Avishay Bransky, Ph.D., CEO și co-fondator al PixCell – Seria de interviuri

Avishay Bransky, Ph.D., CEO și co-fondator al PixCell, este expert în microfluidică, cu o experiență industrială extinsă în fizică aplicată, software și inginerie de sisteme. El este unul dintre inventatorii tehnicii de focalizare viscoelastică, metodelor de analiză a celulelor și a cartușului microfluidic. Dr. Bransky deține o diplomă de licență în Fizică, o diplomă de licență în Ingineria Materialelor și un doctorat în Ingineria Biomedicală, toate de la Institutul Tehnologic din Israel, Technion.

PixCell Medical are o poveste de origine interesantă, puteți explica cum a fost fondată compania după ce a descoperit accidental un fenomen fizic unic: Focalizarea viscoelastică (VEF)?

În timp ce finalizam doctoratul la Technion – Institutul Tehnologic din Israel, un coleg și eu cercetam dispozitive microfluidice în care curgeam celule sanguine suspendate în diverse soluții. Am examinat celulele prin microscop pe măsură ce curgeau, și, așa cum era de așteptat, celulele erau distribuite uniform pe microcanal (parte a dispozitivului microfluidic). În timpul cercetării noastre, am experimentat cu o soluție unică care este de obicei utilizată în industria minieră. Când am privit prin microscop, nu am putut vedea nicio celulă. Am repetat acest lucru de mai multe ori și nu am putut vedea nicio celulă! După o investigație mai amănunțită, am realizat că toate celulele erau focalizate într-un singur plan și microscopul nostru nu era focalizat pe acel plan de celule. Efectul de focalizare pe care l-am descoperit a fost extrem de puternic, diferit de orice altceva pe care l-am văzut vreodată, în care toate celulele erau perfect aliniate într-un singur plan, la distanțe de câteva nanometri. Acesta a fost punctul nostru de plecare în descoperirea focalizării viscoelastice (VEF).

Am abordat un profesor de la Technion care a conceput o teorie care a susținut această descoperire. Pe baza acestei cercetări, am publicat un articol despre VEF în una dintre cele mai prestigioase reviste de fizică – Physical Review Letters.

M-am dat repede seama că VEF ar putea fi foarte util în aplicații în care se numără sau se analizează celule. Toate aceste metode necesită focalizarea celulelor, deoarece cu cât celula este mai aproape de poziția în care se așteaptă să fie, cu atât mai precisă este analiza. Focalizarea ascuțită obținută prin VEF facilitează măsurători foarte precise, precum și analiza bazată pe imagine a caracteristicilor celulelor. Un beneficiu suplimentar este că VEF necesită mult mai puține reactanți decât contoarele de celule standard, ceea ce o face eficientă din punct de vedere al costurilor și ușor de utilizat. Acesta a fost punctul de plecare atunci când am început să dezvoltăm analizadorul de hematologie HemoScreen, care a fost proiectat în jurul VEF, precum și a altor tehnologii brevetate.

HemoScreen face testele de sânge simple, puteți explica abilitățile necesare pentru a rula testele de sânge și care este procesul?

HemoScreen este mic, robust și ușor de utilizat și nu necesită abilități tehnice pentru a fi configurat sau operat. Mai mult, nu necesită întreținere sau calibrare. Din cauza acestui fapt, oricine poate învăța rapid cum să-l utilizeze, citind doar ghidul rapid, de la asistente medicale și îngrijitori, până la pacienți înșiși.

Dispozitivul implică un proces simplu în trei etape:

• O picătură de sânge este luată de la deget și introdusă în cartușul cu reactivi încorporați.
• Cartușul este introdus în analizor;
• În decurs de 6 minute, se primesc rezultate de laborator de calitate pentru un test CBC complet cu 5 diferențe.

Acest proces elimină erorile procedurale ale operatorului sau utilizatorului care pot compromite calitatea rezultatului testului din cauza etapelor pre-analitice de pregătire a probei. Furnizarea de citiri precise a 20 de parametri standard de numărare a sângelui într-o soluție de îngrijire la punctul de îngrijire economisește pacienților, clinicienilor și sistemelor de sănătate timp și costuri semnificative.

În Statele Unite, HemoScreen este autorizat pentru utilizare la punctul de îngrijire (POC) cu o evaluare moderat complexă CLIA.

Care sunt unele dintre bolile pe care HemoScreen le detectează?

