Avishay Bransky, Ph.D., CEO e Co-fundador da PixCell – Série de Entrevistas

Avishay Bransky, Ph.D., CEO e co-fundador da PixCell, é um especialista em microfluídica, com ampla experiência industrial em física aplicada, software e engenharia de sistemas. Ele é um dos inventores da técnica de Foco Viscoelástico, métodos de análise de células e do cartucho baseado em microfluídica. O Dr. Bransky possui um bacharelado em Física, bacharelado em Engenharia de Materiais e um Ph.D. em Engenharia Biomédica, todos pelo Technion Israel Institute of Technology.

A PixCell Medical tem uma história de origem interessante, pode explicar como a empresa foi iniciada após descobrir acidentalmente um fenômeno físico único: Foco Viscoelástico (VEF)?

Enquanto completava meu Ph.D. no Technion – Israel Institute of Technology, um colega e eu estávamos pesquisando dispositivos microfluídicos nos quais fluíamos células sanguíneas suspensas em várias soluções. Inspecionamos as células por meio de um microscópio à medida que elas fluíam, e, como esperado, as células estavam uniformemente dispersas ao longo do microcanal (parte do dispositivo microfluídico). Durante nossa pesquisa, experimentamos com uma solução única que é normalmente usada na indústria de mineração. Quando olhamos pelo microscópio, não conseguimos ver nenhuma célula. Repetimos isso várias vezes e ainda não conseguimos ver nenhuma célula! Após uma investigação mais aprofundada, percebemos que todas as células estavam focadas em um único plano, e nosso microscópio não estava focado nesse plano de células. O efeito de foco que descobrimos foi extremamente forte, diferente de qualquer coisa que tivéssemos visto antes, no qual todas as células estavam perfeitamente alinhadas em um único plano dentro de dezenas de nanômetros de distância. Essa foi nossa descoberta do foco viscoelástico (VEF).

Abordamos um professor no Technion que elaborou uma teoria que apoiava essa descoberta. Com base nessa pesquisa, publicamos um artigo sobre VEF em um dos mais prestigiados periódicos de física – Physical Review Letters.

Percebi rapidamente que o VEF poderia ser muito útil em aplicações onde as células são contadas ou analisadas. Esses métodos todos requerem o foco de células porque, quanto mais próxima a célula está da posição em que se espera que ela esteja, mais precisa é a análise. O foco aguçado alcançado pelo VEF facilita medições altamente precisas, bem como análise baseada em imagem das características das células. Um benefício adicional é que o VEF requer muito menos reagentes do que os contadores de células padrão, tornando-o econômico e de fácil uso. Esse foi o ponto de partida quando começamos a desenvolver o analisador de hematologia HemoScreen, que foi projetado em torno do VEF, bem como outras tecnologias patentes.

O HemoScreen torna os testes de sangue simples, pode explicar as habilidades necessárias para executar os testes de sangue e qual é o processo?

O HemoScreen é pequeno, robusto e simples de usar, e não requer habilidades técnicas para configurá-lo ou operá-lo. Além disso, não requer manutenção ou calibração. Devido a isso, qualquer pessoa pode aprender rapidamente a usá-lo apenas lendo o guia rápido, desde enfermeiros e cuidadores até o próprio paciente.

O dispositivo envolve um processo de três etapas simples:

• Uma gota de sangue é retirada do dedo e inserida no cartucho descartável que tem todos os reagentes embutidos.
• O cartucho é inserido no analisador; e
• Dentro de 6 minutos, resultados de laboratório de qualidade para um teste de hemograma completo de 5 partes são entregues.

Esse processo elimina erros procedimentais relacionados ao operador ou usuário que podem comprometer a qualidade do resultado do teste devido às etapas pré-analíticas da preparação da amostra. Entregar leituras precisas de 20 parâmetros de contagem sanguínea padrão em uma solução de cuidado simples, segura e fácil salva pacientes, clínicos e sistemas de saúde tempo e custos significativos.

Nos EUA, o HemoScreen é liberado para uso em ponto de cuidado (POC) com uma classificação moderadamente complexa da CLIA.

Quais são algumas das doenças que o HemoScreen detecta?

