Avishay Bransky, FT, PixCellin toimitusjohtaja ja perustaja – Haastattelusarja

Avishay Bransky, FT, on PixCellin toimitusjohtaja ja perustaja, joka on asiantuntija mikrofluidiikassa ja jolla on laaja teollinen kokemus sovelletusta fysiikasta, ohjelmisto- ja järjestelmätekniikasta. Hän on yksi viskoelastisen fokusoimisen (VEF) tekniikan, soluanalyysimenetelmien ja mikrofluidipohjaisen kartussin keksijöistä. Tohtori Branskylla on fysiikan kandidaatin tutkinto, materiaalitekniikan insinöörin tutkinto ja biolääketieteellisen tekniikan tohtorin tutkinto, kaikki Technion Israel Institute of Technologysta.

PixCell Medicalilla on mielenkiintoinen alkuperätarina, voitko kertoa, miten yhtiö perustettiin sen jälkeen, kun teitette vahingossa yksittäisen fyysisen ilmiön, viskoelastisen fokusoimisen (VEF)?:

Tehtyäni tohtorin tutkintoa Technion – Israel Institute of Technologyssa, kollegani ja minä tutkimme mikrofluidisia laitteita, joihin virtsattiin verisoluja, jotka olivat suspensiossa erilaisissa ratkaisuissa. Tarkastelimme soluja mikroskoopin avulla, kun ne virtsattiin, ja kuten odotettiin, solut olivat tasaisesti jakautuneet mikrokanavassa (mikrofluidisen laitteen osa). Tutkimuksissamme kokeilimme ainetta, jota yleensä käytetään kaivosteollisuudessa. Kun tarkastelimme mikroskoopin avulla, emme nähneet yhtään soluja. Toistimme tämän useita kertoja, ja emme edelleenkään nähneet yhtään soluja! Lähemmin tutkiessamme huomasimme, että kaikki solut olivat fokusoitu yhteen tasoon, ja mikroskooppi ei ollut fokusoitu tuolle solujen tasolle. Fokusoimisvaikutus, jonka löysimme, oli erittäin voimakas, aivan kuin mitään aiemmin näkemäämme, jossa kaikki solut olivat täydellisesti linjassa yhdessä tasossa, ja ne erosivat toisistaan vain kymmenissä nanometreissä. Tämä oli läpimurto viskoelastisen fokusoimisen (VEF) löytämisessä.

Lähestyimme Technionin professoria, joka kehitti teorian, joka tuki tätä löytöä. Tämän tutkimuksen perusteella julkaisimme artikkelin VEF:stä yhdessä arvostetuimmista fysiikan julkaisuista – Physical Review Letters.

Ymmärsin nopeasti, että VEF voisi olla erittäin hyödyllinen sovelluksissa, joissa soluja lasketaan tai analysoidaan. Nämä menetelmät vaativat solujen fokusoimista, koska mitä lähempänä solu on siitä, mihin se odotetaan, sitä tarkempi analyysi on. VEF:llä saavutettu terävä fokusoiminen mahdollistaa erittäin tarkan mittauksen sekä kuvapohjaisen analyysin solujen ominaisuuksista. Lisäksi VEF vaatii paljon vähemmän reagensseja kuin perinteiset solulaskurit, mikä tekee siitä kustannus- ja helppokäyttöisen. Tämä oli lähtökohta, kun aloimme kehittää HemoScreen-hematologia-analysaattoria, joka suunniteltiin VEF:n ympärille sekä muiden patentoiden teknologioiden kanssa.

HemoScreen tekee verikokeista helppoa, voitko selittää, mitkä taidot tarvitaan verikokeiden suorittamiseen ja mikä on prosessi?

HemoScreen on pieni, kestävä ja helppokäyttöinen, eikä se vaadi minkäänlaista teknistä taitoa asennukseen tai käyttöön. Lisäksi se ei vaadi huoltoa tai kalibrointia. Tämän ansiosta kuka tahansa voi nopeasti oppia käyttämään sitä lukemalla vain nopean oppaan, aina hoitajista ja hoitohenkilöstöstä potilaisiin itseensä.

