Авишай Брански, доктор философии, генеральный директор и сооснователь PixCell – Интервью

Авишай Брански, доктор философии, генеральный директор и сооснователь PixCell, является экспертом в области микрофлюидики, с обширным промышленным опытом в области прикладной физики, программного обеспечения и системной инженерии. Он является одним из изобретателей техники вязкоупругого фокусирования, методов анализа клеток и микрофлюидной картриджи. Доктор Брански имеет степень бакалавра физики, бакалавра материаловедения и доктора философии в области биомедицинской инженерии, все из Технионского института технологий Израиля.

PixCell Medical имеет интересную историю происхождения, можете ли вы объяснить, как была начата компания после случайного открытия уникального физического явления – вязкоупругого фокусирования (VEF)?

Во время завершения моей докторской диссертации в Технионе – Израильском технологическом институте, мой коллега и я исследовали микрофлюидные устройства, в которых мы протекали кровяные клетки, взвешенные в различных растворах. Мы осматривали клетки через микроскоп, когда они протекали, и, как ожидаемо, клетки были равномерно распределены по микроканалу (часть микрофлюидного устройства). Во время нашего исследования мы экспериментировали с уникальным раствором, обычно используемым в горнодобывающей промышленности. Когда мы смотрели через микроскоп, мы не могли увидеть никаких клеток. Мы повторили это несколько раз, и все равно не могли увидеть никаких клеток! После дальнейшего исследования мы поняли, что все клетки были сосредоточены в одной плоскости, и наш микроскоп не был сфокусирован на этой плоскости клеток. Эффект фокусирования, который мы открыли, был чрезвычайно сильным, не похожим на любой, который мы когда-либо видели, при котором все клетки были идеально выровнены в одной плоскости на расстоянии нескольких десятков нанометров друг от друга. Это было нашим прорывом в открытии вязкоупругого фокусирования (VEF).

Мы обратились к профессору в Технионе, который разработал теорию, подтверждающую это открытие. На основе этого исследования мы опубликовали статью о VEF в одном из самых престижных физических журналов – Physical Review Letters.

Я быстро понял, что VEF может быть очень полезным в приложениях, где клетки подсчитываются или анализируются. Эти методы все требуют фокусирования клеток, потому что чем ближе клетка к положению, которое вы ожидаете, тем более точным является анализ. Острое фокусирование, достигнутое VEF, облегчает высокоточные измерения, а также анализ изображений характеристик клеток. Дополнительное преимущество заключается в том, что VEF требует намного меньше реагентов, чем стандартные счетчики клеток, что делает его экономически эффективным и простым в использовании. Это было начальной точкой, когда мы начали разрабатывать анализатор гематокрита HemoScreen, который был разработан вокруг VEF, а также других запатентованных технологий.

HemoScreen делает анализ крови простым, можете ли вы объяснить, какие навыки необходимы для проведения анализа крови и какой процесс?

HemoScreen небольшой, прочный и простой в использовании, и он не требует никаких технических навыков для настройки или эксплуатации. Кроме того, он не требует технического обслуживания или калибровки. Благодаря этому, любой человек может быстро научиться использовать его, просто прочитав руководство, от медсестер и ухаживающих до самого пациента.

Устройство включает простой трехэтапный процесс:

• Одна капля крови берется из пальца и вводится в одноразовую картридж, которая имеет все реагенты, встроенные в нее.
• Картридж вводится в анализатор; и
• Через 6 минут результаты анализа крови высокого качества для полного 5-компонентного дифференциального анализа крови доставляются.

Этот процесс исключает ошибки оператора или пользователя, связанные с процедурой, которые могут поставить под угрозу качество результата анализа из-за доаналитических шагов подготовки образца. Доставка точных показаний 20 стандартных параметров анализа крови в безопасном, простом и простом решении для точки ухода экономит пациентам, клиницистам и системам здравоохранения значительное время и затраты.

В США HemoScreen разрешен для использования в точке ухода (POC) с рейтингом CLIA умеренно сложный.

Какие заболевания может обнаружить HemoScreen?

