Avišajs Branskis, Ph.D., PixCell izpilddirektors un līdzdibinātājs — interviju sērija

Avishay Bransky, Ph.D., izpilddirektors un līdzdibinātājs PixCell, ir mikrofluidikas eksperts ar plašu rūpniecisko pieredzi lietišķajā fizikā, programmatūras un sistēmu inženierijā. Viņš ir viens no viskoelastīgās fokusēšanas tehnikas, šūnu analīzes metožu un uz mikrofluīdiem balstītas kasetnes izgudrotājiem. Dr. Branskis ir ieguvis bakalaura grādu fizikā, B.Sc. Materiālu inženierijā un Ph.D. Biomedicīnas inženierijā, visi no Tehniona Izraēlas Tehnoloģiju institūta.

PixCell Medical ir interesants izcelsmes stāsts. Vai varat paskaidrot, kā uzņēmums tika izveidots pēc tam, kad nejauši atklāja unikālu fizisku parādību: Viskoelastīgo fokusēšanu (VEF)?

Pabeidzot doktora grādu Technion – Izraēlas Tehnoloģiju institūtā, kolēģis un es pētījām mikrofluidiskās ierīces, kurās mēs iepludinājām asins šūnas, kas tika suspendētas dažādos šķīdumos. Mēs pārbaudījām šūnas caur mikroskopu, kad tās plūst, un, kā gaidīts, šūnas bija vienmērīgi izkliedētas pa mikrokanālu (mikrofluidiskās ierīces daļa). Pētījuma laikā mēs eksperimentējām ar unikālu risinājumu, ko parasti izmanto ieguves rūpniecībā. Kad mēs skatījāmies caur mikroskopu, mēs nevarējām redzēt nevienu šūnu. Mēs to atkārtojām vairākas reizes, taču joprojām nevarējām redzēt nevienu šūnu! Veicot turpmāku izmeklēšanu, mēs sapratām, ka visas šūnas bija fokusētas vienā plaknē, un mūsu mikroskops nebija fokusēts uz šo šūnu plakni. Mūsu atklātais fokusēšanas efekts bija ārkārtīgi spēcīgs, atšķirībā no jebkad agrāk redzētā, kurā visas šūnas bija perfekti izlīdzinātas vienā plaknē desmitiem nanometru attālumā viena no otras. Tas bija mūsu sasniegums viskoelastīgās fokusēšanas (VEF) atklāšanā.

Mēs vērsāmies pie Technion profesora, kurš izstrādāja teoriju, kas atbalstīja šo atklājumu. Pamatojoties uz šo pētījumu, mēs publicēja rakstu par VEF vienā no prestižākajiem fizikas žurnāliem – Physical Review Letters.

Es ātri sapratu, ka VEF varētu būt ļoti noderīgs lietojumos, kur tiek skaitītas vai analizētas šūnas. Visas šīs metodes prasa šūnu fokusēšanu, jo jo tuvāk šūna atrodas pozīcijai, kuru jūs gaidāt, jo precīzāka ir analīze. VEF panāktā asā fokusēšana atvieglo ļoti precīzus mērījumus, kā arī šūnu raksturlielumu analīzi, kas balstīta uz attēlu. Papildu ieguvums ir tas, ka VEF nepieciešams daudz mazāk reaģentu nekā standarta šūnu skaitītājiem, padarot to rentablu un viegli lietojamu. Tas bija sākumpunkts, kad mēs sākām izstrādāt HemoScreen hematoloģijas analizatoru, kas tika izstrādāts atbilstoši VEF, kā arī citām patentētām tehnoloģijām.

 

HemoScreen™ padara asins analīžu veikšanu vienkāršu. Vai varat izskaidrot, kādas prasmes ir nepieciešamas asins analīžu veikšanai un kāds ir process?

HemoScreen ir mazs, izturīgs un vienkārši lietojams, un tā uzstādīšanai vai darbībai nav nepieciešamas nekādas tehniskas prasmes. Turklāt tam nav nepieciešama apkope vai kalibrēšana. Pateicoties tam, ikviens var ātri iemācīties to lietot, vienkārši izlasot īso ceļvedi no medmāsām un aprūpētājiem līdz pašam pacientam.

