Avishay Bransky, Ph.D., CEO i współzałożyciel PixCell – seria wywiadów

Avishay Bransky, Ph.D., CEO i współzałożyciel PixCell, jest ekspertem w dziedzinie mikrofluidyki, z bogatym doświadczeniem przemysłowym w dziedzinie fizyki stosowanej, oprogramowania i inżynierii systemów. Jest jednym z wynalazców techniki Viscoelastic Focusing, metod analizy komórek i mikrofluidycznego kartridżu. Dr Bransky posiada tytuł licencjata z fizyki, inżyniera z inżynierii materiałowej oraz doktora z inżynierii biomedycznej, wszystkie z Technion Israel Institute of Technology.

PixCell Medical ma ciekawą historię powstania, możesz wyjaśnić, jak firma została założona po przypadkowym odkryciu unikalnego zjawiska fizycznego: Viscoelastic Focusing (VEF)?

Podczas pisania mojej rozprawy doktorskiej na Technion – Israel Institute of Technology, mój kolega i ja badaliśmy urządzenia mikrofluidyczne, w których przepływały komórki krwi zawieszone w różnych roztworach. Przez mikroskop obserwowaliśmy komórki, gdy przepływały, i jak oczekiwano, komórki były równomiernie rozłożone w mikrokanałach (część urządzenia mikrofluidycznego). Podczas badań eksperymentowaliśmy z unikalnym roztworem, który jest zwykle używany w przemyśle górniczym. Gdy spoglądaliśmy przez mikroskop, nie mogliśmy zobaczyć żadnych komórek. Powtarzaliśmy to kilkakrotnie, ale nadal nie mogliśmy zobaczyć żadnych komórek! Po dalszym badaniu zrozumieliśmy, że wszystkie komórki były skupione w jednej płaszczyźnie, a nasz mikroskop nie był skupiony na tej płaszczyźnie komórek. Efekt skupienia, który odkryliśmy, był niezwykle silny, inny niż wszystkie, które widzieliśmy, w którym wszystkie komórki były idealnie wyrównane w jednej płaszczyźnie, w odległości kilkudziesięciu nanometrów. To było nasze przełomowe odkrycie viscoelastic focusing (VEF).

Zwróciliśmy się do profesora na Technion, który opracował teorię, która potwierdzała to odkrycie. Na podstawie tego badania opublikowaliśmy artykuł na temat VEF w jednym z najbardziej prestiżowych czasopism fizycznych – Physical Review Letters.

Szybko zrozumiałem, że VEF może być bardzo przydatne w aplikacjach, w których komórki są liczone lub analizowane. Te metody wymagają skupienia komórek, ponieważ im bliżej komórka jest do pozycji, w której się jej spodziewamy, tym bardziej dokładna jest analiza. Ostre skupienie uzyskane przez VEF umożliwia bardzo dokładne pomiary, a także analizę obrazu cech komórek. Dodatkową zaletą jest to, że VEF wymaga znacznie mniej odczynników niż standardowe liczniki komórek, co czyni je ekonomicznymi i łatwymi w użyciu. To był punkt wyjścia, gdy zaczynaliśmy rozwijać analizator hematologiczny HemoScreen, który został zaprojektowany wokół VEF, a także innych opatentowanych technologii.

HemoScreen sprawia, że testowanie krwi jest proste, możesz wyjaśnić, jakie umiejętności są potrzebne do przeprowadzenia testów krwi i jaki jest proces?

HemoScreen jest mały, wytrzymały i łatwy w użyciu, nie wymaga żadnych umiejętności technicznych do ustawienia lub obsługi. Co więcej, nie wymaga konserwacji ani kalibracji. Dzięki temu każdy może szybko nauczyć się go używać, czytając tylko krótki przewodnik, od pielęgniarek i opiekunów, po samego pacjenta.

Urządzenie składa się z prostego trzyetapowego procesu:

• Jedna kropla krwi jest pobrana z palca i włożona do wymiennego kartridżu, który ma wszystkie odczynniki wbudowane.
• Kartridż jest włożony do analizatora; i
• W ciągu 6 minut, wyniki testu CBC są dostarczane na poziomie laboratoryjnym.

Ten proces eliminuje błędy proceduralne związane z operatorem lub użytkownikiem, które mogą naruszyć jakość wyniku testu z powodu etapów przedanalizy przygotowania próbki. Dostarczanie dokładnych odczytów 20 standardowych parametrów krwi w bezpiecznym, łatwym i prostym rozwiązaniu punktu opieki zdrowotnej oszczędza pacjentom, lekarzom i systemom zdrowia znaczny czas i koszty.

W Stanach Zjednoczonych HemoScreen jest dopuszczony do użytku w punkcie opieki zdrowotnej (POC) z oceną CLIA jako umiarkowanie złożony.

Jakie choroby może wykryć HemoScreen?

