Авішай Бранскі, доктор філософії, генеральний директор і співзасновник PixCell – серія інтерв’ю

Авішай Бранскі, доктор філософії, генеральний директор і співзасновник PixCell, є експертом у мікрофлюїдіці, має великий промисловий досвід у прикладній фізиці, програмному забезпеченні та системній інженерії. Він є одним із винахідників техніки в’язкопружного фокусування, методів клітинного аналізу та мікрофлюїдного картриджа. Доктор Бранскі має ступінь бакалавра фізики, бакалавра наук. в матеріалознавстві та доктор філософії. в галузі біомедичної інженерії, усі в Ізраїльському технологічному інституті Техніон.

PixCell Medical має цікаву історію походження. Чи можете ви пояснити, як компанія була заснована після випадкового відкриття унікального фізичного явища: в’язкопружного фокусування (VEF)?

Закінчуючи докторську дисертацію в Техніоні – Ізраїльському технологічному інституті, ми з колегою досліджували мікрофлюїдні пристрої, у яких ми пропускали клітини крові, зважені в різних розчинах. Ми оглянули клітини під мікроскопом, коли вони текли, і, як і очікувалося, клітини були рівномірно розподілені по мікроканалу (частина мікрофлюїдного пристрою). Під час нашого дослідження ми експериментували з унікальним рішенням, яке зазвичай використовується в гірничодобувній промисловості. Коли ми дивилися в мікроскоп, ми не бачили жодної клітини. Ми повторили це кілька разів, але все одно не змогли побачити жодної клітинки! Під час подальшого дослідження ми зрозуміли, що всі клітини були сфокусовані в одній площині, а наш мікроскоп не був сфокусований на цій площині клітин. Ефект фокусування, який ми виявили, був надзвичайно сильним, на відміну від жодного з тих, які ми коли-небудь бачили, коли всі клітини були ідеально вирівняні в одній площині на відстані десятків нанометрів одна від одної. Це був наш прорив у відкритті в’язкопружного фокусування (VEF).

Ми звернулися до професора Техніону, який розробив теорію, яка підтверджує це відкриття. На основі цього дослідження ми опублікував статтю про ВЕФ в одному з найпрестижніших фізичних журналів – Physical Review Letters.

Я швидко зрозумів, що VEF може бути дуже корисним у програмах, де клітини підраховуються або аналізуються. Усі ці методи вимагають фокусування клітин, оскільки чим ближче клітина до очікуваного положення, тим точніший аналіз. Чітке фокусування, досягнуте VEF, сприяє високоточним вимірюванням, а також аналізу характеристик клітин на основі зображень. Додатковою перевагою є те, що VEF вимагає набагато менше реагентів, ніж стандартні лічильники кювет, що робить його економічно ефективним і простим у використанні. Це було відправною точкою, коли ми почали розробку гематологічного аналізатора HemoScreen, який був розроблений на основі VEF, а також інших запатентованих технологій.

 

HemoScreen™ робить аналіз крові простим, чи можете ви пояснити, які навички потрібні для аналізу крові та що це за процес?

HemoScreen невеликий, міцний і простий у використанні, і не потребує жодних технічних навичок для налаштування чи експлуатації. Крім того, він не потребує обслуговування або калібрування. Завдяки цьому будь-хто може швидко навчитися користуватися ним, просто прочитавши короткий посібник, від медсестер і доглядальників до самого пацієнта.

Пристрій включає в себе простий триетапний процес:

• Одна крапля крові береться з пальця і ​​вставляється в одноразовий картридж, в якому вбудовані всі реагенти.
• Картридж вставляється в аналізатор; і
• Протягом 6 хвилин надаються результати лабораторії для повного 5-компонентного диференціального тесту CBC.

Цей процес усуває пов’язані з оператором або користувачем процедурні помилки, які можуть поставити під загрозу якість результату тесту через переданалітичні етапи підготовки зразка. Надання точних показань 20 стандартних параметрів аналізу крові в безпечному, легкому та простому рішенні для надання медичної допомоги економить пацієнтам, клініцистам і системам охорони здоров’я значний час і кошти.

У США HemoScreen дозволено для використання в пунктах медичної допомоги (POC) із помірно складним рейтингом CLIA.

Які захворювання виявляє HemoScreen™?

