Avishay Bransky, Ph.D., PDG et co-fondateur de PixCell – Série d’entretiens

Avishay Bransky, Ph.D., PDG et co-fondateur de PixCell, est un expert en microfluidique, avec une expérience industrielle étendue en physique appliquée, en ingénierie logicielle et en ingénierie des systèmes. Il est l’un des inventeurs de la technique de focalisation viscoélastique, des méthodes d’analyse des cellules et du cartouche à base de microfluidique. Le Dr Bransky détient un B.A. en physique, un B.Sc. en ingénierie des matériaux et un Ph.D. en ingénierie biomédicale, tous de l’Institut de technologie d’Israël de Technion.

PixCell Medical a une histoire d’origine intéressante, pouvez-vous expliquer comment l’entreprise a été créée après avoir découvert accidentellement un phénomène physique unique : la focalisation viscoélastique (VEF) ?

Pendant que je terminais mon doctorat à l’Institut de technologie d’Israël de Technion, un collègue et moi-même recherchions des dispositifs microfluidiques dans lesquels nous faisions circuler des cellules sanguines suspendues dans diverses solutions. Nous avons inspecté les cellules à travers un microscope pendant qu’elles circulaient, et comme prévu, les cellules étaient uniformément réparties dans le microcanal (partie du dispositif microfluidique). Pendant notre recherche, nous avons expérimenté une solution unique qui est généralement utilisée dans l’industrie minière. Lorsque nous avons regardé à travers le microscope, nous n’avons pas pu voir de cellules. Nous avons répété cela plusieurs fois, et nous n’avons toujours pas pu voir de cellules ! Après une enquête plus approfondie, nous avons réalisé que toutes les cellules étaient concentrées dans un seul plan, et notre microscope n’était pas focalisé sur ce plan de cellules. L’effet de focalisation que nous avons découvert était extrêmement fort, contrairement à tout ce que nous avions vu auparavant, dans lequel toutes les cellules étaient parfaitement alignées dans un seul plan, à quelques nanomètres les unes des autres. C’était notre percée dans la découverte de la focalisation viscoélastique (VEF).

Nous nous sommes adressés à un professeur de l’Institut de technologie d’Israël de Technion qui a élaboré une théorie qui soutenait cette découverte. Sur la base de cette recherche, nous avons publié un article sur la VEF dans l’une des revues de physique les plus prestigieuses – Physical Review Letters.

J’ai rapidement réalisé que la VEF pourrait être très utile dans les applications où les cellules sont comptées ou analysées. Ces méthodes nécessitent toutes une focalisation des cellules, car plus la cellule est proche de la position où on s’attend à ce qu’elle soit, plus l’analyse est précise. La focalisation nette obtenue par la VEF permet des mesures très précises ainsi qu’une analyse basée sur les images des caractéristiques des cellules. Un avantage supplémentaire est que la VEF nécessite beaucoup moins de réactifs que les compteurs de cellules standard, ce qui la rend rentable et facile à utiliser. C’était le point de départ lorsque nous avons commencé à développer l’analyseur d’hématologie HemoScreen, qui a été conçu autour de la VEF ainsi que d’autres technologies brevetées.

Le HemoScreen rend les tests sanguins simples, pouvez-vous expliquer les compétences nécessaires pour effectuer les tests sanguins et quel est le processus ?

Le HemoScreen est petit, robuste et simple à utiliser, et il n’a pas besoin de compétences techniques pour le configurer ou l’utiliser. De plus, il n’a pas besoin de maintenance ou d’étalonnage. En raison de cela, n’importe qui peut apprendre à l’utiliser en lisant simplement le guide rapide, des infirmières et des soignants aux patients eux-mêmes.

L’appareil implique un processus simple en trois étapes :

• Une goutte de sang est prélevée sur un doigt et insérée dans le cartouche jetable qui contient tous les réactifs intégrés.
• Le cartouche est inséré dans l’analyseur ; et
• Au bout de 6 minutes, des résultats de laboratoire de qualité pour un test de formule sanguine complète à 5 parties différentielles sont fournis.

Ce processus élimine les erreurs de procédure liées à l’opérateur ou à l’utilisateur qui pourraient compromettre la qualité des résultats des tests en raison des étapes pré-analytiques de la préparation de l’échantillon. La fourniture de lectures précises de 20 paramètres de numération sanguine standard dans une solution de soins de santé simple, sûre et facile à utiliser permet aux patients, aux cliniciens et aux systèmes de santé de gagner du temps et de l’argent.

Aux États-Unis, le HemoScreen est homologué pour une utilisation en soins de santé de proximité (POC) avec une notation de complexité modérée CLIA.

Quelles sont certaines des maladies que le HemoScreen détecte ?

