Авішай Бранський, PhD, CEO і співзасновник PixCell – Серія інтерв’ю

Авішай Бранський, PhD, CEO 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 мікрофлюїдної картриджі. Доктор Бранський має ступінь бакалавра фізики, ступінь бакалавра матеріалознавства та ступінь доктора філософії у галузі біомедичної інженерії, усі з Техніону – Ізраїльського технологічного інституту.

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

Під час виконання моєї дисертації у Техніоні – Ізраїльському технологічному інституті, мій колега і я досліджували мікрофлюїдні пристрої, у яких ми пропускали кров’яні клітини, що були суспензовані у різних розчинах. Ми оглядали клітини через мікроскоп, коли вони текли, і, як очікувалося, клітини були рівномірно розподілені по мікроканалу (частині мікрофлюїдного пристрою). Під час нашого дослідження ми експериментували з унікальним розчином, який зазвичай використовується у гірничій промисловості. Коли ми дивилися 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, і наш мікроскоп не був сфокусований на цій площині клітин. Ефект фокусування, який ми відкрили, був дуже сильним, на відміну від будь-якого, який ми бачили раніше, у якому всі клітини були ідеально вирівняні в одній площині на відстані десятків нанометрів одна від одної. Це був наш прорив у відкритті в’язкоеластичного фокусування (VEF).

Ми звернулися до професора у Техніоні, який розробив теорію, яка підтримувала це відкриття. На основі цього дослідження ми опублікували статтю про VEF в одному з найбільш престижних 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 високоточні 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 був початок, коли ми почали розробляти аналізатор гемології HemoScreen, який був розроблений навколо VEF, а також інших патентованих технологій.

HemoScreen робить тестування крові простим, можете пояснити, які навички потрібні для проведення кров’яних тестів і який є процес?

HemoScreen є малим, 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 швидке керівництво, від медсестер і доглядачів до самого пацієнта.

Пристрій включає простий триступінчастий процес:

• Одна крапля крові береться з пальця і вводиться у відкидну картридж, який має всі реагенти, побудовані всередині.
• Картридж вводиться у аналізатор; і
• За 6 хвилин надаються результати лабораторного рівня для повного 5-частинного диференціального аналізу крові.

Цей процес усуває помилки оператора або користувача, пов’язані з процедурою, які можуть компрометувати якість результатів тесту через попередні аналітичні етапи підготовки зразка. Надання точних показників 20 стандартних параметрів крові в безпечному, легкому і простому рішенні point-of-care економить пацієнтам, клінікам і системам охорони здоров’я значну кількість часу і коштів.

У США HemoScreen схвалений для використання у point-of-care (POC) з рейтингом CLIA середньої складності.

Які захворювання може виявити HemoScreen?

HemoScreen проводить найпоширеніший кров’яний тест, повний аналіз крові (CBC), який надає лікарям загальне уявлення про здоров’я людини. Крім того, він надає комплексну ідентифікацію аномальних клітин, яка може служити біомаркерами для різних патологій. Ідентифікація аномальних клітин так важлива, але часто недоступна в пунктах надання медичної допомоги або навіть у великих центральних лабораторіях.

Під час ідентифікації захворювань, таких як лімфома, певні види лейкемії та важкої інфекції, незрілі клітини виділяються з кісткового мозку до досягнення ними зрілості. Спроможність ідентифікувати такі незрілі клітини в крові пацієнта є дуже важливим відкриттям і може бути виявлена лише за допомогою високоякісних інструментів. Часто ці інструменти не можуть виявити всі незрілі клітини, що призводить до необхідності проведення кров’яного мазка і огляду зразка під мікроскопом. Там є все менше патологів з необхідною кваліфікацією для цього.

Саме тут вступає у дію HemoScreen. Наша технологія аналізу зображень, керованої штучним інтелектом, може, на основі тисяч зразків з різних патологій, ідентифікувати клітини і надати точне відкриття, що представляє велику трансформацію у швидкому аналізі крові. Використовуючи цю технологію, пацієнтів можна негайно повідомити, чи потрібно їм звернутися до лікарні і провести додаткові конкретні тести для визначення патології значно раніше, ніж за допомогою існуючих методів тестування.

Інші розлади, які можуть бути виявлені за допомогою CBC HemoScreen, включають хронічні лімфоми (CLL), інфекцію, важку анемію та внутрішню кровотечу. Додання аномальних клітин є сильним індикатором того, що у пацієнта є серйозна проблема, яка потребує подальшого аналізу і оцінки. Натомість ніж діагностувати конкретні захворювання, тест HemoScreen надає загальне уявлення про здоров’я пацієнта і допомагає у ранньому виявленні важких патологій. Крім того, він допомагає лікарям визначити, чи потрібно призначати антибіотики, що стає все більш важливим у зв’язку з зростаючою проблемою мікробної резистентності до антибіотиків.

HemoScreen також може виявити аномальні кров’яні клітини, які можуть вказувати на потенційно ракові клітини. Можете пояснити, як цей продукт може бути використаний для раннього виявлення раку?