HemoScreen wykonuje najczęstszy test krwi, pełną morfologię krwi (CBC), który dostarcza pracownikom służby zdrowia ogólnego obrazu zdrowia pacjenta. Ponadto dostarcza kompleksowe oznaczenia komórek nieprawidłowych, które mogą służyć jako biomarkery dla różnych patologii. Oznaczenie komórek nieprawidłowych jest tak ważne, a nie jest dostępne w punkcie opieki zdrowotnej lub nawet w dużych, scentralizowanych laboratoriach.

Gdy chodzi o identyfikację chorób, takich jak chłoniak, niektóre rodzaje białaczki i ciężkiej infekcji, komórki krwi są uwalniane z szpiku kostnego przed osiągnięciem dojrzałości. Możliwość oznaczenia takich niedojrzałych komórek we krwi pacjenta jest bardzo ważnym odkryciem i może być dokonana tylko przy użyciu najwyższej jakości instrumentów. Często te instrumenty nie mogą wykryć wszystkich niedojrzałych komórek, co powoduje konieczność wykonania rozmazu krwi i zbadania próbki pod mikroskopem. Jest coraz mniej patologów z odpowiednimi umiejętnościami, aby to zrobić.

To właśnie tutaj pojawia się HemoScreen. Nasza analiza obrazu oparta na sztucznej inteligencji może, na podstawie tysięcy próbek z różnych patologii, identyfikować komórki i dostarczać dokładne wyniki, co stanowi ogromną transformację w szybkiej analizie krwi. Używając tej technologii, pacjenci mogą być poinformowani natychmiast, czy powinni udać się do szpitala i wykonać bardziej szczegółowe testy, aby wcześniej niż z obecnych metod diagnostycznych zidentyfikować patologię.

Inne zaburzenia, które mogą być identyfikowane za pomocą CBC HemoScreen, obejmują przewlekłe chłoniaki (CLL), infekcje, ciężką anemię i krwawienie wewnętrzne. Dodanie komórek nieprawidłowych jest silnym wskaźnikiem, że pacjent ma poważny problem, który wymaga dalszej analizy i oceny. Zamiast diagnozowania konkretnych chorób, test HemoScreen dostarcza ogólny obraz zdrowia pacjenta i pomaga w wczesnym wykryciu ciężkich patologii. Ponadto, pomaga lekarzom w ustaleniu, czy przepisać antybiotyki, co staje się coraz ważniejsze w związku z rosnącym problemem oporności mikrobiologicznej na antybiotyki.

HemoScreen może również wykrywać komórki krwi nieprawidłowe, które mogą wskazywać na potencjalne komórki nowotworowe. Możesz wyjaśnić, w jaki sposób ten produkt może być użyty do wczesnego wykrycia raka?

Komórki krwi rozwijają się w szpiku kostnym, który stopniowo ewoluuje, aż zostaną uwolnione do krwiobiegu jako jeden z siedmiu głównych typów komórek. Dojrzałe komórki są liczone jako część standardowego testu CBC, ponieważ ich stężenie we krwi służy do diagnozowania różnych stanów, takich jak infekcje i anemia. Jednak czasami niedojrzałe komórki, które jeszcze nie rozwinęły się w dojrzałe, są przedwcześnie uwalniane z szpiku kostnego do krwiobiegu. Te komórki są określane jako komórki nieprawidłowe i mogą wskazywać na poważne zaburzenia zdrowia.

Metoda analizy HemoScreen oparta jest na cyfrowym obrazowaniu przepływających komórek, które można postrzegać jako “przepływający rozmaz krwi”. Wyodrębnia setki cech z każdej komórki, w przeciwieństwie do 3-4 sygnałów otrzymanych przez standardowe analizatory w scentralizowanych laboratoriach. To pozwala technologii dokładnie różnicować między wszystkimi typami komórek, w tym tymi, które są nieprawidłowe.

Technologia HemoScreen określa pięć typów normalnych komórek białych i dokładnie oznacza komórki nieprawidłowe. Jednak PixCell niedawno opracował nową wersję, która mierzy i wyświetla liczbę komórek nieprawidłowych – co stanowi przełom w diagnostyce hematologicznej, ponieważ lekarze będą mogli wykryć różne rodzaje raka na wcześniejszym etapie w podstawowej opiece zdrowotnej i nie przegapić tych krytycznych przypadków, które wymagają natychmiastowej interwencji.

HemoScreen może liczyć niedojrzałe granulocyty, nukleowane czerwone krwinki i komórki blastyczne, które są niezwykle ważne do wykrycia, nawet w bardzo niskich liczbach, ponieważ mogą wskazywać na mielonę, białaczkę, chłoniaka i przewlekłe zaburzenia krwi, które wymagają natychmiastowej interwencji.

Jednym z obszarów, nad którymi pracuje PixCell Medical, jest wczesna diagnoza sepsy. Możesz wyjaśnić, jakie są obecne wyzwania związane z wczesną diagnozą sepsy i jak PixCell Medical próbuje pokonać te wyzwania?

Sepsa jest globalnym problemem zdrowia publicznego. Aby zwalczyć sepsę, potrzebujemy lepszych narzędzi diagnostycznych, szybszych testów i bardziej specyficznych oznaczeń. Jeśli testy nie są specyficzne, nie mogą odróżnić sepsy od innych stanów, które wyglądają podobnie.