HemoScreen выполняет наиболее распространенный анализ крови, полный анализ крови (CBC), который предоставляет медицинским работникам общую картину здоровья человека. Кроме того, он предоставляет полное флагирование аномальных клеток, которое может служить биомаркерами для различных патологий. Идентификация аномальных клеток так важна, но она недоступна в точке ухода или даже в крупных, централизованных лабораториях.

Когда речь идет об идентификации заболеваний, таких как лимфома, определенные виды лейкемии и тяжелое воспаление, незрелые кровяные клетки выпускаются из костного мозга до достижения ими зрелого состояния. Способность флагировать такие незрелые клетки в крови пациента является очень важным открытием и может быть обнаружена только с помощью самых высококачественных инструментов. Часто эти инструменты не могут обнаружить все незрелые клетки, что приводит к необходимости сделать анализ крови и осмотреть образец под микроскопом. Есть все меньше и меньше патологов с опытом делать это.

Именно здесь появляется HemoScreen. Наш анализ изображений на основе ИИ может, на основе тысяч образцов из различных патологий, идентифицировать клетки и давать точные результаты, представляющие собой огромную трансформацию в быстром анализе крови. Используя эту технологию, пациентам можно сразу сказать, должны ли они пойти в больницу и выполнить более конкретные тесты, чтобы сосредоточиться на патологии значительно раньше, чем с помощью текущих методов тестирования.

Другие расстройства, которые могут быть выявлены с помощью CBC HemoScreen, включают хронические лимфомы (CLL), инфекции, тяжелую анемию и внутреннее кровотечение. Добавление аномальных клеток является сильным индикатором того, что у пациента есть серьезная проблема, которая требует дальнейшего анализа и оценки. Вместо диагностики конкретных заболеваний тест HemoScreen дает общую картину здоровья пациента и помогает в ранней диагностике тяжелых патологий. Кроме того, он помогает врачу определить, назначать ли антибиотики или нет, что становится все более важным из-за растущей проблемы микробной резистентности к антибиотикам.

HemoScreen также может обнаружить аномальные кровяные клетки, которые могут указывать на потенциальные раковые клетки. Можете ли вы рассказать, как это устройство может быть использовано для раннего обнаружения рака?

Кровяные клетки развиваются в костном мозге, который постепенно эволюционирует, пока они не будут выпущены в кровоток как один из семи основных типов клеток. Эти зрелые клетки подсчитываются в рамках стандартного полного анализа крови (CBC) теста, поскольку их концентрация в крови служит для диагностики различных состояний, таких как инфекция и анемия. Однако иногда незрелые клетки, которые еще не развились до своего зрелого состояния, преждевременно выпускаются из костного мозга в периферический кровоток. Эти клетки называются аномальными клетками и могут быть индикатором серьезного расстройства здоровья.

Метод анализа HemoScreen основан на цифровом изображении потока клеток, которое может быть воспринято как “протекающий мазок крови”. Он извлекает сотни функций из каждой клетки, в отличие от 3-4 сигналов, полученных стандартными анализаторами в централизованных лабораториях. Это позволяет технологии точно различать различные типы клеток, включая аномальные.

Разрешенная FDA версия HemoScreen указывает 5 типов нормальных белых клеток и точно флагирует аномальные клетки. Однако PixCell недавно разработала новую версию, которая измеряет и выводит счет аномальных клеток – это означает прорыв в гематологической диагностике, поскольку врачи смогут обнаружить различные виды рака на более ранней стадии в первичной помощи и не пропустят эти критические случаи, которые требуют немедленного вмешательства.

HemoScreen может подсчитывать незрелые гранулоциты, нуклеированные красные кровяные клетки и бластные клетки, которые чрезвычайно важны для обнаружения, даже в очень небольших количествах, поскольку они могут указывать на миеломы, лейкемии, лимфомы и хронические расстройства крови, которые требуют немедленного вмешательства.

Одной из вещей, над которой работает PixCell Medical, является раннее диагностирование сепсиса. Можете ли вы объяснить текущие проблемы раннего диагностирования сепсиса и как PixCell Medical решает эту проблему?

Сепсис является глобальной проблемой здравоохранения. Чтобы бороться с сепсисом, нам требуются лучшие диагностические инструменты, более быстрое тестирование и более конкретные анализы. Если тестирование не является специфичным, оно не может различать сепсис и другие состояния, которые кажутся похожими.