Laite sisältää yksinkertaisen kolme vaihetta:

• Yksi veripisara otetaan sormesta ja asetetaan käyttöönottokuvaan, jossa on kaikki reagenssit valmiina.
• Kuva asetetaan analyysaattoriin; ja
• 6 minuutin kuluessa laboratoriotason tulokset täydellisestä 5-osaisesta verisolujen laskennasta toimitetaan.

Tämä prosessi poistaa käyttäjän tai operaattorin aiheuttamat proseduuravirheet, jotka voivat vaikuttaa koetuloksen laatuun esianalyysin näytteenvalmistelun vaiheessa. Tarkat lukemat 20:sta standardiverisoluparametristä turvallisessa, helppokäyttöisessä ja yksinkertaisessa hoitopaikkatyökalussa säästävät potilailta, kliinisiltä ja terveydenhuoltojärjestelmiltä merkittävästi aikaa ja kustannuksia.

Yhdysvalloissa HemoScreen on hyväksytty hoitopaikkakäyttöön (POC) CLIA-moderately-complex-luokituksella.

Mitkä ovat jotkut sairaudet, joita HemoScreen havaitsee?

HemoScreen suorittaa yleisimmän verikokeen, täydellisen verisolujen laskennan (CBC), joka antaa terveydenhuollon ammattilaisille kattavan käsityksen henkilön terveydestä. Lisäksi se tarjoaa kattavan poikkeavan solun merkitsemisen, joka voi toimia biomerkkeinä erilaisille patologioille. Poikkeavan solun tunnistaminen on erittäin tärkeää, mutta sitä ei yleensä ole saatavilla hoitopaikkoissa tai jopa suurissa, keskitetyissä laboratorioissa.

Kun on kyse sairauksien, kuten lymfooman, tiettyjen leukemiatyyppien ja vakavan tulehdusuksen, tunnistamisesta, esi-äärikkäitä soluja vapautuu luuydestä ennen kuin ne saavuttavat kypsymisen. Näiden esi-äärikkäiden solujen havaitseminen on erittäin tärkeää, jopa hyvin pieninä määrinä, koska ne voivat osoittaa myeloomia, leukemiaa, lymfoomia ja kroonisia verisairauksia, jotka vaativat välitöntä hoitoa.

Tässä kohtaa HemoScreen tulee kuvaan. Meidän tekoälypohjainen kuvananalyysi voi, tuhansien eri patologioista peräisin olevien näytteiden perusteella, tunnistaa solut ja antaa tarkan tuloksen, mikä edustaa suurta muutosta nopeassa verianalyysissä. Tämän teknologian avulla potilaat voivat saada välittömästi tiedon siitä, pitäisikö heidän mennä sairaalaan ja suorittaa tarkemmat testit sairauden määrittämiseksi paljon nopeammin kuin nykyisillä testausmenetelmillä.

Muita häiriöitä, joita voidaan tunnistaa HemoScreenin CBC:n kautta, ovat krooniset lymfomatautit (CLL), infektiot, vakava anemia ja sisäinen verenvuoto. Poikkeavien solujen lisäys on vahva osoitus siitä, että potilaalla on vakava ongelma, joka vaatii lisätutkimusta ja arviointia. Sen sijaan, että diagnosoidaan tiettyjä sairauksia, HemoScreenin testi antaa yleiskuvan potilaan terveydestä ja auttaa sairauksien varhaisessa havaitsemisessa. Lisäksi se auttaa lääkäriä päättämään, tulisiko määrätä antibiootteja, mikä on tärkeää antibioottien mikrobiologisen resistenssin kasvavan ongelman vuoksi.

HemoScreen pystyy myös havaitsemaan poikkeavia verisoluja, jotka voivat olla osoitus mahdollisista syöpäsoluista. Voitko selittää, miten tämä tuote voidaan käyttää syövän havaitsemiseen?

