DEPArrayTM: Progettazione, prototipazione e fabbricazione di un sistema per l'individuazione, la...
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8/9/2019 DEPArrayTM: Progettazione, prototipazione e fabbricazione di un sistema per l'individuazione, la manipolazione ed il sorting di singole cellule
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Silicon Biosystems Spa Bologna ITALY
www.siliconbiosystems.com
NI Medical Innovation Summit Modena 8th June 2010
DEPArray: Progettazione, prototipazione e
fabbricazione di un sistema per l'individuazione, lamanipolazione ed il sorting di singole cellule
Ing. Gianni Medoro (Silicon Biosystems)Dott. Davide Ramanand (Skytechnology)
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Agenda
Company Introduction
DEPArray Technology
Cell Manipulation by Dielectrophoresis
Uniqueness of Performances
DEPArray Applications
Oncology: Personalized Therapy
Prenatal Diagnosis: Non Invasive Approach
Partnership Network Synergy with National Instruments and Sky Technology
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10 Years from Technology Concept to MatureProduct with Applications
1999 Company founded by 4 scientists at Bologna University
Core patent on Moving DEP Cages filed
2000-2005 DEPArray technology Proof-of-concept developed under EU,Government and Regional funding (> 5M total)
2006 1st fund raising round (1.5M)
DEPArray technology and NIPD application development
2007 2nd fund raising round (5.5M)
Direct & Indirect Gov funding: (~ 2.5 M)
2008 3rd fund raising round (3.5M)
Oncology application development started
2009 CE Mark for DEPArrayStart of marketing activities
2010 4th fund raising round (5M)
Head count ~24 FTE, 27 patents filed
NIPD and Oncology Applications close to Pilot Trial
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DEPArray Cell Sorting
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Silicon Biosystems Patented Technology:Moving DEP Cages
+ + + +--
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nDEP Cage nDEP Cage
+ +++ --
Non-uniform electric field generated by the chipelectrodes (cross section)
Cell trapping by DEP cages
cage-move
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Sorting of Fluorescent Cells with DEPArray
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Moving DEP Cages Enables OutstandingPerformance in Single-Cell Sorting
Mainchamber
ParkingRecovery
1. Inject, trap and image all cells2. Move all cells of interest into
Parking chamber
3. Move separately to Recoverychamber and flush
Features Multiparametric image-based
sorting
Single cell resolution
Small cell loads
Gentle on cells No a priori thresholds choose
bestcells
Sorting based on slow kinetics(10-100s minutes) possible
http://images.google.it/imgres?imgurl=http://www.daigger.com/assets/product_images/4251a.jpg&imgrefurl=http://www.daigger.com/catalog/department/d-Centrifuge%2BBottles/Centrifuge%2BBottles&usg=__kuzQNmnRy8W2udK-XSyG6PfJZrQ=&h=200&w=151&sz=3&hl=it&start=2&tbnid=uzoYmfsRbgU3tM:&tbnh=104&tbnw=79&prev=/images%3Fq%3DEPPENDORF%2Btube%26gbv%3D2%26hl%3Dit%26sa%3DXhttp://images.google.it/imgres?imgurl=http://www.daigger.com/assets/product_images/4251a.jpg&imgrefurl=http://www.daigger.com/catalog/department/d-Centrifuge%2BBottles/Centrifuge%2BBottles&usg=__kuzQNmnRy8W2udK-XSyG6PfJZrQ=&h=200&w=151&sz=3&hl=it&start=2&tbnid=uzoYmfsRbgU3tM:&tbnh=104&tbnw=79&prev=/images%3Fq%3DEPPENDORF%2Btube%26gbv%3D2%26hl%3Dit%26sa%3DXhttp://deparray-a300k-beta4.wmv/ -
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Individual Cell Sorting with DEPArray A300K
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DEPArray is the Last Milefor AutomaticRare-Cells Sorting in High-Value Applications
We bridge the gap betweenenrichment and single-cell analysis
BiologicalSample
Enriched Cells
Pure Cells
Enrichment / Sample-Prep
DEParray Sorting
Downstream Analysis
1/1,000,000,000
1/1,000-10,000
1/1
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Targeting Unmet Medical Needs with DEPArray
Oncology: Circulating Tumor Cells Isolation From prognosis (based on enumeration of CTC) to personalized
therapy (based on isolation of CTC)
Prenatal Diagnosis: Circulating Fetal Cells Isolation From Amniocentesis and Villocentesis to Non-Invasive Prenatal
Diagnosis (based on Circulating Fetal Cells)
Life-Science Research
Stem-cells Immunology
Single-cell biology
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Cancer Personalized Therapy
with DEPArray
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Rare, but Important: The Role of CTC in theCreation of Metastasis
Image From:
The bone marrow niche: habitat tohematopoietic and mesenchymal stem cells, and
unwitting host to molecular parasites
Y Shiozawa, A M Havens, K J Pienta and R S Taichman
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Personalized Oncology Treatment: genetic detection to
identify addressable patients
Silicon Biosystems tests for genetic profiling enables to
determine effectiveness and allows targeting of treatment Cell growth inhibitor treatment is fastest growing class of cancer
drugs from $9.5bn in 2005 to $22bn in 2010 at a CAGR of 18% Cell growth inhibitor treatment is expensive (monthly cost
ranging from $3,000 to $10,000), with significant side-effects
0
200,000
400,000
600,000
800,000
1,000,000
1,200,000
Breast Co lo rectal Lun g Sto mach Pan creas Ovary Pro state Head &Neck
