Avishay Bransky, Ph.D., CEO und Co-Founder von PixCell – Interview-Serie

Avishay Bransky, Ph.D., CEO und Co-Founder von PixCell, ist ein Experte im Bereich Mikrofluidik, mit umfangreicher industrieller Erfahrung in angewandter Physik, Software- und Systemtechnik. Er ist einer der Erfinder der Technik des viskoelastischen Fokus (Viscoelastic Focusing), der Methode zur Zellanalyse und der mikrofluidischen Kartusche. Dr. Bransky hat einen Bachelor-Abschluss in Physik, einen Bachelor-Abschluss in Materialtechnik und einen Ph.D. in Biomedizinischer Technik, alle von der Technion Israel Institute of Technology.

PixCell Medical hat eine interessante Entstehungsgeschichte, können Sie erklären, wie das Unternehmen nach der zufälligen Entdeckung eines einzigartigen physikalischen Phänomens, des viskoelastischen Fokus (VEF), gegründet wurde?

Während meines Promotionsstudiums an der Technion – Israel Institute of Technology, forschten mein Kollege und ich an mikrofluidischen Geräten, in denen wir Blutzellen in verschiedenen Lösungen flossen ließen. Wir untersuchten die Zellen durch ein Mikroskop, während sie flossen, und wie erwartet, waren die Zellen gleichmäßig über den Mikrokanal (Teil des mikrofluidischen Geräts) verteilt. Während unserer Forschung experimentierten wir mit einer einzigartigen Lösung, die normalerweise in der Bergbauindustrie verwendet wird. Als wir durch das Mikroskop sahen, konnten wir keine Zellen sehen. Wir wiederholten dies mehrmals und konnten immer noch keine Zellen sehen! Bei weiterer Untersuchung stellten wir fest, dass alle Zellen in einer einzigen Ebene fokussiert waren und unser Mikroskop nicht auf dieser Ebene der Zellen fokussiert war. Der Fokuseffekt, den wir entdeckten, war extrem stark, wie wir es noch nie zuvor gesehen hatten, bei dem alle Zellen perfekt in einer einzigen Ebene innerhalb von wenigen Nanometern ausgerichtet waren. Dies war unser Durchbruch bei der Entdeckung des viskoelastischen Fokus (VEF).

Wir gingen zu einem Professor an der Technion, der eine Theorie entwickelte, die diese Entdeckung unterstützte. Basierend auf dieser Forschung veröffentlichten wir einen Artikel über VEF in einem der renommiertesten Physik-Journale – Physical Review Letters.

Ich erkannte schnell, dass VEF sehr nützlich in Anwendungen sein könnte, bei denen Zellen gezählt oder analysiert werden. Diese Methoden erfordern alle eine Fokussierung der Zellen, da die Zelle umso genauer analysiert werden kann, je näher sie an der erwarteten Position ist. Die scharfe Fokussierung, die durch VEF erreicht wird, ermöglicht hochgenaue Messungen sowie bildbasierte Analysen der Zellmerkmale. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass VEF viel weniger Reagenzien benötigt als herkömmliche Zellzähler, was es kosteneffektiv und einfach zu verwenden macht. Dies war der Ausgangspunkt, als wir mit der Entwicklung des HemoScreen-Hämatologie-Analyzers begannen, der um VEF und andere patentierte Technologien herum konzipiert wurde.

Der HemoScreen macht Bluttests einfach, können Sie erklären, welche Fähigkeiten benötigt werden, um die Bluttests durchzuführen und was der Prozess ist?

Der HemoScreen ist klein, robust und einfach zu bedienen und erfordert keine technischen Fähigkeiten, um ihn zu installieren oder zu betreiben. Darüber hinaus erfordert er keine Wartung oder Kalibrierung. Aufgrund dessen kann jeder schnell lernen, wie man ihn verwendet, indem man einfach die Schnellanleitung liest, von Pflegern und Betreuern bis hin zum Patienten selbst.

