אבישי ברנסקי, Ph.D., מנכ"ל ומייסד שותף של PixCell – סדרת ראיונות

אבישי ברנסקי, Ph.D., מנכ"ל ומייסד שותף של PixCell, הוא מומחה במיקרופלואידיקה, בעל ניסיון תעשייתי רב בפיזיקה יישומית, הנדסת תוכנה ומערכות. הוא אחד מהממציאים של טכניקת מיקוד ויסקו-אלסטי, שיטות ניתוח תאים והמחסנית המבוססת על מיקרו-נוזלים. ד"ר ברנסקי הוא בעל תואר ראשון בפיזיקה, B.Sc. בהנדסת חומרים, ותואר Ph.D. בהנדסה ביו-רפואית, כולם מהטכניון המכון הטכנולוגי הישראלי.

ל-PixCell Medical יש סיפור מקור מעניין, האם תוכל להסביר כיצד החברה הוקמה לאחר שגילתה בטעות תופעה פיזיקלית ייחודית: מיקוד ויסקואלסטי (VEF)?

בזמן שסיימתי את הדוקטורט שלי בטכניון - המכון הטכנולוגי הישראלי, עמית ואני חקרנו מכשירים מיקרופלואידיים שבהם הזרמנו תאי דם שהושעו בתמיסות שונות. בדקנו את התאים דרך מיקרוסקופ כשהם זורמים, וכצפוי, התאים התפזרו באופן שווה על פני המיקרו-ערוץ (חלק ממכשיר המיקרו-נוזל). במהלך המחקר שלנו, התנסינו בפתרון ייחודי המשמש בדרך כלל בתעשיית הכרייה. כשהסתכלנו דרך המיקרוסקופ, לא יכולנו לראות אף תאים. חזרנו על זה מספר פעמים, ועדיין לא יכולנו לראות אף תאים! לאחר חקירה נוספת, הבנו שכל התאים היו ממוקדים במישור אחד, והמיקרוסקופ שלנו לא היה ממוקד במישור התאים הזה. אפקט המיקוד שגילינו היה חזק ביותר, שלא דומה לאף אחד שראינו אי פעם, שבו כל התאים היו מיושרים בצורה מושלמת במישור בודד במרחק של עשרות ננומטרים זה מזה. זו הייתה פריצת הדרך שלנו בגילוי מיקוד ויסקו אלסטי (VEF).

פנינו לפרופסור בטכניון שהגה תיאוריה שתמכה בגילוי הזה. בהתבסס על המחקר הזה, אנחנו פרסם מאמר על VEF באחד מכתבי העת הפיזיקליים היוקרתיים ביותר - Physical Review Letters.

הבנתי במהירות כי VEF יכול להיות מאוד שימושי ביישומים שבהם תאים נספרים או מנתחים. כל השיטות הללו דורשות מיקוד של תאים מכיוון שככל שהתא קרוב יותר למיקום שאתה מצפה שהוא יהיה, כך הניתוח מדויק יותר. המיקוד החד שהושג על ידי VEF מאפשר מדידות מדויקות ביותר כמו גם ניתוח מבוסס תמונה של מאפייני התאים. יתרון נוסף הוא ש-VEF דורש הרבה פחות ריאגנטים מאשר מונים תאים סטנדרטיים, מה שהופך אותו לחסכוני וקל לשימוש. זו הייתה נקודת ההתחלה כשהתחלנו לפתח את מנתח ההמטולוגיה HemoScreen, שתוכנן סביב VEF כמו גם טכנולוגיות פטנט אחרות.

 

ה-HemoScreen™ הופך את בדיקות הדם לפשוטות, האם אתה יכול להסביר את הכישורים הדרושים להפעלת בדיקות הדם ומה התהליך?

ה-HemoScreen קטן, יציב ופשוט לשימוש, והוא אינו דורש שום מיומנות טכנית להגדרה או הפעלה. יתר על כן, הוא אינו דורש תחזוקה או כיול. בשל כך, כל אחד יכול ללמוד במהירות כיצד להשתמש בו רק על ידי קריאת המדריך המהיר, מאחיות ומטפלים, ועד למטופל עצמו.