PixCell Medical решает эту проблему, предоставляя высокодоступное тестирование на конкретные биомаркеры, связанные с бактериальными инфекциями. Некоторые из них уже доступны с 5-компонентным дифференциальным CBC, такими как абсолютный счет нейтрофилов (ANC) и счет белых кровяных клеток (WBC), в то время как другие еще находятся в стадии разработки.

PixCell также добавляет недавно открытый биомаркер: ширину распределения моноцитов (MDW) к тесту CBC. MDW был показан эффективным для обнаружения сепсиса во время первоначальной встречи в отделении неотложной помощи. В сочетании с WBC MDW еще больше предсказывается для улучшения медицинского принятия решений во время раннего управления сепсисом в отделении неотложной помощи. Незрелые гранулоциты, упомянутые выше, также были показаны как хороший ранний маркер сепсиса. Кроме того, PixCell разрабатывает дальнейшие анализы для маркеров воспаления, таких как C-реактивный белок (CRP) и прокальцитонин (PCT), которые широко используются в управлении лечением сепсиса.

Сочетание этих маркеров предлагает гораздо более конкретный индикатор источника инфекции и курса заболевания. Кроме того, обеспечение доступности этих передовых анализов и предоставление результатов в режиме реального времени приведет к значительно улучшению клинического результата для пациентов с сепсисом.

Как используется искусственный интеллект в HemoScreen для обнаружения заболеваний и рака?

HemoScreen сочетает технологию вязкоупругого фокусирования (VEF) с запатентованной технологией искусственного интеллекта (ИИ) и машинного зрения для быстрого анализа образца крови. VEF вызывает фокусировку клеток в одну плоскость, когда они протекают, облегчая их оптический анализ. Наша технология машинного зрения затем захватывает тысячи изображений десятков тысяч клеток в режиме реального времени, идеально сфокусированных, когда они протекают. Наши алгоритмы ИИ затем анализируют эти изображения на лету. Используя обработку изображений, алгоритмы и машинное зрение, технология идентифицирует клетки и затем классифицирует их на различные типы.

Используя алгоритмы машинного обучения, которые обучены человеческими экспертами на основе многих различных образцов крови и патологий, он может идентифицировать и классифицировать различные подтипы клеток, которые иногда различаются в нюансах от разных пациентов и патологий. Все это делается на основе морфологии клеток, форм, формы ядра, цвета и других свойств клеток. Всего наша технология ИИ использует сотни различных функций каждой клетки, чтобы определить, какой тип клетки это, быстро.

Насколько важно децентрализованное диагностическое тестирование при успешной диагностике рака и других инфекционных заболеваний на ранней стадии?

Децентрализованное диагностическое тестирование имеет решающее значение при успешной диагностике рака и других инфекционных заболеваний на ранней стадии. Текущие технологии, используемые в централизованных лабораториях для этой цели, используют лазерное рассеяние или электрическое импеданс, которые позволяют анализировать только несколько свойств клеток, обычно только три или четыре, по сравнению со сотнями, которые может проанализировать наша технология в режиме точки ухода.

Кроме того, процесс успешной диагностики рака и других инфекционных заболеваний обычно включает в себя длительный и утомительный процесс тестирования. Образцы крови берутся у пациента после направления врача, отправляются в централизованную лабораторию для тестирования, и пациенты могут ждать дней, даже недель, чтобы получить результаты. Децентрализованная диагностика дает врачам возможность тестировать своих пациентов сразу же, в своей собственной клинике, без необходимости технической помощи. И самое главное? Результаты получаются в течение шести минут, и врач может направить своего пациента напрямую на следующий необходимый шаг в диагностике.

Есть ли что-то еще, что вы хотели бы поделиться о PixCell Medical?

PixCell Medical гордится тем, что создала решение для простого анализа крови, которое было предметом поиска в течение нескольких десятилетий. Это первый раз, когда миниатюрное, простое в использовании устройство может предоставить такие точные результаты, которые легко доступны и доступны тем, кто в них нуждается.

Спасибо за интервью и за то, что рассказали нам о удивительной работе, которая происходит в PixCell Medical.