Das Gerät umfasst einen einfachen dreistufigen Prozess:

• Ein Tropfen Blut wird von einem Finger entnommen und in die Einwegkartusche eingeführt, die alle Reagenzien bereits enthält.
• Die Kartusche wird in den Analyzer eingelegt; und
• In nur 6 Minuten werden laborgenaue Ergebnisse für einen vollständigen 5-Teil-Differential-Bluttest geliefert.

Dieser Prozess eliminiert operatorenbasierte oder benutzerbedingte prozedurale Fehler, die die Testergebnisqualität aufgrund der präanalytischen Schritte der Probenpräparation beeinträchtigen könnten. Die Lieferung genauer Lesungen von 20 Standard-Blutwert-Parametern in einer sicheren, einfachen und einfachen punktuellen Lösung spart Patienten, Klinikern und Gesundheitssystemen erhebliche Zeit und Kosten.

In den USA ist der HemoScreen für die punktuelle Verwendung (POC) mit einer CLIA-mäßig mittleren Komplexitätsbewertung freigegeben.

Welche Krankheiten kann der HemoScreen detektieren?

Der HemoScreen führt den häufigsten Bluttest, den vollständigen Blutbild-Test (CBC), durch, der Gesundheitsfachleuten ein umfassendes Bild der Gesundheit einer Person liefert. Darüber hinaus liefert er umfassende Abweichungsflaggen für abnormale Zellen, die als Biomarker für verschiedene Pathologien dienen können. Die Identifizierung abnormer Zellen ist so wichtig, aber nicht immer verfügbar, weder in der punktuellen Versorgung noch in großen, zentralisierten Labors.

Wenn es um die Identifizierung von Krankheiten wie Lymphom, bestimmten Arten von Leukämie und schweren Entzündungen geht, werden unreife Blutzellen aus dem Knochenmark vor Erreichen ihres reifen Zustands freigesetzt. Die Fähigkeit, solche unreifen Zellen im Blut eines Patienten zu identifizieren, ist eine sehr wichtige Entdeckung und kann nur mit den hochwertigsten Instrumenten entdeckt werden. Oftmals können diese Instrumente nicht alle unreifen Zellen erkennen, was die Notwendigkeit erfordert, eine Blutausstrich zu erstellen und die Probe unter einem Mikroskop zu untersuchen. Es gibt immer weniger Pathologen mit der notwendigen Expertise, dies zu tun.

Hier kommt der HemoScreen ins Spiel. Unsere künstliche Intelligenz-gesteuerte Bildanalyse kann, basierend auf Tausenden von Proben aus verschiedenen Pathologien, die Zellen identifizieren und genaue Ergebnisse liefern, was eine enorme Transformation in der schnellen Blutanalyse darstellt. Mit dieser Technologie können Patienten sofort darüber informiert werden, ob sie ins Krankenhaus gehen und spezifischere Tests durchführen sollten, um viel früher als mit den aktuellen Testmethoden auf eine Pathologie hinzuweisen.

Andere Störungen, die durch den CBC-Test des HemoScreen identifiziert werden können, sind chronische Lymphome (CLL), Infektionen, schwere Anämie und innere Blutungen. Der Zusatz von abnormen Zellen ist ein starker Indikator dafür, dass der Patient ein schwerwiegendes Problem hat, das weiter analysiert und bewertet werden muss. Anstatt spezifische Krankheiten zu diagnostizieren, liefert der Test des HemoScreen eine allgemeine Übersicht über die Gesundheit des Patienten und hilft bei der frühzeitigen Erkennung schwerer Pathologien. Darüber hinaus hilft es dem Arzt bei der Entscheidung, ob Antibiotika verordnet werden sollten oder nicht, was aufgrund des zunehmenden Problems der antibiotischen Mikrobenresistenz immer wichtiger wird.

Der HemoScreen kann auch abnorme Blutzellen detektieren, die auf potenzielle Krebszellen hinweisen können. Können Sie erklären, wie dieses Produkt zur frühzeitigen Krebsdetektion eingesetzt werden kann?