המכשיר כולל תהליך פשוט בן שלושה שלבים:

• טיפת דם אחת נלקחת מאצבע ומוכנסת למחסנית החד פעמית שבה כל הריאגנטים מובנים.
• המחסנית מוכנסת לנתח; ו
• בתוך 6 דקות, תוצאות באיכות מעבדה עבור בדיקת CBC דיפרנציאלית מלאה בת 5 חלקים.

תהליך זה מבטל שגיאות פרוצדורליות הקשורות למפעיל או למשתמש שעלולות לפגוע באיכות תוצאת הבדיקה עקב השלבים הקדם-אנליטיים של הכנת הדגימה. מתן קריאות מדויקות של 20 פרמטרים סטנדרטיים של ספירת דם בפתרון נקודתי בטוח, קל ופשוט, חוסך למטופלים, לרופאים ולמערכות בריאות זמן ועלויות משמעותיים.

בארה"ב, ה-HemoScreen מאושר לשימוש בנקודת טיפול (POC) עם דירוג CLIA-מורכב בינוני.

מהן חלק מהמחלות שה-HemoScreen™ מזהה?

ה-HemoScreen מבצע את בדיקת הדם הנפוצה ביותר, ספירת הדם המלאה (CBC), המספקת לאנשי מקצוע בתחום הבריאות תמונה כוללת של מצבו הבריאותי של האדם. בנוסף, הוא מספק סימון תאים חריג מקיף שיכול לשמש כסמנים ביולוגיים לפתולוגיות שונות. זיהוי תאים לא תקין הוא כל כך חשוב אך אינו זמין בנקודת הטיפול או לעתים קרובות אפילו במעבדות גדולות וריכוזיות.

כשמדובר בזיהוי מחלות כמו לימפומה, סוגים מסוימים של לוקמיה ודלקות חמורות, תאי דם מוקדמים משתחררים ממח העצם לפני שהם מגיעים למצבם הבשל. היכולת לסמן תאים לא בשלים כאלה בדמו של חולה היא ממצא חשוב מאוד וניתן לגלות אותו רק עם המכשירים האיכותיים ביותר. לעתים קרובות, מכשירים אלה אינם יכולים לזהות את כל התאים הבלתי בשלים, וכתוצאה מכך צריך לבצע מריחת דם ולהסתכל על הדגימה תחת מיקרוסקופ. יש פחות ופחות פתולוגים עם המומחיות לעשות זאת.

כאן נכנס לתמונה ה-HemoScreen. ניתוח התמונה מונע בינה מלאכותית שלנו יכול, בהתבסס על אלפי דגימות מפתולוגיות שונות, לזהות את התאים ולתת ממצא מדויק, המייצג מהפך עצום בניתוח דם מהיר. באמצעות טכנולוגיה זו, ניתן לומר למטופלים באופן מיידי אם עליהם לפנות לבית החולים ולבצע בדיקות ספציפיות יותר כדי לאפס פתולוגיה מוקדם משמעותית מאשר בשיטות הבדיקה הנוכחיות.

הפרעות אחרות שניתן לזהות באמצעות ה-CBC של HemoScreen כוללות לימפומות כרוניות (CLL), זיהום, אנמיה חמורה ודימום פנימי. תוספת של תאים לא תקינים היא אינדיקטור חזק לכך שלמטופל יש בעיה חמורה שיש לנתח ולהעריך עוד יותר. במקום לאבחן מחלות ספציפיות, בדיקת ה-HemoScreen נותנת סקירה כללית של בריאות המטופל ומסייעת בגילוי מוקדם של פתולוגיות קשות. יתר על כן, זה מסייע לרופא לקבוע אם לרשום אנטיביוטיקה או לא, מה שהופך חשוב יותר עם הנושא הגובר של עמידות לחיידקים אנטיביוטיים.

 

ה-HemoScreen™ יכול גם לזהות תאי דם לא תקינים שעלולים להצביע על תאים סרטניים פוטנציאליים. האם אתה יכול לפרט כיצד ניתן להשתמש במוצר זה כדי לזהות סרטן מוקדם?