HemoScreen efectuează cel mai frecvent test de sânge, numărul complet de sânge (CBC), care oferă profesioniștilor din domeniul sănătății o imagine generală a stării de sănătate a unei persoane. De asemenea, oferă o identificare cuprinzătoare a celulelor anormale, care pot servi ca biomarkeri pentru diferite patologii. Identificarea celulelor anormale este atât de importantă, dar nu este disponibilă la punctul de îngrijire sau, adesea, nici în laboratoarele mari, centralizate.

Când vine vorba de identificarea bolilor, cum ar fi limfomul, anumite tipuri de leucemie și inflamație severă, celulele sanguine imature sunt eliberate din măduva osoasă înainte de a ajunge la stadiul de maturitate. Capacitatea de a identifica astfel de celule imature în sângele unui pacient este o descoperire foarte importantă și poate fi făcută doar cu instrumente de înaltă calitate. Adesea, aceste instrumente nu pot detecta toate celulele imature, ceea ce duce la necesitatea de a face o extensie de sânge și de a examina proba sub microscop. Există din ce în ce mai puțini patologi cu expertiza necesară pentru a face acest lucru.

Acesta este locul în care HemoScreen intervine. Analiza noastră de imagine bazată pe inteligență artificială poate, pe baza a mii de probe din diferite patologii, identifica celulele și oferi o descoperire precisă, reprezentând o transformare uriașă în analiza rapidă a sângelui. Utilizând această tehnologie, pacienții pot fi informați imediat dacă ar trebui să meargă la spital și să efectueze teste mai specifice pentru a identifica patologia mult mai devreme decât cu metodele actuale de testare.

Alte tulburări care pot fi identificate prin CBC-ul HemoScreen includ limfoame cronice (CLL), infecții, anemie severă și sângerare internă. Adăugarea de celule anormale este un indicator puternic că pacientul are o problemă gravă care necesită o analiză și o evaluare ulterioară. În loc de a diagnostica boli specifice, testul HemoScreen oferă o imagine generală a stării de sănătate a pacientului și ajută la detectarea precoce a patologiilor severe. Mai mult, ajută medicul să determine dacă să prescrie antibiotice sau nu, ceea ce devine din ce în ce mai importantă cu problema tot mai mare a rezistenței microbiene la antibiotice.

HemoScreen poate detecta, de asemenea, celule sanguine anormale care pot indica celule potențial canceroase. Puteți explica cum poate fi utilizat acest produs pentru a detecta cancerul din timp?

Celulele sanguine se dezvoltă în măduva osoasă și evoluează treptat până când sunt eliberate în fluxul sanguin ca una dintre cele 7 tipuri majore de celule. Aceste celule mature sunt numărate ca parte a testului standard de număr complet de sânge (CBC), deoarece concentrația lor în sânge servește la diagnosticarea diferitelor afecțiuni, cum ar fi infecțiile și anemia. Cu toate acestea, uneori, celulele imature, care nu s-au dezvoltat încă în stadiul de maturitate, sunt eliberate prematur din măduva osoasă în fluxul sanguin periferic. Aceste celule sunt denumite celule anormale și pot indica o tulburare gravă de sănătate.

Metoda de analiză HemoScreen se bazează pe imagini digitale ale celulelor care curg, care pot fi percepute ca o “frotiu de sânge în flux”. Aceasta extrage sute de caracteristici de la fiecare celulă, spre deosebire de cele 3-4 semnale obținute de analizoarele standard din laboratoarele centralizate. Acest lucru permite tehnologiei să diferențieze cu precizie între toate tipurile de celule, inclusiv cele anormale.

Versiunea autorizată de FDA a HemoScreen specifică cele 5 tipuri de celule albe normale și semnalează cu precizie pentru celule anormale. Cu toate acestea, PixCell a creat recent o versiune nouă care măsoară și afișează numărul de celule anormale – ceea ce reprezintă o descoperire în diagnosticul hematologic, deoarece medicii ar putea detecta diferite tipuri de cancer la o etapă mai timpurie, la îngrijirea primară, și nu ar pierde aceste cazuri critice care necesită intervenție imediată.

HemoScreen poate număra granulocitele imature, RBC nucleate și celule blast, care sunt extrem de importante pentru a fi detectate, chiar și în numere foarte mici, deoarece pot indica mieloame, leucemii, limfoame și tulburări sanguine cronice care necesită intervenție imediată.

Una dintre lucrurile la care lucrează PixCell Medical este diagnosticul precoce al sepsisului. Puteți explica provocările actuale din spatele diagnosticului precoce al sepsisului și cum abordează PixCell Medical această provocare?

Sepsisul este o problemă de sănătate globală. Pentru a combate sepsisul, avem nevoie de instrumente de diagnostic mai bune, teste mai rapide și analize mai specifice. Dacă testele nu sunt specifice, nu pot diferenția între sepsis și alte afecțiuni care par similare.