Le HemoScreen effectue le test sanguin le plus courant, la numération sanguine complète (NBC), qui fournit aux professionnels de la santé une image globale de la santé d’une personne. De plus, il fournit un pavillon de cellules anormales complet qui peut servir de biomarqueurs pour différentes pathologies. L’identification de cellules anormales est si importante, mais elle n’est pas disponible en soins de santé de proximité ou même dans les grands laboratoires centralisés.

Lorsqu’il s’agit d’identifier des maladies telles que la lymphome, certains types de leucémie et d’inflammation grave, des cellules sanguines immatures sont libérées de la moelle osseuse avant d’atteindre leur état mature. La capacité de signaler de telles cellules immatures dans le sang d’un patient est une découverte très importante et ne peut être découverte qu’avec les instruments de la plus haute qualité. Souvent, ces instruments ne peuvent pas détecter toutes les cellules immatures, ce qui nécessite de faire une frottis sanguin et d’examiner l’échantillon au microscope. Il y a de moins en moins de pathologistes ayant l’expertise pour le faire.

C’est là que le HemoScreen intervient. Notre analyse d’image basée sur l’intelligence artificielle peut, sur la base de milliers d’échantillons de différentes pathologies, identifier les cellules et fournir un résultat précis, représentant une transformation importante dans l’analyse sanguine rapide. En utilisant cette technologie, les patients peuvent être informés immédiatement s’ils doivent se rendre à l’hôpital et effectuer des tests plus spécifiques pour cibler une pathologie beaucoup plus tôt que avec les méthodes de test actuelles.

D’autres troubles qui peuvent être identifiés par l’intermédiaire du CBC du HemoScreen incluent les lymphomes chroniques (LLC), les infections, l’anémie grave et les saignements internes. L’ajout de cellules anormales est un indicateur fort que le patient a un problème grave qui nécessite une analyse et une évaluation plus approfondies. Au lieu de diagnostiquer des maladies spécifiques, le test du HemoScreen fournit une vue d’ensemble de la santé du patient et aide à la détection précoce de pathologies graves. De plus, cela aide le médecin à déterminer s’il doit prescrire des antibiotiques ou non, ce qui devient de plus en plus important avec le problème croissant de résistance aux antibiotiques.

Le HemoScreen peut également détecter des cellules sanguines anormales qui peuvent indiquer des cellules cancéreuses potentielles. Pouvez-vous expliquer comment ce produit peut être utilisé pour détecter le cancer à un stade précoce ?

Les cellules sanguines se développent dans la moelle osseuse et évoluent progressivement jusqu’à ce qu’elles soient libérées dans le flux sanguin comme l’une des 7 principales types de cellules. Ces cellules matures sont comptées dans le cadre du test de numération sanguine complète (NBC) standard, car leur concentration dans le sang sert à diagnostiquer diverses conditions telles que les infections et l’anémie. Cependant, occasionnellement, des cellules immatures qui n’ont pas encore développé leur état mature sont libérées prématurément de la moelle osseuse dans le flux sanguin périphérique. Ces cellules sont appelées cellules anormales et peuvent être indicatives d’un trouble de santé grave.

La méthode d’analyse du HemoScreen est basée sur l’imagerie numérique de cellules en circulation qui peut être perçue comme un « frottis sanguin en circulation ». Il extrait des centaines de caractéristiques de chaque cellule, contrairement aux 3-4 signaux obtenus par les analyseurs standard dans les laboratoires centralisés. Cela permet à la technologie de différencier avec précision entre les différents types de cellules, y compris celles qui sont anormales.

La version homologuée par la FDA du HemoScreen spécifie les 5 types de cellules blanches normales et signale avec précision les cellules anormales. Cependant, PixCell a récemment mis au point une nouvelle version qui mesure et affiche les comptes de cellules anormales – ce qui représente une avancée dans les diagnostics hématologiques, car les médecins seraient en mesure de détecter différents types de cancer à un stade plus précoce dans les soins de santé primaires et ne pas manquer ces cas critiques qui nécessitent une intervention immédiate.

Le HemoScreen peut compter les granulocytes immatures, les RBC nucléés et les cellules à blast, qui sont extrêmement importants à détecter, même à des nombres très faibles, car ils peuvent indiquer des myélomes, des leucémies, des lymphomes et des troubles sanguins chroniques qui nécessitent une intervention immédiate.

L’une des choses sur lesquelles travaille PixCell Medical est le diagnostic précoce de la sepsis. Pouvez-vous expliquer les défis actuels du diagnostic précoce de la sepsis et comment PixCell Medical relève ce défi ?

La sepsis est un problème de santé mondial. Pour lutter contre la sepsis, nous avons besoin de meilleurs outils de diagnostic, de tests plus rapides et d’essais plus spécifiques. Si les tests ne sont pas spécifiques, ils ne peuvent pas distinguer la sepsis d’autres conditions qui apparaissent similaires.

