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

Avishay Bransky, Ph.D., CEO und Mitgründer von PixCell, ist ein Experte auf dem Gebiet der Mikrofluidik mit umfangreicher industrieller Erfahrung in angewandter Physik, Software- und Systemtechnik. Er ist einer der Erfinder der Viscoelastischen Fokustechnik, Zellanalysemethoden und der mikrofluidischen Kartusche. Dr. Bransky hat einen Bachelor-Abschluss in Physik, einen Bachelor-Abschluss in Materialieningenieurwesen und einen Ph.D. in Biomedizinischer Ingenieurwesen, 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, der Viscoelastischen Fokussierung (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 suspendiert in verschiedenen Lösungen flossen. 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 diese Ebene der Zellen fokussiert war. Der Fokuseffekt, den wir entdeckten, war extrem stark, wie wir ihn noch nie zuvor gesehen hatten, bei dem alle Zellen perfekt in einer einzigen Ebene innerhalb von Zehntel Nanometern voneinander ausgerichtet waren. Dies war unser Durchbruch bei der Entdeckung der viscoelastischen Fokussierung (VEF).

Wir sprachen mit einem Professor an der Technion, der eine Theorie entwickelte, die diese Entdeckung unterstützte. Basierend auf dieser Forschung veröffentlichten wir einen Artikel über VEF in einer der angesehensten Physik-Zeitschriften – 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, die näher an der erwarteten Position ist, desto genauer die Analyse ist. Die scharfe Fokussierung, die durch VEF erreicht wird, ermöglicht hochgenaue Messungen sowie bildbasierte Analysen der Zelleigenschaften. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass VEF viel weniger Reagenzien benötigt als Standard-Zellzähler, was es kostengünstig und einfach zu bedienen macht. Dies war der Ausgangspunkt, als wir den HemoScreen-Hämatologie-Analysator entwickelten, der auf VEF und anderen patentierten Technologien basiert.

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 einzurichten oder zu bedienen. Darüber hinaus erfordert er keine Wartung oder Kalibrierung. Deshalb kann jeder ihn schnell lernen, indem er nur die Schnellbedienungsanleitung liest, von Krankenschwestern und Pflegern bis hin zum Patienten selbst.

Das Gerät umfasst einen einfachen dreistufigen Prozess:

• Ein Tropfen Blut wird von einem Finger entnommen und in die austauschbare Kartusche eingelegt, die alle Reagenzien bereits enthält.
• Die Kartusche wird in den Analyser eingelegt; und
• Innerhalb von 6 Minuten werden laborgenaue Ergebnisse für einen vollständigen 5-Teil-Differenzial-CBC-Test geliefert.

Dieser Prozess eliminiert operator- 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 Point-of-Care-Lösung spart Patienten, Kliniken und Gesundheitssysteme erhebliche Zeit und Kosten.

In den USA ist der HemoScreen für die Point-of-Care-Verwendung (POC) mit einer CLIA-mäßig moderat komplexen Bewertung freigegeben.

Welche Krankheiten kann der HemoScreen ™ erkennen?

Der HemoScreen führt den häufigsten Bluttest, den vollständigen Blutbild-Test (CBC), durch, der medizinischem Fachpersonal ein umfassendes Bild von der Gesundheit einer Person gibt. Darüber hinaus bietet er umfassende Anomalie-Flagging, das als Biomarker für verschiedene Pathologien dienen kann. Die Identifizierung anomaler Zellen ist so wichtig, aber nicht immer verfügbar, insbesondere in großen, zentralisierten Labors.

Wenn es um die Erkennung von Krankheiten wie Lymphom, bestimmten Arten von Leukämie und schwerer Entzündung geht, werden unreife Blutzellen aus dem Knochenmark freigesetzt, bevor sie ihren reifen Zustand erreichen. Die Fähigkeit, solche unreifen Zellen im Blut eines Patienten zu erkennen, ist eine sehr wichtige Entdeckung und kann nur mit den höchsten Qualitätsinstrumenten erkannt werden. Oft können diese Instrumente nicht alle unreifen Zellen erkennen, was die Notwendigkeit erfordert, eine Blutausstrich zu machen und die Probe unter einem Mikroskop zu untersuchen. Es gibt immer weniger Pathologen mit der erforderlichen Expertise, dies zu tun.

Dabei 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 erfahren, ob sie ins Krankenhaus gehen und spezifische Tests durchführen sollten, um viel früher als mit den aktuellen Testmethoden auf eine Pathologie hinzuweisen.

Andere Störungen, die durch den CBC-Test des HemoScreen erkannt werden können, sind chronische Lymphome (CLL), Infektionen, schwere Anämie und innere Blutungen. Der Zusatz von anomalen Zellen ist ein starker Indikator dafür, dass der Patient ein schweres Problem hat, das weiter analysiert und bewertet werden muss. Anstatt spezifische Krankheiten zu diagnostizieren, gibt der Test des HemoScreen eine allgemeine Übersicht über die Gesundheit des Patienten und hilft bei der frühzeitigen Erkennung schwerer Pathologien. Darüber hinaus hilft er dem Arzt bei der Entscheidung, ob Antibiotika verschrieben werden sollten oder nicht, was aufgrund der zunehmenden Probleme mit der mikrobiellen Resistenz gegen Antibiotika immer wichtiger wird.

