Авішай Бранскі, Ph.D., генеральний директор і співзасновник PixCell – Серія інтерв’ю

Авішай Бранскі, Ph.D., генеральний директор і співзасновник PixCell, є експертом у галузі мікрофлюїдики, з великим промисловим досвідом у галузі прикладної фізики, програмного забезпечення та системної інженерії. Він є одним з винахідників техніки в’язкоеластичного фокусування, методів аналізу клітин та мікрофлюїдичної картриджі. Доктор Бранскі має ступінь бакалавра фізики, бакалавра матеріалознавства та докторську ступінь у галузі біомедичної інженерії, всі з Техніону – Ізраїльського технологічного інституту.

PixCell Medical має цікаву історію походження, можете розповісти, як компанія була заснована після випадкового відкриття унікального фізичного явища: в’язкоеластичного фокусування (VEF)?

Під час завершення моєї аспірантури в Техніоні – Ізраїльському технологічному інституті, мій колега і я досліджували мікрофлюїдичні пристрої, у яких ми протікали кров’яні клітини, що були суспензовані у різних розчинах. Ми оглядали клітини через мікроскоп, коли вони протікали, і, як очікувалося, клітини були рівномірно розподілені по мікроканалу (частині мікрофлюїдичного пристрою). Під час нашого дослідження ми експериментували з унікальною розчиною, яка зазвичай використовується в гірничій промисловості. Коли ми поглянули через мікроскоп, ми не могли побачити жодних клітин. Ми повторили це кілька разів, і все одно не могли побачити жодних клітин! Після 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 відкрили, був надзвичайно сильним, на відміну від будь-якого, який ми бачили раніше, при якому всі клітини були ідеально вирівняні в одній площині на відстані десятків нанометрів одна від одної. Це було нашим проривом у відкритті в’язкоеластичного фокусування (VEF).

Ми підійшли до професора в Техніоні, який розробив теорію, яка підтверджувала це відкриття. На основі цього дослідження ми опублікували статтю про VEF в одному з найпрестижніших фізичних журналів – Physical Review Letters.

Я швидко зрозумів, що VEF може бути дуже корисним у застосуваннях, де клітини підраховуються або аналізуються. Ці методи всі вимагають фокусування клітин, оскільки чим ближче клітина до позиції, яку ви очікуєте, тим більш точний аналіз. Чітке фокусування, досягнуте за допомогою VEF, забезпечує високо точні вимірювання, а також аналіз зображень характеристик клітин. Додатковою перевагою є те, що VEF вимагає значно менше реагентів, ніж стандартні лічильники клітин, що робить його економічним і легким у використанні. Це було початковою точкою, коли ми почали розробляти гематологічний аналізатор HemoScreen, який був розроблений навколо VEF, а також інших патентованих технологій.

HemoScreen робить аналіз крові простим, можете пояснити, які навички потрібні для проведення аналізу крові та який процес?

HemoScreen є компактним, міцним і простим у використанні, і не вимагає жодних технічних навичок для налаштування або експлуатації. Крім того, він не вимагає технічного обслуговування або калібрування. Через це кожен може швидко вивчити, як ним користуватися, просто прочитавши швидкий гід, від медсестер і доглядальників до самого пацієнта.

Пристрій включає простий триступеневий процес:

• Одна крапля крові береться з пальця і вставляється в одноразову картридж, яка має всі реагенти, побудовані в ній.
• Картридж вставляється в аналізатор; і
• За 6 хвилин результати лабораторного рівня для повного 5-частинного аналізу крові доставляються.

Цей процес усуває помилки оператора або користувача, пов’язані з процедурою, які можуть компрометувати якість результатів тесту через попередні етапи підготовки зразка. Доставка точних показників 20 стандартних параметрів крові в безпечній, легкій і простій точці догляду за пацієнтами економить пацієнтам, лікарям і системам охорони здоров’я значну кількість часу і коштів.

У США HemoScreen схвалений для використання в точці догляду (POC) з рейтингом CLIA середньої складності.

Які захворювання може виявити HemoScreen?