PixCell Medical abordează această provocare prin furnizarea de teste foarte accesibile pentru biomarkeri specifici legați de infecții bacteriene. Unii dintre acești biomarkeri sunt deja disponibili cu CBC-ul cu 5 diferențe, cum ar fi numărul absolut de neutrofile (ANC) și numărul de celule albe (WBC), în timp ce alții sunt încă în dezvoltare.

PixCell adaugă, de asemenea, un biomarker recent descoperit: lățimea de distribuție a monocitelor (MDW) la testul CBC. MDW a fost demonstrat a fi eficient pentru detectarea sepsisului în timpul primului contact cu departamentul de urgență. În tandem cu WBC, MDW este mai departe prevăzut a îmbunătăți luarea deciziilor medicale în timpul gestionării sepsisului precoce în departamentul de urgență. Granulocitele imature, menționate anterior, au fost, de asemenea, demonstrate a fi un bun indicator precoce pentru sepsis. În plus, PixCell dezvoltă teste suplimentare pentru markeri de inflamație, cum ar fi proteina C reactivă (CRP) și procalcitonina (PCT), care sunt utilizate pe scară largă în gestionarea tratamentului sepsisului.

Combinația acestor markeri oferă o indicație mult mai specifică a sursei infecției și a evoluției bolii. Mai mult, faptul că aceste teste avansate sunt accesibile și oferă rezultate în timp real ar duce la o îmbunătățire semnificativă a rezultatelor clinice pentru pacienții cu sepsis.

Cum este utilizată inteligența artificială în HemoScreen pentru detectarea bolilor și a cancerului?

HemoScreen combină tehnologia de focalizare viscoelastică (VEF) cu tehnologia de inteligență artificială (IA) brevetată și viziunea mașinii pentru a analiza rapid o probă de sânge. VEF face ca celulele să se focalizeze într-un singur plan pe măsură ce curg, facilitând analiza lor optică. Tehnologia noastră de viziune a mașinii capturează mii de imagini ale zecilor de mii de celule, în timp real, perfect focalizate pe măsură ce curg. Algoritmii noștri de IA analizează apoi aceste imagini pe parcurs. Utilizând prelucrarea de imagini, algoritmi și viziunea mașinii, tehnologia identifică și clasifică celulele în diferite tipuri.

Utilizând algoritmi de învățare automată care sunt antrenați de experți umani pe baza multor probe de sânge și patologii, poate identifica și clasifica subtipuri diferite de celule care diferă uneori în nuanțe de la diferiți pacienți și patologii. Acest lucru se face pe baza morfologiei, formei, formei nucleului, culorii și altor proprietăți ale celulelor. În total, tehnologia noastră de IA utilizează sute de caracteristici diferite ale fiecărei celule pentru a determina care este tipul de celulă, rapid.

Cât de importantă este testarea diagnostică descentralizată atunci când vine vorba de diagnosticarea cu succes a cancerului și a altor boli infecțioase la timp?

Testarea diagnostică descentralizată este vitală atunci când vine vorba de diagnosticarea cu succes a cancerului și a altor boli infecțioase la timp. Tehnologiile actuale utilizate în laboratoarele centralizate pentru acest scop utilizează dispersia laser sau impedanța electrică, care permit analiza a doar câtorva proprietăți ale celulei, de obicei doar trei sau patru, în comparație cu sutele pe care tehnologia noastră le poate analiza într-un mediu de îngrijire la punctul de îngrijire.

În plus, procesul de diagnosticare a cancerului și a altor boli infecțioase este de obicei realizat printr-un proces de testare lung și laborios. Probele de sânge sunt luate de la pacient după trimiterea medicului, trimise la un laborator centralizat pentru a fi testate, iar pacienții pot aștepta zile, chiar și săptămâni, pentru a primi rezultatele. Testarea descentralizată oferă medicilor oportunitatea de a testa pacienții lor acolo și atunci, în cabinetul lor, fără asistență tehnică necesară. Și cel mai important? Rezultatele sunt primite în decurs de 6 minute, iar medicul poate trimite pacientul direct la următorul pas necesar în diagnostic.

Există altceva pe care ați dori să-l împărtășiți despre PixCell Medical?

PixCell Medical sunt mândri că au creat o soluție pentru un test CBC simplu care a fost căutat timp de mai multe decenii. Acesta este primul moment în care un instrument mic, ușor de utilizat, poate oferi astfel de rezultate precise care sunt disponibile și accesibile celor care au nevoie de ele cel mai mult.

Mulțumim pentru interviu și pentru a ne face cunoscut despre munca extraordinară care se desfășoară la PixCell Medical.