Verisolut kehittyvät luuydessä ja kehittyvät hitaasti, kunnes ne vapautuvat verenkierroon yhtenä seitsemästä pääsolutyypistä. Nämä kypsentyneet solut lasketaan osana standardia verisolujen laskentaa (CBC), ja niiden pitoisuus veressä palvelee erinäisten tilojen diagnosointia, kuten infektiota ja anemiaa. Toisinaan kuitenkin esi-äärikkäitä soluja, jotka eivät ole kehittyneet loppuun asti, vapautuvat ennenaikaisesti luuydestä perifeeriseen verenkierroon. Nämä solut ovat poikkeavia soluja ja voivat olla osoitus vakavasta terveydenhäiriöstä.

HemoScreenin analyysimenetelmä perustuu virtaavien solujen digitaaliseen kuvantamiseen, jota voidaan pitää “virtaavana verinäytteenä”. Se poimii satoja ominaisuuksia kustakin solusta, toisin kuin keskitetyissä laboratorioissa käytettävät standardianalyysaattorit, jotka saavat vain 3-4 signaalia. Tämä mahdollistaa teknologian erottaa tarkasti kaikki solutyypit, myös poikkeavat solut.

FDA-hyväksytty HemoScreen määrittää 5 normaalia valkosolua ja merkitsee tarkasti poikkeavat solut. PixCell on kuitenkin kehittänyt uuden version, joka mittaa ja tulostaa poikkeavien solujen määrän – mikä edustaa läpimurtoa hematologisessa diagnostiikassa, koska lääkärit voivat havaita eri tyypisiä syöpiä aiemmassa vaiheessa perusterveydenhuollossa eikä joutuisi väärään arvioon, joka edellyttää välitöntä hoitoa.

HemoScreen pystyy laskemaan esi-äärikkäitä granulosyyttejä, tummia punasoluja ja blastisoluja, jotka ovat erittäin tärkeitä havaita, jopa hyvin pieninä määrinä, koska ne voivat osoittaa myeloomia, leukemiaa, lymfoomia ja kroonisia verisairauksia, jotka vaativat välitöntä hoitoa.

Yksi asia, jota PixCell Medical työskentelee, on varhainen sepsisdiagnosointi. Voitko selittää, mitkä ovat nykyiset haasteet varhaisen sepsisdiagnosoinnin suhteen ja miten PixCell Medical on ratkaisemassa tämän haasteen?

Sepsis on maailmanlaajuinen terveydenhuollon ongelma. Sepsisin torjumiseksi tarvitaan parempia diagnostisia työkaluja, nopeampaa testausta ja spesifisempiä koetta. Jos testaus ei ole spesifistä, se ei voi erottaa sepsistä ja muita samankaltaisia tiloja.

PixCell Medical on ratkaisemassa tämän haasteen tarjoamalla erittäin helposti saatavilla olevia testejä spesifejä biomerkkereitä varten, jotka liittyvät bakteeri-infektioihin. Jotkut niistä ovat jo saatavilla 5-osaisen verisolujen laskennan kanssa, kuten absoluuttinen neutrofiililaskema (ANC) ja valkosolujen laskema (WBC), kun taas toisia kehitetään edelleen.

PixCell on myös lisäämässä äskettäin löydetyn biomerkkerin, monosyyttien jakautumisleveyden (MDW), verisolujen laskentaan. MDW on osoittautunut tehokkaaksi sepsisin havaitsemisessa ensimmäisessä hätäosastovierailussa. Yhdessä WBC:n kanssa MDW on edelleen ennustettu parantavan lääketieteellistä päätöksentekoa sepsisin varhaisessa hoidossa hätäosastolla. Esi-äärikkäät granulosyytit, jotka mainittiin aiemmin, ovat myös osoittautuneet hyviksi varhaisiksi merkkinä sepsisistä. Lisäksi PixCell kehittää edelleen koetta tulehdusmerkkereille, kuten C-reaktiiviselle proteiinille (CRP) ja prokalsitoninille (PCT), jotka käytetään laajasti sepsisin hoidon hallinnassa.