Blutzellen entwickeln sich im Knochenmark, das allmählich evolviert, bis sie in den Blutstrom als einer der sieben Hauptzellttypen freigesetzt werden. Diese reifen Zellen werden als Teil des standardmäßigen CBC-Tests gezählt, da ihre Konzentration im Blut zur Diagnose verschiedener Zustände wie Infektionen und Anämie dient. Gelegentlich werden jedoch unreife Zellen, die noch nicht in ihren reifen Zustand entwickelt sind, vorzeitig aus dem Knochenmark in den peripheren Blutstrom freigesetzt. Diese Zellen werden als abnorme Zellen bezeichnet und können auf ein schwerwiegendes Gesundheitsproblem hinweisen.

Die Analysemethode des HemoScreen basiert auf der digitalen Bildgebung von fließenden Zellen, die als “fließender Blutausstrich” wahrgenommen werden kann. Sie extrahiert Hunderte von Merkmalen aus jeder Zelle im Gegensatz zu den 3-4 Signalen, die von Standardanalysatoren in zentralisierten Labors erhalten werden. Dies ermöglicht es der Technologie, alle Zellttypen genau zu unterscheiden, einschließlich derjenigen, die abnorm sind.

Die FDA-zugelassene Version des HemoScreen gibt die 5 Arten von normalen weißen Zellen an und flaggt genau abnorme Zellen. Allerdings hat PixCell kürzlich eine neuere Version entwickelt, die die Zählung von abnormen Zellen misst und ausgibt – dies stellt einen Durchbruch in der hämatologischen Diagnostik dar, da Ärzte in der Lage wären, verschiedene Arten von Krebs in einem frühen Stadium in der primären Versorgung zu erkennen und nicht diese kritischen Fälle zu verpassen, die eine sofortige Intervention erfordern.

Der HemoScreen kann unreife Granulozyten, nucleierte RBC und Blastzellen zählen, die extrem wichtig sind, um zu detektieren, selbst bei sehr geringen Zahlen, da sie auf Myelome, Leukämien, Lymphome und chronische Blutstörungen hinweisen können, die eine sofortige Intervention erfordern.

Eines der Dinge, an denen PixCell Medical arbeitet, ist die frühzeitige Diagnose von Sepsis. Können Sie erklären, welche Herausforderungen es bei der frühzeitigen Diagnose von Sepsis gibt und wie PixCell Medical diese Herausforderung angeht?

Sepsis ist ein globales Gesundheitsproblem. Um Sepsis zu bekämpfen, benötigen wir bessere diagnostische Werkzeuge, schnellere Tests und spezifischere Assays. Wenn die Tests nicht spezifisch sind, können sie Sepsis und andere Zustände, die ähnlich erscheinen, nicht unterscheiden.

PixCell Medical geht diese Herausforderung an, indem es hoch zugängliche Tests für spezifische Biomarker bereitstellt, die mit bakteriellen Infektionen in Verbindung stehen. Einige sind bereits mit dem 5-Teil-Differential-CBC-Test verfügbar, wie z.B. der absolute Neutrophilen-Zahl (ANC) und der weiße Blutzellen-Zahl (WBC), während andere noch in Entwicklung sind.

PixCell fügt auch einen kürzlich entdeckten Biomarker hinzu: die Monozyten-Verteilungsbreite (MDW) zum CBC-Test. Die MDW hat sich als wirksam für die Sepsis-Detektion während des ersten Notfall-Einsatzes erwiesen. In Kombination mit WBC wird die MDW weiterhin vorhergesagt, um die medizinische Entscheidungsfindung während der frühen Sepsis-Behandlung im Notfall zu verbessern. Unreife Granulozyten, die oben erwähnt wurden, haben sich auch als gute frühe Marker für Sepsis erwiesen. Darüber hinaus entwickelt PixCell weitere Assays für Entzündungsmarker wie C-reaktives Protein (CRP) und Procalcitonin (PCT), die umfassend zur Behandlung von Sepsis eingesetzt werden.

