet. Desuden vil det at gøre disse avancerede assays tilgængelige og give resultater i realtid føre til væsentligt forbedret klinisk resultat for septiske patienter.

Hvordan bruges kunstig intelligens i HemoScreen™ til både sygdoms- og cancerdetektion?

HemoScreen kombinerer viskoelastisk fokuseringsteknologi (VEF) med patenteret kunstig intelligens (AI) teknologi og maskinsyn for hurtigt at analysere en blodprøve. VEF får cellerne til at fokusere i et enkeltlagsplan, mens de flyder, hvilket letter deres optiske analyse. Vores maskinsynsteknologi fanger derefter tusindvis af billeder af titusindvis af celler i realtid, perfekt fokuseret, mens de flyder. Vores AI-algoritmer analyserer derefter disse billeder i farten. Ved hjælp af billedbehandling, algoritmer og maskinsyn identificerer teknologien cellerne og klassificerer dem derefter i forskellige typer.

Ved at bruge maskinlæringsalgoritmer, der er trænet af menneskelige eksperter baseret på mange forskellige blodprøver og patologier, kan den identificere og klassificere forskellige undertyper af celler, der nogle gange adskiller sig i nuancer fra forskellige patienter og patologier. Dette er alt sammen gjort baseret på cellernes morfologier, former, kerneform, farve og andre celleegenskaber. Alt i alt udnytter vores AI-teknologi hundredvis af forskellige funktioner i hver celle for hurtigt at kunne bestemme, hvilken type celle det er.

Hvor vigtig er decentraliseret diagnostisk testning, når det kommer til succesfuld diagnosticering af kræft og andre infektionssygdomme tidligt?

Decentraliseret diagnostisk testning er afgørende, når det kommer til succesfuld diagnosticering af kræft og andre infektionssygdomme tidligt. Nuværende teknologier, der bruges i centraliserede laboratorier til dette formål, bruger laserspredning eller elektrisk impedans, som muliggør analyse af meget få egenskaber af cellen, normalt kun omkring tre eller fire sammenlignet med de hundredvis, vores teknologi kan analysere i et punkt-af- pleje indstilling.

Derudover udføres processen med succesfuld diagnosticering af kræft og andre infektionssygdomme normalt via en lang og kedelig testproces. Blodprøver tages fra patienten efter lægens henvisning, sendes til et centraliseret laboratorium for at blive testet, og derefter kan patienter vente dage, endda uger, på at modtage deres resultater. Decentral diagnostik giver læger mulighed for at teste deres patienter der og da, på deres eget kontor, uden teknisk assistance. Og den vigtigste del? Resultater modtages inden for seks minutter, og lægen kan henvise deres patient direkte til det næste nødvendige trin i deres diagnose.

Er der andet, du gerne vil dele om PixCell Medical?

PixCell Medical er stolte over at have skabt en løsning til en simpel CBC-test, som har været søgt i flere årtier. Det er første gang, at et miniature, letanvendeligt instrument kan give så nøjagtige resultater, der er let tilgængelige og tilgængelige for dem, der har mest brug for det.

Tak for interviewet og for at fortælle os om det fantastiske arbejde, der sker kl PixCell Medical.