Con $ 100 milioni, l'imprenditore vede la strada per interrompere l'imaging medico

L'imprenditore Jonathan Rothberg ha sviluppato uno scanner delle dimensioni di un iPhone che potresti tenere sul petto di una persona e vedere un'immagine 3D vivida e in movimento di ciò che c'è dentro.

Jonathan Rothberg

Rothberg afferma di aver raccolto $ 100 milioni per creare un dispositivo di imaging medico che sia economico quasi quanto uno stetoscopio e renderà i medici 100 volte più efficaci. La tecnologia, che secondo i documenti di brevetto si basa su un nuovo tipo di chip a ultrasuoni, potrebbe alla fine portare a nuovi modi per distruggere le cellule tumorali con il calore o fornire informazioni alle cellule cerebrali.

Rothberg ha un talento per coniugare la tecnologia dei semiconduttori con problemi di biologia. Ha fondato e venduto due società di sequenziamento del DNA, 454 e Ion Torrent Systems (vedi The $ 2 Million Genome e A Semiconductor DNA Sequencer ), per oltre $ 500 milioni. I profitti hanno permesso a Rothberg, che si è presentato per un'intervista indossando pantaloni chino logori e una cintura da marinaio a brandelli, di solcare l'oceano su uno yacht di 130 piedi chiamato Macchina genica e per assecondare hobby di alto livello come sequenziando il DNA dei geni matematici .

Il sistema di imaging è stato sviluppato da Rete di farfalle , un'azienda di tre anni che è la più avanzata di diverse iniziative che Rothberg afferma uscirà da 4Combinator, un incubatore che ha creato per avviare e finanziare società che combinano sensori medici con una branca della scienza dell'intelligenza artificiale chiamata deep learning .

Rothberg non dirà esattamente come funzionerà il dispositivo di Butterfly o come sarà. I dettagli verranno fuori quando saremo sul palco a venderlo. Questo è nei prossimi 18 mesi, dice. Ma Rothberg garantisce che sarà piccolo, costerà poche centinaia di dollari, si collegherà a un telefono e sarà in grado di fare cose come diagnosticare un cancro al seno o visualizzare un feto.

Le domande di brevetto di Butterfly descrivono il suo scopo di costruire nuovi scanner a ultrasuoni compatti e versatili in grado di creare immagini 3D in tempo reale. Tienilo al petto di una persona e guarderesti attraverso quella che sembra essere una finestra nel corpo, secondo i documenti.

I disegni concettuali depositati presso l'ufficio brevetti da Butterfly Network mostrano idee per un piccolo dispositivo di imaging a ultrasuoni 3-D.

Con i 100 milioni di dollari forniti da Rothberg e dagli investitori, tra cui la Stanford University e la tedesca Aeris Capital, Butterfly sembra scommettere la più grande scommessa mai vista da qualsiasi azienda su una tecnologia emergente in cui gli emettitori di ultrasuoni sono incisi direttamente su un wafer semiconduttore, insieme a circuiti e processori. I dispositivi sono noti come trasduttori ultrasonici capacitivi microlavorati o CMUT.

La maggior parte delle macchine a ultrasuoni utilizza piccoli cristalli piezoelettrici o ceramiche per generare e ricevere onde sonore. Ma questi devono essere accuratamente cablati insieme, quindi collegati tramite cavi a una scatola separata per elaborare i segnali. Chiunque sia in grado di integrare elementi a ultrasuoni direttamente su un chip di un computer potrebbe produrli a basso costo in grandi lotti e creare più facilmente il tipo di array necessario per produrre immagini 3D.

La visione di questo prodotto esiste da molti anni. Resta da vedere se qualcuno può trasformarlo in una realtà convalidata dal mercato.

L'ecografia viene utilizzata più spesso dai medici rispetto a qualsiasi altro tipo di test di imaging, incluso per visualizzare un bambino durante la gravidanza, per trovare tumori nei tessuti molli come il fegato e, più recentemente, per curare il cancro alla prostata riscaldando le cellule con le onde sonore.

L'idea per i chip a ultrasuoni microlavorati risale al 1994, quando Butrus Khuri-Yakub, un professore di Stanford che consiglia l'azienda di Rothberg, costruì il primo. Ma nessuno è stato un successo commerciale, nonostante un decennio di interesse da parte di aziende come General Electric e Philips. Questo perché non hanno funzionato in modo affidabile e si sono rivelati difficili da produrre.

La visione di questo prodotto esiste da molti anni. Resta da vedere se qualcuno può trasformarsi in una realtà convalidata dal mercato, afferma Richard Przybyla, responsabile della progettazione di circuiti presso Chirp Microsystems, una startup a Berkeley, in California, che sta sviluppando sistemi a ultrasuoni che consentono ai computer di riconoscere i gesti umani. Forse ciò che era necessario da sempre è un grande investimento e un team dedicato.