Ierīce ietver vienkāršu trīs posmu procesu:

• Viens asins piliens tiek paņemts no pirksta un ievietots vienreizējās lietošanas kārtridžā, kurā ir iebūvēti visi reaģenti.
• Kārtridžs tiek ievietots analizatorā; un
• 6 minūšu laikā tiek piegādāti laboratorijas kvalitātes rezultāti pilnam 5 daļu diferenciālajam CBC testam.

Šis process novērš ar operatoru vai lietotāju saistītās procesuālās kļūdas, kas var apdraudēt testa rezultātu kvalitāti parauga sagatavošanas pirmsanalītisko darbību dēļ. Nodrošinot precīzus 20 standarta asinsainu parametru rādījumus drošā, vienkāršā un vienkāršā ārstniecības iestādē, pacienti, ārsti un veselības aprūpes sistēmas ietaupa ievērojamu laiku un izmaksas.

ASV HemoScreen ir atļauts lietošanai aprūpes vietā (POC) ar CLIA vidēji sarežģītu novērtējumu.

Kādas ir dažas slimības, kuras atklāj HemoScreen™?

HemoScreen veic visizplatītāko asins analīzi, pilnu asins analīzi (CBC), kas sniedz veselības aprūpes speciālistiem vispārēju priekšstatu par personas veselību. Turklāt tas nodrošina visaptverošu patoloģisku šūnu atzīmēšanu, kas var kalpot kā biomarķieri dažādām patoloģijām. Nenormāla šūnu identifikācija ir tik svarīga, taču tā nav pieejama aprūpes punktā vai bieži vien pat lielās, centralizētās laboratorijās.

Runājot par tādu slimību identificēšanu kā limfoma, noteikta veida leikēmija un smags iekaisums, priekšlaicīgas asins šūnas tiek atbrīvotas no kaulu smadzenēm, pirms tās sasniedz nobriedušu stāvokli. Spēja atzīmēt šādas nenobriedušas šūnas pacienta asinīs ir ļoti svarīgs atklājums, un to var atklāt tikai ar augstākās kvalitātes instrumentiem. Bieži vien šie instrumenti nevar noteikt visas nenobriedušās šūnas, kā rezultātā ir nepieciešams veikt asins uztriepi un apskatīt paraugu mikroskopā. Arvien mazāk ir mazāk patologu ar zināšanām, lai to izdarītu.

Šeit tiek izmantots HemoScreen. Mūsu mākslīgā intelekta vadītā attēlu analīze, pamatojoties uz tūkstošiem dažādu patoloģiju paraugu, var identificēt šūnas un sniegt precīzu atradumu, kas atspoguļo milzīgu transformāciju ātrā asins analīzē. Izmantojot šo tehnoloģiju, pacientiem var nekavējoties pateikt, vai viņiem vajadzētu doties uz slimnīcu un veikt specifiskākus testus, lai noteiktu patoloģiju, ievērojami agrāk nekā izmantojot pašreizējās pārbaudes metodes.

Citi traucējumi, ko var identificēt, izmantojot HemoScreen CBC, ir hroniskas limfomas (CLL), infekcija, smaga anēmija un iekšēja asiņošana. Patoloģisku šūnu pievienošana ir spēcīgs rādītājs, ka pacientam ir nopietna problēma, kas jāturpina analizēt un novērtēt. Tā vietā, lai diagnosticētu konkrētas slimības, HemoScreen tests sniedz vispārīgu pārskatu par pacienta veselību un palīdz savlaicīgi atklāt smagas patoloģijas. Turklāt tas palīdz ārstam noteikt, vai izrakstīt antibiotikas vai nē, kas kļūst arvien svarīgāks, pieaugot antibiotiku mikrobu rezistences problēmai.

 

HemoScreen™ var arī noteikt patoloģiskas asins šūnas, kas var liecināt par iespējamām vēža šūnām. Vai varat sīkāk pastāstīt, kā šo produktu var izmantot vēža agrīnai noteikšanai?