HemoScreen проводить найбільш звичайний аналіз крові, повний аналіз крові (CBC), який надає лікарям загальне уявлення про здоров’я людини. Крім того, він забезпечує комплексне визначення аномальних клітин, яке може служити біомаркерами для різних патологій. Визначення аномальних клітин дуже важливо, але не завжди доступно в точці догляду або навіть у великих, централізованих лабораторіях.

Коли мова йде про визначення захворювань, таких як лімфома, певні види лейкемії та сильної інфекції, незрілі клітини крові вивільняються з кісткового мозку до того, як досягнуть свого зрілого стану. Спроможність прапорців таких незрілих клітин у крові пацієнта є дуже важливим відкриттям і може бути виявлено лише за допомогою високоякісних інструментів. Часто ці інструменти не можуть виявити всі незрілі клітини, що призводить до необхідності проведення мазку крові та огляду зразка під мікроскопом. Є все менше і менше патологів з досвідом проведення цього.

Це саме тут вступає в дію HemoScreen. Наш аналіз зображень, керований штучним інтелектом, може, на основі тисяч зразків з різних патологій, ідентифікувати клітини та надати точне визначення, що представляє велику трансформацію в швидкому аналізі крові. Використовуючи цю технологію, пацієнтам можна сказати негайно, чи повинні вони відвідати лікарню та провести додаткові тести для визначення патології значно раніше, ніж за допомогою існуючих методів тестування.

Інші розлади, які можуть бути визначені за допомогою CBC HemoScreen, включають хронічні лімфоми (CLL), інфекцію, сильну анемію та внутрішню кровотечу. Додання аномальних клітин є сильним індикатором того, що у пацієнта є серйозна проблема, яка потребує подальшого аналізу та оцінки. Замість діагностики конкретних захворювань тест HemoScreen надає загальне уявлення про здоров’я пацієнта та допомагає в ранньому виявленні серйозних патологій. Крім того, він допомагає лікарю визначити, чи призначити антибіотики чи ні, що стає все більш важливим через зростаючу проблему мікробної резистентності до антибіотиків.

HemoScreen також може виявити аномальні клітини крові, які можуть вказувати на потенційні ракові клітини. Чи можете ви пояснити, як цей продукт може бути використаний для раннього виявлення раку?

Клітини крові розвиваються в кістковому мозку, який поступово еволюціонує, поки вони не будуть вивільнені в кровотік як одна з семи основних типів клітин. Ці зрілі клітини підраховуються як частина стандартного тесту 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 свого зрілого стану, передчасно вивільняються з кісткового мозку в периферичний кровотік. Ці клітини називаються аномальними клітинами і можуть бути індикатором серйозного порушення здоров’я.

Метод аналізу HemoScreen базується на цифровому зображенні потоку клітин, яке можна сприйняти як “потоковий мазок крові”. Він витягує сотні особливостей з кожної клітини, на відміну від 3-4 сигналів, отриманих стандартними аналізаторами в централізованих лабораторіях. Це дозволяє технології точно розрізняти всі типи клітин, включаючи ті, які є аномальними.

FDA-схвалена версія HemoScreen вказує на 5 типів нормальних білих клітин і точно прапорцює аномальні клітини. Однак PixCell нещодавно створила нову версію, яка вимірює та виводить кількість аномальних клітин – це означає прорив у гематологічній діагностиці, оскільки лікарі будуть能够 виявити різні типи раку на раннішій стадії в первинній медичній допомозі та не пропустять ці критичні випадки, які потребують негайного втручання.

HemoScreen може підраховувати незрілі гранулоцити, ядерні червоні клітини та бластні клітини, які дуже важливі для виявлення, навіть у дуже малих кількостях, оскільки вони можуть вказувати на міеломи, лейкемії, лімфоми та хронічні порушення крові, які потребують негайного втручання.

Одним з напрямків роботи PixCell Medical є раннє діагностування сепсису. Чи можете ви пояснити поточні проблеми раннього діагностування сепсису та як PixCell Medical підходить до цього виклику?

Сепсис є глобальною проблемою охорони здоров’я. Для боротьби з сепсисом нам потрібні кращі діагностичні інструменти, більш швидке тестування та більш конкретні аналізи. Якщо тестування не є специфічним, воно не може розрізняти сепсис та інші стани, які виглядають подібно.