Der HemoScreen ™ kann auch anomale Blutzellen erkennen, die möglicherweise auf potenzielle Krebszellen hinweisen. Können Sie erklären, wie dieses Produkt zur Krebsfrüherkennung eingesetzt werden kann?

Blutzellen entwickeln sich im Knochenmark, das allmählich bis zur Freisetzung in den Blutkreislauf reift. Diese reifen Zellen werden als Teil des Standard-Blutbild-Tests (CBC) 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 Blutkreislauf freigesetzt. Diese Zellen werden als anomale Zellen bezeichnet und können auf eine schwere Gesundheitsstörung 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 Zelltypen, einschließlich der anomalen Zellen, genau zu unterscheiden.

Die FDA-zugelassene Version des HemoScreen gibt die 5 Arten von normalen weißen Zellen an und flaggt genau anomale Zellen. Allerdings hat PixCell kürzlich eine neuere Version entwickelt, die die Zählung von anomalen Zellen misst und ausgibt – was einen Durchbruch in der hämatologischen Diagnostik darstellt, da Ärzte in der Lage sein werden, verschiedene Arten von Krebs in einem früheren Stadium in der Primärversorgung und nicht in kritischen Fällen, die eine sofortige Intervention erfordern, zu erkennen.

Der HemoScreen kann unreife Granulozyten, nucleierte RBC und Blastzellen zählen, die extrem wichtig sind, um zu erkennen, 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 Früherkennung von Sepsis. Können Sie erklären, welche Herausforderungen es bei der Früherkennung 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 nicht zwischen Sepsis und anderen Zuständen, die ähnlich erscheinen, unterscheiden.

PixCell Medical geht diese Herausforderung an, indem es hoch zugängliche Tests für spezifische Biomarker bietet, die mit bakteriellen Infektionen in Verbindung stehen. Einige davon sind bereits im 5-Teil-Differenzial-CBC-Test verfügbar, wie z.B. die absolute Neutrophilenzahl (ANC) und die weiße Blutzellzahl (WBC), während andere noch in der Entwicklung sind.

PixCell fügt außerdem einen kürzlich entdeckten Biomarker hinzu: die Monozyten-Verteilungsbreite (MDW) zum CBC-Test. Die MDW hat sich als wirksam für die Sepsis-Erkennung während des ersten Notaufnahmekontakts erwiesen. In Kombination mit der WBC soll die MDW die medizinische Entscheidungsfindung während der frühen Sepsis-Behandlung in der Notaufnahme weiter verbessern. Unreife Granulozyten, die oben erwähnt wurden, haben sich auch als gute Frühindikatoren 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 Indikation für die Ursache der Infektion und den Verlauf der Krankheit. Darüber hinaus würde die Bereitstellung dieser fortschrittlichen Assays in Echtzeit und ihre Zugänglichkeit zu einer erheblichen Verbesserung der klinischen Ergebnisse für septische Patienten führen.

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

Der HemoScreen kombiniert die Viscoelastische-Fokussierungstechnologie (VEF) mit patentierter 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 Hilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen und Maschinellem Sehen identifiziert die Technologie die Zellen und klassifiziert sie in verschiedene Typen.

Unter Verwendung von Machine-Learning-Algorithmen, die von menschlichen Experten auf der Grundlage vieler verschiedener Blutproben und Pathologien trainiert wurden, kann es verschiedene Zelltypen identifizieren und klassifizieren, die manchmal in Nuancen von verschiedenen Patienten und Pathologien unterschiedlich sind. Dies geschieht auf der Grundlage der Zellmorphologie, Form, Kernform, Farbe und anderer Zelleigenschaften. Insgesamt nutzt unsere KI-Technologie Hunderte von verschiedenen Merkmalen jeder Zelle, um zu bestimmen, um welchen Zelltyp es sich handelt, und dies schnell.

Wie wichtig ist dezentrale diagnostische Testung, wenn es um die erfolgreiche Diagnose von Krebs und anderen Infektionskrankheiten im Frühstadium geht?

Dezentrale diagnostische Testung ist von entscheidender Bedeutung, wenn es um die erfolgreiche Diagnose von Krebs und anderen Infektionskrankheiten im Frühstadium geht. Die derzeit in zentralisierten Labors verwendeten Technologien verwenden Laserstreuung oder elektrische Impedanz, die nur wenige Eigenschaften der Zelle analysieren, in der Regel nur drei oder vier im Vergleich zu den Hunderten, die unsere Technologie in einer Point-of-Care-Umgebung analysieren kann.

Darüber hinaus ist der Prozess der erfolgreichen Diagnose von Krebs und anderen Infektionskrankheiten normalerweise ein langer und mühsamer Testprozess. Blutproben werden vom Patienten nach der Überweisung durch den Arzt entnommen, an ein zentrales Labor geschickt und können Tage oder sogar Wochen warten, um die 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, die seit mehreren Jahrzehnten gesucht wurde. Dies ist das erste Mal, dass ein miniaturisiertes, einfach zu bedienendes Instrument derart genaue Ergebnisse liefern kann, die leicht verfügbar und für diejenigen zugänglich sind, die sie am meisten benötigen.

Vielen Dank für das Interview und für die Information über die großartige Arbeit, die bei PixCell Medical geleistet wird.