Asins šūnas attīstās kaulu smadzenēs, kas pakāpeniski attīstās, līdz tiek izlaistas asinsritē kā viens no 7 galvenajiem šūnu veidiem. Šīs nobriedušās šūnas tiek skaitītas kā daļa no standarta pilnīgas asins analīzes (CBC) testa, jo to koncentrācija asinīs palīdz diagnosticēt dažādus apstākļus, piemēram, infekciju un anēmiju. Tomēr dažkārt nenobriedušas šūnas, kas vēl nav attīstījušās savā nobriedušajā stāvoklī, priekšlaicīgi tiek atbrīvotas no kaulu smadzenēm perifērajā asinsritē. Šīs šūnas tiek sauktas par patoloģiskām šūnām, un tās var liecināt par nopietnu veselības traucējumu.

HemoScreen analīzes metode ir balstīta uz plūstošu šūnu digitālo attēlveidošanu, ko var uztvert kā "plūstošu asiņu uztriepi". Tas no katras šūnas iegūst simtiem funkciju pretstatā 3–4 signāliem, ko iegūst standarta analizatori centralizētās laboratorijās. Tas ļauj tehnoloģijai precīzi atšķirt visu veidu šūnas, tostarp tās, kas ir patoloģiskas.

FDA apstiprinātā HemoScreen versija nosaka 5 normālu balto šūnu veidus un precīzi atzīmē patoloģiskas šūnas. Tomēr PixCell nesen ir nācis klajā ar jaunāku versiju, kas mēra un izvada patoloģisku šūnu skaitu – tas nozīmē izrāvienu hematoloģiskā diagnostikā, jo ārsti varēs atklāt dažāda veida vēzi agrīnā primārās aprūpes stadijā un nepalaist garām tos. kritiski gadījumi, kad nepieciešama tūlītēja iejaukšanās.

HemoScreen var saskaitīt nenobriedušus granulocītus, kodolu RBC un blastu šūnas, kuras ir ārkārtīgi svarīgi noteikt pat ļoti mazā skaitā, jo tās var liecināt par mielomām, leikēmijām, limfomām un hroniskām asins slimībām, kurām nepieciešama tūlītēja iejaukšanās.

 

Viena no lietām, pie kuras strādā PixCell Medical, ir agrīna sepses diagnostika. Vai varat izskaidrot pašreizējās sepses agrīnas diagnostikas problēmas un to, kā PixCell Medical risina šo problēmu?

Sepsis ir globāla veselības problēma. Lai cīnītos pret sepsi, mums ir nepieciešami labāki diagnostikas instrumenti, ātrāka pārbaude un specifiskākas pārbaudes. Ja pārbaude nav specifiska, tā nevar atšķirt sepsi un citus līdzīgus apstākļus.

PixCell Medical risina šo izaicinājumu, nodrošinot ļoti pieejamu testēšanu konkrētiem biomarķieriem, kas saistīti ar bakteriālām infekcijām. Daži jau ir pieejami ar 5 daļīgo diferenciālo CBC, piemēram, absolūto neitrofilo leikocītu skaitu (ANC) un balto asins šūnu (WBC) skaitu, bet citi joprojām tiek izstrādāti.

PixCell CBC testam pievieno arī nesen atklātu biomarķieri: monocītu sadalījuma platumu (MDW). Ir pierādīts, ka MDW ir efektīvs sepses noteikšanai sākotnējās neatliekamās palīdzības nodaļas tikšanās laikā. Tiek prognozēts, ka kopā ar WBC MDW uzlabos medicīnisko lēmumu pieņemšanu agrīnas sepses pārvaldības laikā neatliekamās palīdzības nodaļā. Ir pierādīts, ka iepriekš minētie nenobrieduši granulocīti ir labs agrīns sepses marķieris. Turklāt PixCell izstrādā turpmākus iekaisuma marķieru testus, piemēram, C-reaktīvo proteīnu (CRP) un prokalcitonīnu (PCT), ko plaši izmanto sepses ārstēšanā.