HemoScreen виконує найпоширеніший аналіз крові, повний аналіз крові (CBC), який надає медичним працівникам загальну картину здоров’я людини. Крім того, він забезпечує комплексне маркування аномальних клітин, які можуть служити біомаркерами для різних патологій. Ідентифікація аномальних клітин є настільки важливою, але вона недоступна в медичних закладах або часто навіть у великих централізованих лабораторіях.

Коли справа доходить до ідентифікації таких захворювань, як лімфома, певні типи лейкемії та важкі запалення, передчасні кров’яні клітини вивільняються з кісткового мозку до того, як досягнуть свого зрілого стану. Здатність позначати такі незрілі клітини в крові пацієнта є дуже важливою знахідкою, і її можна виявити лише за допомогою інструментів найвищої якості. Часто ці прилади не можуть виявити всі незрілі клітини, що призводить до необхідності взяти мазок крові та переглянути зразок під мікроскопом. Патологоанатомів, які мають відповідний досвід, стає все менше.

Саме тут на допомогу приходить HemoScreen. Наш аналіз зображень за допомогою штучного інтелекту може на основі тисяч зразків різних патологій ідентифікувати клітини та дати точні висновки, що представляє величезну трансформацію в швидкому аналізі крові. Використовуючи цю технологію, пацієнтам можна відразу сказати, чи варто їм йти до лікарні та проводити більш специфічні тести для виявлення патології значно раніше, ніж за допомогою сучасних методів тестування.

Інші розлади, які можна визначити за допомогою аналізу крові HemoScreen, включають хронічні лімфоми (ХЛЛ), інфекції, важку анемію та внутрішню кровотечу. Додавання аномальних клітин є сильним показником того, що у пацієнта є серйозна проблема, яка потребує подальшого аналізу та оцінки. Замість того, щоб діагностувати конкретні захворювання, тест HemoScreen дає загальну картину здоров’я пацієнта та допомагає вчасно виявити важкі патології. Крім того, це допомагає лікареві визначити, чи призначати антибіотики чи ні, що стає все більш важливим у зв’язку зі зростанням резистентності мікробів до антибіотиків.

 

HemoScreen™ також може виявляти аномальні клітини крові, які можуть вказувати на потенційні ракові клітини. Чи можете ви детальніше розповісти, як цей продукт можна використовувати для раннього виявлення раку?

Клітини крові розвиваються в кістковому мозку, який поступово еволюціонує, доки вони не потраплять у кровотік як один із 7 основних типів клітин. Ці зрілі клітини підраховуються як частина стандартного аналізу крові (CBC), оскільки їх концентрація в крові служить для діагностики різних станів, таких як інфекція та анемія. Однак іноді незрілі клітини, які ще не розвинулися до зрілого стану, передчасно вивільняються з кісткового мозку в периферичний кровотік. Ці клітини називають аномальними клітинами і можуть свідчити про серйозні захворювання.

Метод аналізу HemoScreen заснований на цифровому зображенні клітин, що течуть, що може сприйматися як «мазок крові, що тече». Він виділяє сотні характеристик із кожної клітинки на відміну від 3-4 сигналів, отриманих стандартними аналізаторами в централізованих лабораторіях. Це дозволяє технології точно диференціювати всі типи клітин, у тому числі аномальні.

Схвалена FDA версія HemoScreen визначає 5 типів нормальних лейкоцитів і точно позначає аномальні клітини. Однак PixCell нещодавно запропонував нову версію, яка вимірює та виводить кількість аномальних клітин. Це означає прорив у гематологічній діагностиці, оскільки лікарі зможуть виявляти різні типи раку на ранніх стадіях первинної медичної допомоги та не пропускати їх. критичні випадки, що вимагають негайного втручання.

HemoScreen може підраховувати незрілі гранулоцити, еритроцити з ядром і бластні клітини, які надзвичайно важливо виявити, навіть при дуже низькій кількості, оскільки вони можуть вказувати на мієломи, лейкемії, лімфоми та хронічні захворювання крові, які потребують негайного втручання.

 

Однією з речей, над якою працює PixCell Medical, є рання діагностика сепсису. Чи можете ви пояснити поточні проблеми, пов’язані з ранньою діагностикою сепсису, і як PixCell Medical вирішує цю проблему?

Сепсис є глобальною проблемою охорони здоров'я. Для боротьби із сепсисом нам потрібні кращі діагностичні інструменти, більш швидке тестування та більш специфічні аналізи. Якщо тестування не є специфічним, воно не може відрізнити сепсис від інших станів, які здаються схожими.