PixCell Medical próbuje pokonać to wyzwanie, dostarczając wysoko dostępne testy na określone biomarkery związane z infekcjami bakteryjnymi. Niektóre z nich są już dostępne wraz z 5-częściowym testem CBC, takimi jak bezwzględna liczba neutrofili (ANC) i liczba białych krwinek (WBC), podczas gdy inne są nadal w fazie rozwoju.

PixCell dodaje również niedawno odkryty biomarker: szerokość dystrybucji monocytów (MDW) do testu CBC. MDW okazał się skuteczny w wykrywaniu sepsy podczas pierwszego kontaktu z oddziałem ratunkowym. W połączeniu z WBC, MDW ma szansę na poprawę podejmowania decyzji medycznych podczas wczesnej opieki nad sepsą w oddziale ratunkowym. Niedojrzałe granulocyty, o których wspomniałem wcześniej, również okazały się dobrym wczesnym wskaźnikiem sepsy. Ponadto, PixCell rozwija dalsze oznaczenia markerów stanu zapalnego, takich jak białko C-reaktywne (CRP) i prokalcytonina (PCT), które są powszechnie stosowane w leczeniu sepsy.

Połączenie tych markerów oferuje znacznie bardziej specyficzną wskazówkę co do źródła infekcji i przebiegu choroby. Co więcej, udostępnianie tych zaawansowanych oznaczeń w czasie rzeczywistym prowadziłoby do znacznej poprawy wyników klinicznych u pacjentów z sepsą.

Jak sztuczna inteligencja jest wykorzystywana w HemoScreen do wykrywania chorób i raka?

HemoScreen łączy technologie Viscoelastic Focusing (VEF) z opatentowaną technologią sztucznej inteligencji i maszynowego widzenia, aby szybko przeanalizować próbkę krwi. VEF powoduje, że komórki skupiają się w jednej warstwie, co ułatwia ich analizę optyczną. Nasza technologia maszynowego widzenia rejestruje tysiące obrazów dziesiątków tysięcy komórek w czasie rzeczywistym, idealnie skupionych podczas przepływu. Nasze algorytmy sztucznej inteligencji analizują te obrazy na bieżąco. Używając przetwarzania obrazu, algorytmów i maszynowego widzenia, technologia identyfikuje komórki i klasyfikuje je na różne typy.

Używając algorytmów uczenia maszynowego, które są szkolone przez ludzkich ekspertów na podstawie wielu różnych próbek krwi i patologii, może identyfikować i klasyfikować różne podtypy komórek, które czasami różnią się subtelnie od różnych pacjentów i patologii. To wszystko jest robione na podstawie morfologii komórek, kształtów, kształtu jądra, koloru i innych właściwości komórek. W sumie, nasza technologia sztucznej inteligencji wykorzystuje setki różnych cech każdej komórki, aby określić, jaki to typ komórki, w bardzo krótkim czasie.

Jak ważne jest rozproszone testowanie diagnostyczne w przypadku skutecznego wykrywania raka i innych chorób zakaźnych we wczesnym stadium?

Rozproszone testowanie diagnostyczne jest niezwykle ważne w przypadku skutecznego wykrywania raka i innych chorób zakaźnych we wczesnym stadium. Obecne technologie stosowane w scentralizowanych laboratoriach do tego celu wykorzystują rozpraszanie laserowe lub impedancję elektryczną, co pozwala na analizę tylko kilku właściwości komórek, zwykle tylko trzech lub czterech w porównaniu z setkami, które nasza technologia może analizować w punkcie opieki zdrowotnej.

Ponadto, proces skutecznego wykrywania raka i innych chorób zakaźnych jest zwykle wykonywany za pomocą długiego i uciążliwego procesu testowania. Próbki krwi są pobierane od pacjenta po skierowaniu lekarza, wysyłane do scentralizowanego laboratorium do analizy, a pacjenci mogą czekać dni, a nawet tygodnie, na otrzymanie wyników. Rozproszone testy diagnostyczne dają lekarzom możliwość testowania pacjentów tam i teraz, w ich własnym gabinecie, bez konieczności pomocy technicznej. A najważniejsze? Wyniki są otrzymywane w ciągu sześciu minut, a lekarz może skierować pacjenta bezpośrednio do następnego niezbędnego kroku w diagnozie.

Czy jest coś jeszcze, co chciałbyś podzielić się na temat PixCell Medical?

PixCell Medical jest dumny z tego, że stworzył rozwiązanie dla prostego testu CBC, które było poszukiwane przez kilka dekad. To pierwszy raz, kiedy miniaturowe, łatwe w użyciu urządzenie może dostarczyć tak dokładne wyniki, które są łatwo dostępne i dostępne dla tych, którzy ich najbardziej potrzebują.

Dziękuję za wywiad i za to, że pozwoliłeś nam dowiedzieć się o niesamowitej pracy, która jest prowadzona w PixCell Medical.