Rothberg dice di essersi interessato alla tecnologia a ultrasuoni perché sua figlia maggiore, ora studentessa universitaria, ha la sclerosi tuberosa. È una malattia che provoca la crescita di convulsioni e cisti pericolose nei reni. Nel 2011 ha sottoscritto uno sforzo a Cincinnati per verificare se gli ultrasuoni ad alta intensità potessero distruggere i tumori renali riscaldandoli.

Ciò che ha visto ha portato Rothberg a concludere che c'era spazio per miglioramenti. La configurazione - una macchina per la risonanza magnetica per vedere i tumori e una sonda a ultrasuoni per riscaldarli - è costata milioni di dollari, ma non è stata particolarmente veloce, più simile a una stampante laser che impiega otto giorni per stampare e sembra che i miei figli l'abbiano disegnata pastello, dice. Ho deciso di realizzare una versione super economica di questa macchina da 6 milioni di dollari, per renderla 1.000 volte più economica, 1.000 volte più veloce e cento volte più precisa.

Rothberg afferma che c'è una salsa segreta nella tecnologia di Butterfly, ma non lo rivelerà. Ma potrebbe avere tanto a che fare con la progettazione intelligente di dispositivi e circuiti quanto il superamento dei limiti fisici e dei problemi di produzione che la tecnologia CMUT ha dovuto affrontare finora.

Uno dei motivi per pensarlo è che il cofondatore dell'azienda, Nevada Sánchez, in precedenza aveva aiutato i cosmologi a progettare un radiotelescopio molto più economico con un trucco di elaborazione del segnale chiamato rete a farfalla, anche l'origine del nome della startup. A lavorare con l'azienda c'è anche Greg Charvat, che si è unito al Lincoln Laboratory del MIT, dove ha sviluppato il radar che può vedere i corpi umani anche attraverso spessi muri di pietra (vedi Vedere come Superman).

Durante una visita al quartier generale di 4Combinator, che si trova all'interno di un porto turistico a Guilford, nel Connecticut, Charvat e Sanchez hanno mostrato l'immagine di un penny così dettagliata da potervi leggere lettere e numeri. Avevano scattato l'immagine questa primavera usando un chip prototipo. L'industria degli ultrasuoni risale sostanzialmente agli anni '70. GE e Siemens stanno basandosi su vecchi concetti, afferma Charvat. Con la produzione di chip e alcune nuove idee dal radar, afferma, possiamo acquisire immagini più velocemente, con un campo visivo più ampio e passare da una risoluzione millimetrica a quella micrometrica.

Gli ultrasuoni funzionano sparando il suono e quindi catturando l'eco. Può anche creare fasci di energia focalizzata e dispositivi basati su chip potrebbero eventualmente portare a nuovi sistemi per uccidere le cellule tumorali. Piccoli dispositivi potrebbero anche essere usati come un modo per fornire informazioni al cervello (è stato recentemente scoperto che i neuroni possono essere attivati ​​con le onde ultrasoniche).

Penso che diventerà migliore di un essere umano nel dire 'Questo ragazzo ha la sindrome di Down o il labbro leporino?' E quando le persone hanno poco tempo, sarà sovrumano.

Rothberg afferma che il suo primo obiettivo sarà commercializzare un sistema di imaging sufficientemente economico da essere utilizzato anche negli angoli più poveri del mondo. Dice che il sistema dipenderà fortemente dal software, comprese le tecniche sviluppate dai ricercatori di intelligenza artificiale, per setacciare banche di immagini ed estrarre funzionalità chiave che automatizzano le diagnosi.

Vogliamo che funzioni come un 'panorama' su un iPhone, dice, riferendosi a una funzione dello smartphone che guida un fotografo per eseguire una panoramica su una vista e assembla automaticamente un'immagine composita. Ma oltre a riconoscere gli oggetti, parti del corpo nel caso di un esame fetale, e ad aiutare l'utente a localizzarli, Rothberg afferma che il sistema raggiungerebbe anche conclusioni diagnostiche preliminari basate su un software per la ricerca di modelli.

Quando avrò migliaia di queste immagini, penso che diventerà migliore di un essere umano nel dire 'Questo ragazzo ha la sindrome di Down o il labbro leporino?' E quando le persone hanno poco tempo, sarà sovrumano, dice Rothberg. Farò un tecnico in grado di fare questo lavoro.

Rothberg afferma che il suo incubatore ha avviato altre tre società oltre a Butterfly e ha dato a ciascuna di esse tra $ 5 milioni e $ 20 milioni di capitale iniziale. Includono un'azienda di biotecnologie, Lam Therapeutics , lavorando sulle cure legate alla sclerosi tuberosa; Ricerca iperfine, una startup in modalità stealth che non ha detto che tipo di tecnologia sta sviluppando; e un'altra azienda senza nome.

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