O HemoScreen realiza o teste de sangue mais comum, a contagem de glóbulos vermelhos (CBC), que fornece aos profissionais de saúde uma visão geral da saúde de uma pessoa. Além disso, fornece sinalização abrangente de células anormais, que podem servir como biomarcadores para diferentes patologias. A identificação de células anormais é tão importante, mas não está disponível no ponto de cuidado ou mesmo em laboratórios centralizados grandes.

Quando se trata de identificar doenças como linfoma, certos tipos de leucemia e inflamação grave, células sanguíneas imaturas são liberadas da medula óssea antes de atingir seu estado maduro. A capacidade de sinalizar essas células imaturas no sangue de um paciente é uma descoberta muito importante e pode ser feita apenas com instrumentos de alta qualidade. Muitas vezes, esses instrumentos não podem detectar todas as células imaturas, resultando na necessidade de fazer uma lâmina de sangue e examinar a amostra sob um microscópio. Há cada vez menos patologistas com a expertise para fazer isso.

Aqui é onde entra o HemoScreen. Nossa análise de imagem impulsionada por IA pode, com base em milhares de amostras de diferentes patologias, identificar as células e fornecer um achado preciso, representando uma grande transformação na análise rápida de sangue. Usando essa tecnologia, os pacientes podem ser informados imediatamente se devem ir ao hospital e realizar testes mais específicos para identificar uma patologia significativamente mais cedo do que com os métodos de teste atuais.

Outras desordens que podem ser identificadas pelo CBC do HemoScreen incluem linfomas crônicos (CLL), infecção, anemia grave e sangramento interno. A adição de células anormais é um forte indicador de que o paciente tem uma questão grave que precisa ser analisada e avaliada. Em vez de diagnosticar doenças específicas, o teste do HemoScreen fornece uma visão geral da saúde do paciente e ajuda na detecção precoce de patologias graves. Além disso, ajuda o médico a determinar se deve prescrever antibióticos ou não, o que está se tornando mais importante com o aumento do problema da resistência microbiana aos antibióticos.

O HemoScreen também pode detectar células sanguíneas anormais que podem indicar células potencialmente cancerígenas. Pode elaborar sobre como esse produto pode ser usado para detectar câncer precocemente?

As células sanguíneas se desenvolvem na medula óssea que gradualmente evoluem até serem liberadas no fluxo sanguíneo como um dos 7 principais tipos de células. Essas células maduras são contadas como parte do teste de hemograma completo padrão, pois sua concentração no sangue serve para diagnosticar várias condições, como infecção e anemia. No entanto, ocasionalmente, células imaturas que ainda não se desenvolveram em seu estado maduro são liberadas prematuramente da medula óssea no fluxo sanguíneo periférico. Essas células são referidas como células anormais e podem ser indicativas de um distúrbio de saúde grave.

O método de análise do HemoScreen é baseado em imagens digitais de células fluindo que podem ser percebidas como uma “lâmina de sangue fluindo.” Ele extrai centenas de recursos de cada célula, em vez dos 3-4 sinais obtidos por analisadores padrão em laboratórios centralizados. Isso permite que a tecnologia diferencie com precisão entre todos os tipos de células, incluindo aquelas que são anormais.

A versão aprovada pela FDA do HemoScreen especifica os 5 tipos de células brancas normais e sinaliza com precisão para células anormais. No entanto, a PixCell recentemente desenvolveu uma nova versão que mede e fornece as contagens de células anormais – isso representa um avanço na diagnóstica hematológica, pois os médicos poderiam detectar diferentes tipos de câncer em uma fase mais precoce no cuidado primário e não perder esses casos críticos que requerem intervenção imediata.

O HemoScreen pode contar granulócitos imaturos, RBC nucleados e células de blasto, que são extremamente importantes para detectar, mesmo em números muito baixos, pois podem indicar mielomas, leucemias, linfomas e distúrbios sanguíneos crônicos que requerem intervenção imediata.

Uma das coisas que a PixCell Medical está trabalhando é o Diagnóstico Precoce de Sepse. Pode explicar os desafios atuais por trás do diagnóstico precoce da Sepse e como a PixCell Medical está abordando esse desafio?

A sepse é um problema de saúde global. Para combater a sepse, precisamos de ferramentas diagnósticas melhores, testes mais rápidos e ensaios mais específicos. Se o teste não for específico, não pode diferenciar entre sepse e outras condições que parecem semelhantes.