Šo marķieru kombinācija piedāvā daudz precīzāku norādi par infekcijas avotu un slimības gaitu. Turklāt, padarot šos uzlabotos testus pieejamus un nodrošinot rezultātus reāllaikā, septisku pacientu klīniskais rezultāts ievērojami uzlabotu.

 

Kā mākslīgais intelekts tiek izmantots HemoScreen™ gan slimību, gan vēža noteikšanai?

HemoScreen apvieno viskoelastīgās fokusēšanas tehnoloģiju (VEF) ar patentētu mākslīgā intelekta (AI) tehnoloģiju un mašīnredzi, lai ātri analizētu asins paraugu. VEF liek šūnām plūstot fokusēties vienā slāņa plaknē, atvieglojot to optisko analīzi. Mūsu mašīnredzes tehnoloģija reāllaikā tver tūkstošiem attēlu no desmitiem tūkstošu šūnu, perfekti fokusējoties to plūsmas laikā. Mūsu AI algoritmi pēc tam analizē šos attēlus lidojumā. Izmantojot attēlu apstrādi, algoritmus un mašīnredzi, tehnoloģija identificē šūnas un pēc tam klasificē tās dažādos veidos.

Izmantojot mašīnmācīšanās algoritmus, ko apmācījuši cilvēku eksperti, pamatojoties uz daudziem dažādiem asins paraugiem un patoloģijām, tas var identificēt un klasificēt dažādus šūnu apakštipus, kas dažkārt atšķiras no dažādiem pacientiem un patoloģijām. Tas viss tiek darīts, pamatojoties uz šūnu morfoloģiju, formām, kodola formu, krāsu un citām šūnu īpašībām. Kopumā mūsu AI tehnoloģija izmanto simtiem dažādu katras šūnas funkciju, lai varētu ātri noteikt, kāda veida šūna tā ir.

 

Cik svarīga ir decentralizēta diagnostikas pārbaude, lai veiksmīgi agrīni diagnosticētu vēzi un citas infekcijas slimības?

Decentralizēta diagnostikas pārbaude ir ļoti svarīga, lai veiksmīgi agrīni diagnosticētu vēzi un citas infekcijas slimības. Pašreizējās tehnoloģijas, ko šim nolūkam izmanto centralizētajās laboratorijās, izmanto lāzera izkliedi vai elektrisko pretestību, kas ļauj analizēt ļoti maz šūnas īpašību, parasti tikai aptuveni trīs vai četras, salīdzinot ar simtiem, ko mūsu tehnoloģija var analizēt vienā punktā. aprūpes iestatījums.

Turklāt vēža un citu infekcijas slimību veiksmīgas diagnosticēšanas process parasti tiek veikts, izmantojot ilgu un nogurdinošu testēšanas procesu. Asins paraugi tiek ņemti no pacienta pēc ārsta nosūtījuma, nosūtīti uz centralizētu laboratoriju, lai veiktu pārbaudi, un pēc tam pacienti var gaidīt dienas, pat nedēļas, lai saņemtu rezultātus. Decentralizētā diagnostika sniedz ārstiem iespēju pārbaudīt savus pacientus toreiz un tur, savā kabinetā, bez nepieciešamas tehniskas palīdzības. Un vissvarīgākā daļa? Rezultāti tiek saņemti sešu minūšu laikā, un ārsts var tieši novirzīt pacientu uz nākamo nepieciešamo diagnozes posmu.

 

Vai ir vēl kaut kas, ko vēlaties dalīties par PixCell Medical?

PixCell Medical lepojas, ka ir radījis risinājumu vienkāršam CBC testam, kas tika meklēts vairākus gadu desmitus. Šī ir pirmā reize, kad miniatūrs, viegli lietojams instruments var nodrošināt tik precīzus rezultātus, kas ir viegli pieejami un pieejami tiem, kam tas visvairāk nepieciešams.

Paldies par interviju un par to, ka informējāt mūs par apbrīnojamo darbu, kas notiek plkst PixCell Medical.