תאי דם מתפתחים במח העצם שמתפתחים בהדרגה עד שהם משתחררים לזרם הדם כאחד מ-7 סוגי התאים העיקריים. תאים בוגרים אלו נספרים כחלק מבדיקת ספירת הדם הסטנדרטית (CBC) כיוון שריכוזם בדם משמש לאבחון מצבים שונים כגון זיהום ואנמיה. עם זאת, מדי פעם תאים לא בשלים, שעדיין לא התפתחו למצבם הבשל, משתחררים בטרם עת ממח העצם לזרם הדם ההיקפי. תאים אלו מכונים תאים לא תקינים ועשויים להעיד על הפרעה בריאותית חמורה.

שיטת הניתוח HemoScreen מבוססת על הדמיה דיגיטלית של תאים זורמים שעלולים להיתפס כ"משטח דם זורם". הוא מחלץ מאות תכונות מכל תא בניגוד ל-3-4 האותות המתקבלים על ידי מנתחים סטנדרטיים במעבדות מרכזיות. זה מאפשר לטכנולוגיה להבדיל במדויק בין כל סוגי התאים, כולל אלו שאינם תקינים.

הגרסה שאושרה על ידי ה-FDA של ה-HemoScreen מציינת את 5 סוגי התאים הלבנים הרגילים ומסמנת במדויק תאים לא תקינים. עם זאת, PixCell עלתה לאחרונה עם גרסה חדשה יותר המודדת ומוציאה את ספירת התאים הלא תקינים - זה מסמל פריצת דרך באבחון המטולוגי מכיוון שרופאים יוכלו לזהות סוגים שונים של סרטן בשלב מוקדם יותר בטיפול הראשוני ולא לפספס את אלה מקרים קריטיים הדורשים התערבות מיידית.

ה-HemoScreen יכול לספור גרנולוציטים לא בשלים, RBC עם גרעיני ותאי בלסט, שחשוב מאוד לגלותם, אפילו במספרים נמוכים מאוד, שכן הם עשויים להצביע על מיאלומות, לוקמיה, לימפומות והפרעות דם כרוניות הדורשות התערבות מיידית.

 

אחד הדברים עליהם עובדים PixCell Medical הוא אבחון אלח דם מוקדם. האם אתה יכול להסביר את האתגרים הנוכחיים מאחורי אבחון מוקדם של אלח דם וכיצד PixCell Medical מתמודדת עם האתגר הזה?

אלח דם הוא בעיה בריאותית עולמית. כדי להילחם באלח דם, אנו דורשים כלי אבחון טובים יותר, בדיקות מהירות יותר ומבחנים ספציפיים יותר. אם הבדיקה אינה ספציפית, היא לא יכולה להבדיל בין אלח דם ומצבים אחרים שנראים דומים.

PixCell Medical מתמודדת עם אתגר זה על ידי מתן בדיקות נגישות ביותר עבור סמנים ביולוגיים ספציפיים הקשורים לזיהומים חיידקיים. חלקם כבר זמינים עם CBC דיפרנציאלי בן 5 חלקים, כמו ספירת נויטרופילים מוחלטת (ANC) וספירת תאי דם לבנים (WBC), בעוד שאחרים עדיין בפיתוח.

PixCell מוסיפה גם סמן ביולוגי שהתגלה לאחרונה: רוחב הפצת מונוציטים (MDW) לבדיקת CBC. ה-MDW הוכח כיעיל לגילוי אלח דם במהלך המפגש הראשוני במחלקה המיון. במקביל ל-WBC, MDW צפוי עוד לשפר את קבלת ההחלטות הרפואיות במהלך ניהול אלח דם מוקדם במחלקת החירום. גרנולוציטים לא בשלים, שהוזכרו לעיל, הוכחו גם הם כסמן מוקדם טוב לאלח דם. בנוסף, PixCell מפתחת מבחנים נוספים לסמני דלקת כגון חלבון C-reactive (CRP) ו-Procalcitonin (PCT) הנמצאים בשימוש נרחב בניהול טיפול באלח דם.