PixCell Medical вирішує цю проблему, надаючи доступне тестування на специфічні біомаркери, пов’язані з бактеріальними інфекціями. Деякі з них уже доступні з 5-компонентним диференціальним CBC, наприклад абсолютна кількість нейтрофілів (ANC) і кількість лейкоцитів (WBC), тоді як інші все ще знаходяться на стадії розробки.

PixCell також додає нещодавно відкритий біомаркер: ширину розподілу моноцитів (MDW) до тесту CBC. Показано, що MDW ефективний для виявлення сепсису під час первинної зустрічі у відділенні невідкладної допомоги. У поєднанні з лейкоцитами, прогнозується, що MDW покращить прийняття медичних рішень під час раннього лікування сепсису у відділенні невідкладної допомоги. Незрілі гранулоцити, згадані вище, також показали, що вони є гарним раннім маркером сепсису. Крім того, PixCell розробляє додаткові аналізи маркерів запалення, таких як С-реактивний білок (СРБ) і прокальцитонін (ПСТ), які широко використовуються в лікуванні сепсису.

Комбінація цих маркерів дає набагато точнішу інформацію про джерело інфекції та перебіг захворювання. Крім того, надання доступності до цих розширених аналізів і надання результатів у режимі реального часу призведе до значного покращення клінічних результатів для пацієнтів із сепсисом.

 

Як штучний інтелект використовується в HemoScreen™ для виявлення захворювань і раку?

HemoScreen поєднує технологію в’язкопружного фокусування (VEF) із запатентованою технологією штучного інтелекту (AI) і машинним зором для швидкого аналізу зразка крові. VEF змушує клітини фокусуватися в площині одного шару, коли вони протікають, полегшуючи їх оптичний аналіз. Потім наша технологія машинного зору фіксує тисячі зображень десятків тисяч клітин у режимі реального часу, ідеально сфокусованих у процесі їх руху. Потім наші алгоритми ШІ аналізують ці зображення на льоту. Використовуючи обробку зображень, алгоритми та машинний зір, технологія ідентифікує клітини, а потім класифікує їх на різні типи.

Використовуючи алгоритми машинного навчання, навчені експертами-людьми на основі багатьох різних зразків крові та патологій, він може ідентифікувати та класифікувати різні підтипи клітин, які іноді відрізняються нюансами від різних пацієнтів і патологій. Це все робиться на основі морфології клітин, форм, форми ядра, кольору та інших властивостей клітини. Загалом наша технологія штучного інтелекту використовує сотні різних функцій кожної комірки, щоб мати змогу швидко визначити, який це тип комірки.

 

Наскільки важливим є децентралізоване діагностичне тестування, коли йдеться про успішну ранню діагностику раку та інших інфекційних захворювань?

Децентралізоване діагностичне тестування має життєво важливе значення, коли йдеться про успішну ранню діагностику раку та інших інфекційних захворювань. Сучасні технології, що використовуються в централізованих лабораторіях для цієї мети, використовують лазерне розсіювання або електричний імпеданс, що дозволяє аналізувати дуже небагато властивостей клітини, зазвичай лише близько трьох-чотирьох у порівнянні з сотнями, які наша технологія може аналізувати в точці налаштування догляду.

Крім того, процес успішної діагностики раку та інших інфекційних захворювань зазвичай здійснюється через тривалий і виснажливий процес тестування. Зразки крові беруть у пацієнта після направлення лікаря, відправляють у централізовану лабораторію для аналізу, а потім пацієнти можуть чекати дні, навіть тижні, щоб отримати результати. Децентралізована діагностика дає лікарям можливість тестувати своїх пацієнтів тут і там, у власному кабінеті, без будь-якої технічної допомоги. А найважливіша частина? Результати отримують протягом шести хвилин, і лікар може направити свого пацієнта безпосередньо до наступного необхідного кроку в діагностиці.

 

Чи є ще щось, чим ви хотіли б поділитися про PixCell Medical?

Компанія PixCell Medical пишається тим, що створила рішення для простого тесту CBC, який шукали протягом кількох десятиліть. Це перший випадок, коли мініатюрний, простий у використанні інструмент може забезпечити такі точні результати, які легко доступні та доступні для тих, хто цього найбільше потребує.

Дякуємо за інтерв’ю та за те, що ви повідомили нам про чудову роботу, яка відбувається в PixCell Medical.