Кров’яні клітини розвиваються у кістковому мозку, який поступово еволюціонує, поки вони не будуть виділені у кровотік як одна з семи основних типів клітин. Ці зрілі клітини підраховуються як частина стандартного аналізу крові (CBC) тесту, оскільки їх концентрація у крові служить для діагностики різних станів, таких як інфекція і анемія. Однак іноді незрілі клітини, які ще не розвинулися у зрілий стан, виділяються з кісткового мозку у периферійний кровотік. Ці клітини називаються аномальними клітинами і можуть бути індикатором серйозної проблеми зі здоров’ям.

Метод аналізу HemoScreen базується на цифровому зображенні потоку клітин, яке можна сприймати як “потоковий мазок крові”. Він витягує сотні ознак з кожної клітини, на відміну від 3-4 сигналів, отриманих стандартними аналізаторами у центральних лабораторіях. Це дозволяє технології точно відрізняти між усіма типами клітин, включаючи ті, які є аномальними.

ФДА-схвалена версія HemoScreen вказує на 5 типів нормальних білих клітин і точно флагує аномальні клітини. Однак PixCell недавно розробила нову версію, яка вимірює і виводить підрахунок аномальних клітин – це означає прорив у гематологічній діагностиці, оскільки лікарі зможуть виявити різні види раку на ранніх стадіях у первинній медичної допомоги і не пропустять ці критичні випадки, які потребують негайного втручання.

HemoScreen може підраховувати незрілі гранулоцити, нуклеовані червоні клітини і бластні клітини, які є дуже важливими для виявлення, навіть у дуже низьких кількостях, оскільки вони можуть вказувати на мієломи, лейкемії, лімфоми та хронічні порушення крові, які потребують негайного втручання.

Одним з напрямків роботи PixCell Medical є раннє діагностування сепсису. Можете пояснити, які існують труднощі у ранньому діагнозі сепсису і як PixCell Medical подолає ці труднощі?

Сепсис є глобальною проблемою охорони здоров’я. Для боротьби з сепсисом нам потрібні кращі діагностичні інструменти, швидші тести і більш конкретні аналізи. Якщо тестування не є специфічним, воно не може відрізнити сепсис від інших станів, які виглядають подібно.

PixCell Medical подолає ці труднощі, надавши високодоступне тестування для конкретних біомаркерів, пов’язаних з бактеріальними інфекціями. Деякі з них вже доступні з 5-частинним диференціальним аналізом крові, такими як абсолютний підрахунок нейтрофілів (ANC) і підрахунок білих клітин (WBC), тоді як інші ще знаходяться у стадії розробки.

PixCell також додає недавно відкритий біомаркер: ширину розподілу моноцитів (MDW) до аналізу крові. MDW було показано ефективним для виявлення сепсису під час першої зустрічі у відділенні невідкладної допомоги. У поєднанні з WBC, MDW ще більше передбачається поліпшити прийняття медичних рішень під час раннього лікування сепсису у відділенні невідкладної допомоги. Незрілі гранулоцити, згадані вище, також були показані як добрий ранній маркер для сепсису. Крім того, PixCell розробляє подальші аналізи для маркерів запалення, таких як C-реактивний білок (CRP) і прокальцитонін (PCT), які широко використовуються при лікуванні сепсису.

Комбінація цих маркерів пропонує значно більш конкретну індикацію джерела інфекції і перебігу захворювання. Крім того, надання цих просунутих аналізів у реальному часі призведе до значного покращення клінічних результатів для пацієнтів з сепсисом.

Як штучний інтелект використовується у HemoScreen для виявлення захворювань і раку?

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

Використовуючи алгоритми машинного навчання, які тренуються людськими експертами на основі багатьох різних зразків крові і патологій, вона може ідентифікувати і класифікувати різні підтипи клітин, які іноді відрізняються нюансами від різних пацієнтів і патологій. Це все робиться на основі морфології клітин, форми, форми ядра, кольору і інших властивостей клітин. Усі разом наша технологія штучного інтелекту використовує сотні різних ознак кожної клітини, щоб визначити, який тип клітини це є, швидко.

Як важливо децентралізоване діагностичне тестування при успішному діагнозі раку і інших інфекційних захворювань на ранніх стадіях?

Децентралізоване діагностичне тестування є життєво важливим при успішному діагнозі раку і інших інфекційних захворювань на ранніх стадіях. Поточні технології, які використовуються у центральних 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 у пункті надання медичної допомоги.

Крім того, процес успішного діагнозу раку і інших інфекційних захворювань зазвичай проводиться через тривалий і трудомісткий процес тестування. Зразки крові беруться у пацієнта після направлення лікаря, надсилаються у центральну лабораторію для тестування, і пацієнти можуть чекати дні,甚至 тижні, щоб отримати результати. Децентралізоване діагностичне тестування надає лікарям можливість тестувати своїх пацієнтів там же, 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 пишається тим, що створила рішення для простого аналізу крові, яке шукалося протягом декількох десятиліть. Це перший раз, коли мініатюрний, легкий у використанні інструмент може надати такі точні результати, які легко доступні і доступні тим, хто їх найvíce потребує.

Дякуємо за інтерв’ю і за те, що ви розповіли нам про дивовижну роботу, яка відбувається у PixCell Medical.