השילוב של סמנים אלו מציע אינדיקציה הרבה יותר ספציפית למקור הזיהום ומהלך המחלה. יתר על כן, הנגשת מבחני מתקדמים אלה ומתן תוצאות בזמן אמת יובילו לשיפור משמעותי בתוצאה הקלינית עבור חולי ספיגה.

 

כיצד נעשה שימוש בבינה מלאכותית ב-HemoScreen™ לגילוי מחלות וסרטן?

ה-HemoScreen משלב טכנולוגיית מיקוד ויסקו-אלסטי (VEF) עם טכנולוגיית בינה מלאכותית (AI) מוגנת בפטנט וראיית מכונה לניתוח מהיר של דגימת דם. VEF גורם לתאים להתמקד למישור שכבה אחת תוך כדי זרימתם, מה שמקל על הניתוח האופטי שלהם. טכנולוגיית ראיית המכונה שלנו לוכדת אז אלפי תמונות של עשרות אלפי תאים, בזמן אמת, ממוקדות בצורה מושלמת תוך כדי זרימה. אלגוריתמי ה-AI שלנו מנתחים את התמונות הללו תוך כדי תנועה. באמצעות עיבוד תמונה, אלגוריתמים וראיית מכונה, הטכנולוגיה מזהה את התאים ולאחר מכן מסווגת אותם לסוגים שונים.

באמצעות אלגוריתמים של למידת מכונה שהוכשרו על ידי מומחים אנושיים בהתבסס על דגימות דם ופתולוגיות רבות ושונות, הוא יכול לזהות ולסווג תת-סוגים שונים של תאים שלעיתים שונים בניואנסים ממטופלים ופתולוגיות שונות. כל זה נעשה על סמך המורפולוגיות, הצורות, צורת הגרעין, הצבע ותכונות התא האחרות של התאים. בסך הכל, טכנולוגיית הבינה המלאכותית שלנו משתמשת במאות תכונות שונות של כל תא כדי להיות מסוגלת לקבוע באיזה סוג תא מדובר, במהירות.

 

עד כמה חשובה בדיקות אבחון מבוזרות בכל הנוגע לאבחון מוצלח של סרטן ומחלות זיהומיות אחרות מוקדם?

בדיקות אבחון מבוזרות הן חיוניות כשמדובר באבחון מוצלח של סרטן ומחלות זיהומיות אחרות בשלב מוקדם. הטכנולוגיות הנוכחיות המשמשות במעבדות מרכזיות למטרה זו משתמשות בפיזור לייזר או בעכבה חשמלית, המאפשרות ניתוח של מעט מאוד מאפיינים של התא, בדרך כלל רק כשלושה או ארבע בהשוואה למאות שהטכנולוגיה שלנו יכולה לנתח בנקודת- מסגרת טיפול.

בנוסף, תהליך אבחון מוצלח של סרטן ומחלות זיהומיות אחרות נעשה בדרך כלל באמצעות תהליך בדיקה ארוך ומייגע. דגימות דם נלקחות מהמטופל לאחר הפניה של הרופא, נשלחות למעבדה מרכזית לבדיקה, ואז המטופלים יכולים להמתין ימים, אפילו שבועות, עד לקבלת תוצאותיהם. אבחון מבוזר נותן לרופאים את האפשרות לבדוק את המטופלים שלהם שם ושם, במשרד שלהם, ללא צורך בסיוע טכני. והחלק הכי חשוב? התוצאות מתקבלות תוך שש דקות, והרופא יכול להפנות את המטופל ישירות לשלב ההכרחי הבא באבחון.

 

האם יש משהו נוסף שתרצה לחלוק על PixCell Medical?

PixCell Medical גאים שיצרו פתרון לבדיקת CBC פשוטה שמחפשים כבר כמה עשורים. זו הפעם הראשונה שמכשיר מיניאטורי וקל לשימוש יכול לספק תוצאות מדויקות כל כך שזמינות ונגישות למי שהכי זקוק לו.

תודה לך על הראיון ועל כך שיידעת אותנו על העבודה המדהימה שמתרחשת ב PixCell Medical.