PixCell Medical relève ce défi en fournissant des tests très accessibles pour des biomarqueurs spécifiques liés aux infections bactériennes. Certains sont déjà disponibles avec la formule sanguine complète à 5 parties différentielles, tels que le comptage absolu de neutrophiles (ANC) et le comptage de cellules blanches (WBC), tandis que d’autres sont encore en développement.

PixCell ajoute également un biomarqueur récemment découvert : la largeur de distribution des monocytes (MDW) au test de formule sanguine complète. Le MDW a été montré efficace pour la détection de la sepsis lors de la première rencontre avec le service d’urgence. En tandem avec le WBC, le MDW est encore prévu pour améliorer la prise de décision médicale lors de la gestion précoce de la sepsis dans le service d’urgence. Les granulocytes immatures mentionnés ci-dessus ont également été montrés comme un bon marqueur précoce pour la sepsis. De plus, PixCell développe d’autres essais pour les marqueurs d’inflammation tels que la protéine C-réactive (CRP) et la procalcitonine (PCT) qui sont largement utilisés dans la gestion du traitement de la sepsis.

La combinaison de ces marqueurs offre une indication beaucoup plus spécifique de la source de l’infection et du cours de la maladie. De plus, la mise à disposition de ces essais avancés et la fourniture de résultats en temps réel amélioreront considérablement les résultats cliniques pour les patients septiques.

Comment l’intelligence artificielle est-elle utilisée dans le HemoScreen pour la détection des maladies et du cancer ?

Le HemoScreen combine la technologie de focalisation viscoélastique (VEF) avec une technologie d’intelligence artificielle (IA) brevetée et une vision par ordinateur pour analyser rapidement un échantillon de sang. La VEF fait que les cellules se concentrent dans un seul plan de focalisation à mesure qu’elles circulent, facilitant leur analyse optique. Notre technologie de vision par ordinateur capture alors des milliers d’images de dizaines de milliers de cellules, en temps réel, parfaitement focalisées à mesure qu’elles circulent. Nos algorithmes d’IA analysent ensuite ces images en temps réel. En utilisant le traitement d’images, les algorithmes et la vision par ordinateur, la technologie identifie les cellules et les classe en différents types.

En utilisant des algorithmes d’apprentissage automatique formés par des experts humains sur de nombreux échantillons de sang et de pathologies différents, il peut identifier et classer des sous-types de cellules qui diffèrent parfois en nuances d’une patient à l’autre et d’une pathologie à l’autre. Cela est fait sur la base des morphologies des cellules, des formes, de la forme du noyau, de la couleur et d’autres propriétés cellulaires. Dans l’ensemble, notre technologie d’IA utilise des centaines de caractéristiques différentes de chaque cellule pour déterminer quel type de cellule il s’agit, rapidement.

Combien est-il important de tester diagnostique décentralisé lorsqu’il s’agit de diagnostiquer avec succès le cancer et d’autres maladies infectieuses à un stade précoce ?

Les tests diagnostiques décentralisés sont vitaux lorsqu’il s’agit de diagnostiquer avec succès le cancer et d’autres maladies infectieuses à un stade précoce. Les technologies actuelles utilisées dans les laboratoires centralisés à cette fin utilisent la diffusion laser ou l’impédance électrique, qui permettent d’analyser très peu de propriétés des cellules, généralement seulement trois ou quatre par rapport aux centaines que notre technologie peut analyser dans un environnement de soins de proximité.

En outre, le processus de diagnostic réussi du cancer et d’autres maladies infectieuses est généralement effectué via un processus de test long et fastidieux. Des échantillons de sang sont prélevés sur le patient après la référence du médecin, envoyés à un laboratoire central pour être testés, et les patients peuvent attendre des jours, voire des semaines, pour recevoir leurs résultats. Les tests de diagnostic décentralisés donnent aux médecins la possibilité de tester leurs patients sur place, dans leur propre cabinet, sans aucune assistance technique nécessaire. Et la partie la plus importante ? Les résultats sont reçus en six minutes, et le médecin peut référer son patient directement à l’étape suivante de son diagnostic.

Y a-t-il autre chose que vous aimeriez partager sur PixCell Medical ?

PixCell Medical est fier d’avoir créé une solution pour un test de numération sanguine complète simple qui a été recherchée pendant plusieurs décennies. C’est la première fois qu’un instrument miniature, facile à utiliser, peut fournir des résultats aussi précis qui sont facilement disponibles et accessibles à ceux qui en ont le plus besoin.

Je vous remercie pour l’entretien et pour nous avoir informés du travail incroyable qui se déroule chez PixCell Medical.