Bladder
Annual courses of treatment EU, US, Japan by type of cancer
# treatments for secondrecurrence of malignancy
# treatments fo r first
recurrence of malignancy# undergoing initialintervention
Colorectal and Lungrepresent ca 1mcourses of treatmentrequiring monitoring
each year
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CTC genetic profiling: dramatic improvement inpatient life
CTC molecular analysis allowsselection of most effectivedrugs
Longer & Better life for patient
Cost saving for healthcaresystem
A market paradigm switch:from prognosis
to personalized therapy
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DEPArray Enables the Isolation of Circulating
Tumor Cells and their Molecular Analysis
Codon 12G>T; Gly2Val
Sample CTC36-2
Genome-wide detection of chromosomalunbalances
Detection of point mutations (e.g. KRAS)
CTCs (CK-green/DAPI-blue) isolatedwith DEPArray from a metastatic
breast cancer patient
CTCs isolated withDEPArray from a
metastatic colorectalcancer patient
e.g. KRASmutation testing
is required topredict efficacyof treatment
with Ceutximabor Panitumumab
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Non Invasive Prenatal
Diagnosis with DEPArray
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Amniocentesis and chorionic villus sampling:high-risk of miscarriages and unpleasant procedures
Amniocentesis Chorionic Villus Sampling
Mothers
ageRisk Need
20 years 1 in 1,600 Low
25 years 1 in 1,300
Medium30 years 1 in 1,000
35 years 1 in 365
High40 years 1 in 90
45 years 1 in 30
Risk of fetal loss 0.5-1.5%
DEPA E bl th I l ti f Ci l ti
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DEPArray Enables the Isolation of Circulating
Fetal Cells and their Molecular Analysis
Detection and Sorting of fetal cells frommaternal blood
Genetic Analysis
Fetal
Cells
Mother
male
M P
AMXY D21S11 HPRT
Example of Fetal Cell isolated withDEPArray from peripheral blood of a
pregnant woman:
nRBC (-Globin-red/DAPI-blue)
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Sizeable and highly predictable market for NIPD
2.0m high-risk pregnancies in EU, US and Japan, but only24% adoption of amniocentesis test which has a risk ofmiscarriage
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Partnership Network
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DEPArray System
Equipment Lab-on-a-Chip
Software
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Network of Competences
Chip
Manufacturing
Partner
Mixed Analog-Digital I/O
Image Processing
Heat Management
Software &
Firmware IVD
Support
Power RF Design
Equipment
Manufacturing
Partner
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Network of Competences
Chip
Manufacturing
Partner
Heat Management Power RF Design
Equipment
Manufacturing
Partner
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Partnership goals
Application
Tech Concept
Prototyping
Validation
Ingegnerizzazione
Feedback
(Internal users,
Research institutes,Customers,
Market researches
& analysis) Maximum
Flexibility
Time-to-
market
Partnership had to
address all arosen
necessities, especiallythose below:
Iterative
process
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Needs
Flexibility
Time-to-market
Proven success (on specific items)
Qualified support
Future development support
Robustness
Maintainbility
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Why NI - 1
Worldwide player Products wide choice (Time-to-market, Support)
Ease of integration (HW with SW) (Time-to-Market, Flexibility)
Local & central branches (Support)
Corporate support R&D - upon agreement (Support)
Product Development (Future development)
Alliance Partner Network Services Firm (Support, Robustness)
Integrators (Support , Robustness)
Large Libraries Collection(Time-to-market, Support, Robustness)
Long-Term Support (Maintenability (& Evolution as well))
LabVIEW real-time (Robustness)
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Why NI - 2
Try-n-buy operation (Time-to-Market, Support (NI Italy+corporate))
Openness Integration with Silicon Biosystems proprietary service infrastructure (Time-to-
Market, Robustness)
Integration with third-parties instrumentation drivers (Time-to-Market)
Integration with third-parties imaging algorithmics (Time-to-Market, Robustness)
Wide COTS offering Cost optimization path support ((near!) Future development) (FlexRIO?)
Runtime changes can be easily managed (Flexibility, Time-to-market)
Certified/Supported COTS Widely used COTS as a facilitating element in regulated markets certification
achievement (Support, Robustness)
In our experience, NI is a dynamic reality putting much attention onmarket evolutions, interested in supporting strategic partnerships.
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Conclusions
Technically: an outstanding exercise! The machine involves knowledge and requirements necessitating many
different aspects and corresponding knowledge
Ethically: biomedical devices are of undiscussed ethic value Thinking in terms of machine intended use is a great motivational point
But overall: great team work! All involved parties have really pushed far beyond the usual
Integration issues couldnt be surpassed without all actors stronginvolvment
So, looking forward to next meeting to share with you future evolutions!
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www.siliconbiosystems.com
www.ni.com/it
www.skytechnology.it