PixCell Medical підходить до цього виклику, забезпечуючи високо доступне тестування для конкретних біомаркерів, пов’язаних з бактеріальними інфекціями. Деякі з них вже доступні з 5-частинним аналізом CBC, такими як абсолютний підрахунок нейтрофілів (ANC) та підрахунок білих клітин крові (WBC), тоді як інші все ще знаходяться на стадії розробки.

PixCell також додає недавно відкритий біомаркер: ширину розподілу моноцитів (MDW) до тесту CBC. MDW був показаний ефективним для виявлення сепсису під час першої зустрічі в відділенні невідкладної допомоги. У поєднанні з WBC MDW далі передбачається поліпшити прийняття медичних рішень під час раннього лікування сепсису в відділенні невідкладної допомоги. Незрілі гранулоцити, згадані вище, також були показані як хороші ранні маркери для сепсису. Крім того, PixCell розробляє подальші аналізи для маркерів запалення, таких як C-реактивний білок (CRP) та прокальцитонін (PCT), які широко використовуються при лікуванні сепсису.

Комбінація цих маркерів пропонує значно більш конкретну індикацію джерела інфекції та перебігу захворювання. Крім того, забезпечення доступності цих передових аналізів та надання результатів в реальному часі призведе до значного поліпшення клінічних результатів для пацієнтів з сепсисом.

Як штучний інтелект використовується в HemoScreen для виявлення захворювань та раку?

HemoScreen поєднує технологію в’язкоеластичного фокусування (VEF) з патентованою технологією штучного інтелекту (AI) та машинного зору для швидкого аналізу зразка крові. VEF викликає фокусування клітин в один шар, коли вони протікають, забезпечуючи їх оптичний аналіз. Наша технологія машинного зору захоплює тисячі зображень десятків тисяч клітин в реальному часі, ідеально сфокусованих, коли вони протікають. Наші алгоритми AI аналізують ці зображення на льоту. Використовуючи обробку зображень, алгоритми та машинний зір, технологія ідентифікує клітини та класифікує їх на різні типи.

Використовуючи алгоритми машинного навчання, які навчаються людськими експертами на основі багатьох різних зразків крові та патологій, він може ідентифікувати та класифікувати різні підтипи клітин, які іноді відрізняються нюансами від різних пацієнтів та патологій. Все це робиться на основі морфології клітин, форми, форми ядра, кольору та інших властивостей клітин. Усього наша технологія AI використовує сотні різних особливостей кожної клітини, щоб визначити, який тип клітини це є, швидко.

Як важливо децентралізоване діагностичне тестування при успішному діагностуванні раку та інших інфекційних захворювань на ранній стадії?

Децентралізоване діагностичне тестування є життєво важливим при успішному діагностуванні раку та інших інфекційних захворювань на ранній стадії. Поточні технології, які використовуються в централізованих лабораторіях для цієї мети, використовують лазерне розсіювання або електричну імпеданс, які дозволяють аналізувати лише кілька властивостей клітин, зазвичай лише три або чотири у порівнянні з сотнями, які може аналізувати наша технологія в точці догляду.

Крім того, процес успішного діагностування раку та інших інфекційних захворювань зазвичай проводиться шляхом довгого та трудомісткого процесу тестування. Зразки крові беруться у пацієнта після направлення лікаря, відправляються в централізовану лабораторію для тестування, а пацієнти можуть чекати дні, навіть тижні, щоб отримати результати. Децентралізоване діагностичне тестування дає лікарям можливість тестувати своїх пацієнтів тут і зараз, у своєму кабінеті, без будь-якої технічної допомоги. І найважливіше? Результати отримуються протягом шести хвилин, і лікар може направити свого пацієнта безпосередньо на наступний необхідний етап діагностики.

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

PixCell Medical пишаються тим, що створили рішення для простого тесту CBC, яке було пошуком протягом декількох десятиліть. Це перший раз, коли мініатюрний, легкий у використанні інструмент може забезпечити такі точні результати, які є доступними і доступними тим, хто в них найбільше потребує.

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