Die Kombination dieser Marker bietet eine viel spezifischere Anzeige der Infektionsquelle und des Krankheitsverlaufs. Darüber hinaus würde die Bereitstellung dieser fortschrittlichen Assays in Echtzeit und ihre Zugänglichkeit zu einem deutlich verbesserten klinischen Ergebnis für septische Patienten führen.

Wie wird künstliche Intelligenz im HemoScreen für die Krankheits- und Krebsdetektion eingesetzt?

Der HemoScreen kombiniert die viskoelastische Fokustechnologie (VEF) mit patenter künstlicher Intelligenz (KI)-Technologie und Maschinellem Sehen, um schnell eine Blutprobe zu analysieren. VEF verursacht, dass die Zellen in eine einzige Schichtebene fokussiert werden, während sie fließen, was ihre optische Analyse erleichtert. Unsere Maschinelles-Sehen-Technologie erfasst dann Tausende von Bildern von Zehntausenden von Zellen in Echtzeit, perfekt fokussiert, während sie fließen. Unsere KI-Algorithmen analysieren dann diese Bilder in Echtzeit. Mit Bildverarbeitung, Algorithmen und Maschinellem Sehen identifiziert die Technologie die Zellen und klassifiziert sie in verschiedene Arten.

Mit maschinellen Lernalgorithmen, die von menschlichen Experten auf der Grundlage vieler verschiedener Blutproben und Pathologien trainiert werden, kann es verschiedene Zelltypen identifizieren und klassifizieren, die manchmal in Nuancen von verschiedenen Patienten und Pathologien unterschiedlich sind. Dies geschieht alles auf der Grundlage der Zellmorphologien, Formen, Kernform, Farbe und anderer Zelleigenschaften. Insgesamt nutzt unsere KI-Technologie Hunderte von verschiedenen Merkmalen jeder Zelle, um zu bestimmen, welcher Zelltyp es ist, schnell.

Wie wichtig ist dezentrale diagnostische Testung, wenn es um die erfolgreiche frühzeitige Diagnose von Krebs und anderen infektiösen Krankheiten geht?

Dezentrale diagnostische Testung ist von entscheidender Bedeutung, wenn es um die erfolgreiche frühzeitige Diagnose von Krebs und anderen infektiösen Krankheiten geht. Die derzeit in zentralisierten Labors verwendeten Technologien verwenden Laserstreuung oder elektrische Impedanz, die die Analyse sehr weniger Zelleigenschaften ermöglichen, normalerweise nur etwa drei oder vier im Vergleich zu den Hunderten, die unsere Technologie in einer punktuellen Versorgungsumgebung analysieren kann.

Darüber hinaus ist der Prozess der erfolgreichen Diagnose von Krebs und anderen infektiösen Krankheiten normalerweise ein langer und mühsamer Testprozess. Blutproben werden vom Patienten nach der Überweisung durch den Arzt entnommen, an ein zentrales Labor gesendet, um getestet zu werden, und Patienten können Tage, sogar Wochen, warten, um ihre Ergebnisse zu erhalten. Dezentrale Diagnostik gibt Ärzten die Möglichkeit, ihre Patienten vor Ort in ihrer Praxis zu testen, ohne dass technische Hilfe erforderlich ist. Und der wichtigste Teil? Die Ergebnisse werden innerhalb von sechs Minuten erhalten, und der Arzt kann den Patienten direkt auf den nächsten notwendigen Schritt in der Diagnose verweisen.

Gibt es noch etwas, das Sie über PixCell Medical teilen möchten?

PixCell Medical ist stolz darauf, eine Lösung für einen einfachen CBC-Test entwickelt zu haben, der seit Jahrzehnten gesucht wird. Dies ist das erste Mal, dass ein miniaturisiertes, einfach zu bedienendes Instrument solch genaue Ergebnisse liefern kann, die leicht zugänglich und für diejenigen verfügbar sind, die sie am meisten benötigen.

Vielen Dank für das Interview und für die Gelegenheit, uns über die großartige Arbeit zu informieren, die bei PixCell Medical stattfindet.