Näiden merkittävien yhdistelmä tarjoaa paljon spesifisemmin osoituksen infektion lähteestä ja taudin etenemisestä. Lisäksi näiden edistyneiden kokeiden saatavuus ja nopea tulosten toimitus johtaisi merkittäviin paranoksiin sepsispotilaiden kliinisissä tuloksissa.

Miten tekoälyä käytetään HemoScreenissa sekä sairauksien että syövän havaitsemiseen?

HemoScreen yhdistää viskoelastisen fokusoimisen (VEF) patentoidun tekoälytekniikan ja koneen näkötekniikan nopeaan verinäytteen analyysiin. VEF aiheuttaa solujen fokusoitumisen yhteen tasoon, kun ne virtsattiin, mikä mahdollistaa niiden optisen analyysin. Meidän koneen näkötekniikka tallentaa tuhansia kuvia kymmenistä tuhansista soluista, reaaliajassa, täydellisesti fokusoituneina, kun ne virtsattiin. Meidän tekoälyalgoritmit analysoivat nämä kuvat lennossa. Kuvankäsittelyalgoritmiemme ja koneen näkötekniikan avulla teknologia tunnistaa solut ja luokittelee ne eri tyyppeihin.

Käyttämällä koneoppimisalgoritmeja, jotka on koulutettu ihmisten asiantuntijoiden toimesta monien eri verinäytteiden ja patologioiden perusteella, se voi tunnistaa ja luokitella eri alatyyppejä soluja, jotka joskus eroavat toisistaan hienoisesti eri potilaiden ja patologioiden välillä. Tämä perustuu solujen morfologiaan, muotoon, tumman muotoon, väritykseen ja muihin solun ominaisuuksiin. Kaiken kaikkiaan meidän tekoälytekniikka hyödyntää satoja eri ominaisuuksia kustakin solusta, jotta voimme määrittää, mikä solu on kyseessä, nopeasti.

Kuinka tärkeää on hajautettu diagnostiikkatestaus sairauksien ja infektioiden varhaisessa diagnosoinnissa?

Hajautettu diagnostiikkatestaus on elintärkeää sairauksien ja infektioiden varhaisessa diagnosoinnissa. Nykyiset keskitetyissä laboratorioissa käytettävät tekniikat, kuten laserhajottaminen tai sähköinen impedance, mahdollistavat vain muutaman solun ominaisuuden analyysin, verrattuna satoihin ominaisuuksiin, joita meidän teknologiamme voi analyysin aikana.

Lisäksi sairauksien ja infektioiden diagnosointiprosessi on yleensä pitkä ja vaivalloinen. Verinäytteet otetaan potilaalta lääkärin lähettämisen jälkeen, lähetetään keskitettyyn laboratorioon testattavaksi ja potilaat voivat odottaa päivien, jopa viikkojen, ajan tuloksia. Hajautettu diagnostiikka antaa lääkäreille mahdollisuuden testata potilaitaan siellä ja silloin, omassa vastaanotollaan, ilman teknistä apua. Ja tärkein asia? Tulokset saadaan kuuden minuutin kuluessa, ja lääkäri voi lähettää potilaan suoraan seuraavaan tarvittavaan vaiheeseen diagnosoinnissa.

Onko jotain muuta, mitä haluaisit jakaa PixCell Medicalista?

PixCell Medical on ylpeä siitä, että on luonut ratkaisun yksinkertaiseen verisolujen laskentaan, jota on etsitty useita vuosikymmeniä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun pieni, helppokäyttöinen laite voi tarjota näin tarkan tuloksen, joka on helposti saatavilla ja saatavissa niille, jotka tarvitsevat sitä eniten.

Kiitos haastattelusta ja kiitos, että kerroit meille PixCell Medicalin upeasta työstä.