A PixCell Medical está abordando esse desafio fornecendo testes altamente acessíveis para biomarcadores específicos relacionados a infecções bacterianas. Alguns já estão disponíveis com o CBC de 5 partes diferenciais, como a contagem de neutrófilos absolutos (ANC) e a contagem de células brancas do sangue (WBC), enquanto outros ainda estão em desenvolvimento.

A PixCell também está adicionando um biomarcador recentemente descoberto: largura de distribuição de monócitos (MDW) ao teste de CBC. A MDW mostrou ser eficaz para a detecção de sepse durante o primeiro encontro no departamento de emergência. Em conjunto com a WBC, a MDW é ainda mais prevista para melhorar a tomada de decisão médica durante o manejo inicial da sepse no departamento de emergência. Granulócitos imaturos, mencionados acima, também mostraram ser um bom marcador inicial para sepse. Além disso, a PixCell está desenvolvendo ensaios adicionais para marcadores de inflamação, como proteína C-reativa (CRP) e procalcitonina (PCT), que são amplamente usados no tratamento da sepse.

A combinação desses marcadores oferece uma indicação muito mais específica da fonte da infecção e do curso da doença. Além disso, tornar esses ensaios avançados acessíveis e fornecer resultados em tempo real levaria a resultados clínicos significativamente melhorados para pacientes sépticos.

Como a inteligência artificial é usada no HemoScreen para detecção de doenças e câncer?

O HemoScreen combina a tecnologia de foco viscoelástico (VEF) com tecnologia de inteligência artificial (IA) patenteada e visão de máquina para analisar rapidamente uma amostra de sangue. O VEF causa que as células sejam focadas em um único plano de camada à medida que fluem, facilitando sua análise óptica. Nossa tecnologia de visão de máquina, então, captura milhares de imagens de dezenas de milhares de células, em tempo real, perfeitamente focadas à medida que fluem. Nossos algoritmos de IA, então, analisam essas imagens em tempo real. Usando processamento de imagem, algoritmos e visão de máquina, a tecnologia identifica as células e, em seguida, as classifica em diferentes tipos.

Usando algoritmos de aprendizado de máquina que são treinados por especialistas humanos com base em muitas diferentes amostras de sangue e patologias, pode identificar e classificar diferentes subtipos de células que às vezes diferem em nuances de diferentes pacientes e patologias. Isso é feito com base nas morfologias das células, formas, forma do núcleo, cor e outras propriedades das células. Em conjunto, nossa tecnologia de IA utiliza centenas de diferentes recursos de cada célula para determinar que tipo de célula é, rapidamente.

Quão importante é o teste diagnóstico descentralizado quando se trata de diagnosticar câncer e outras doenças infecciosas com sucesso?

O teste diagnóstico descentralizado é vital quando se trata de diagnosticar câncer e outras doenças infecciosas com sucesso. As tecnologias atuais usadas em laboratórios centralizados para esse propósito usam dispersão a laser ou impedância elétrica, o que permite a análise de apenas algumas propriedades da célula, geralmente apenas três ou quatro em comparação com as centenas que nossa tecnologia pode analisar em um ambiente de ponto de cuidado.

Além disso, o processo de diagnosticar câncer e outras doenças infecciosas é geralmente feito por meio de um longo e tedioso processo de teste. Amostras de sangue são retiradas do paciente após a referência do médico, enviadas a um laboratório centralizado para serem testadas e, em seguida, os pacientes podem esperar dias, até semanas, para receber os resultados. O diagnóstico descentralizado dá aos médicos a oportunidade de testar seus pacientes ali e naquele momento, em seu próprio consultório, sem assistência técnica necessária. E a parte mais importante? Os resultados são recebidos dentro de seis minutos, e o médico pode encaminhar seu paciente diretamente para a próxima etapa necessária no diagnóstico.

Há algo mais que você gostaria de compartilhar sobre a PixCell Medical?

A PixCell Medical está orgulhosa de ter criado uma solução para um teste de CBC simples que foi buscado por várias décadas. Essa é a primeira vez que um instrumento miniaturizado, fácil de usar, pode fornecer resultados tão precisos que estão prontamente disponíveis e acessíveis àqueles que mais precisam.

Obrigado pela entrevista e por nos permitir saber sobre o incrível trabalho que está acontecendo na PixCell Medical.