Три компании объединились с целью разработки высокоплотной системы MEA при содействии Технологического института Тохоку (Tohtech). Система позволяет на основе данных о биоэлектрической активности клеток наблюдать различия между больными и здоровыми клетками, а также реакцию клеток на препараты на уровне отдельных клеток. В частности, в разрабатываемой Sony высокоплотной CMOS-MEA1 объединены технологии измерения электрической активности клеток от группы SCREEN, что позволяет фиксировать внеклеточные электрические потенциалы с помощью высокоплотной матрицы микроэлектродов, а затем преобразовывать данные в изображения. Это даёт возможность наблюдать за «вспышками» клеточной активности2, а также измерять и записывать реакции клеток.

Кроме того, система оснащена алгоритмом, оптимизированным VitroVo (на основе совместных исследований Sony и Tohtech) для оценки воздействия препаратов, а также программным обеспечением для анализа, обеспечивающим удобство использования. Это позволяет оперативно отображать результаты анализа, такие как частота вспышек активности клеток, вычисленные на основе данных измерения электрического потенциала и изображений, на экране монитора. Эти возможности измерения и анализа позволяют получать данные о клеточной активности с большей плотностью по сравнению с традиционными методами, что обеспечивает результаты, ранее недоступные.

Система может поддерживать исследования фенотипов заболеваний на основе данных о высокоплотной клеточной активности, а также использоваться для оценки риска и эффективности новых лекарств в качестве альтернативы тестированию на животных. Поскольку система позволяет наблюдать нейроны, она также может быть применима в разработке новых препаратов для лечения психических расстройств, таких как депрессия и шизофрения, а также неврологических заболеваний, включая боковой амиотрофический склероз (БАС) и болезнь Альцгеймера, а также в фундаментальных нейронаучных исследованиях.

С целью проверки эффективности системы и методов оценки, а также для содействия технологической разработке на пути к коммерциализации, три компании совместно предоставят систему компаниям и научным учреждениям, занимающимся разработкой лекарств, на пробной основе. Компания SCREEN будет предоставлять саму систему, VitroVo — консультировать по методам культивирования клеток, проводить индивидуальный анализ данных и интерпретацию результатов. Одновременно VitroVo начнёт предоставлять услуги контрактных исследований для проверки эффективности системы. Этот пробный запуск позволит компаниям ускорить разработку и провести маркетинговое исследование на основе обратной связи от пользователей, с целью коммерциализации MEA-систем, использующих CMOS-MEA.

Примечания:

*1 CMOS-MEA: Устройство, использующее технологию комплементарных металлооксидных полупроводников (CMOS) и матрицу микроэлектродов для регистрации биоэлектрической активности клеток.

*2 Клеточная вспышка: Явление генерации потенциала действия нервными клетками, вызывающее электрическое возбуждение, выделение нейромедиаторов и передачу информации к соседним нервным клеткам. Является основой передачи сигналов в мозге и нервной системе.

О CMOS-MEA

• CMOS-MEA — это устройство, способное измерять электрическую активность клеток в режиме реального времени. Микроэлектродная матрица, размещённая с высокой плотностью на сенсорном чипе, регистрирует электрические потенциалы, возникающие при входе и выходе ионов в клетке, обрабатывает сигнал и выводит его в виде изображения.

• CMOS-MEA, разрабатываемая Sony, отличается уменьшенным шагом между электродами, что позволяет создать компактную конструкцию с плотной матрицей примерно из 237 000 электродов. Благодаря технологиям высокоскоростного аналого-цифрового преобразования и интерфейса, разработанным Sony в процессе создания сенсоров изображения, устройство может считывать данные со всех электродов одновременно.

• Совместные исследования Sony и Tohtech показали, что CMOS-MEA обеспечивает высокоточное наблюдение за клетками, ранее невозможное с применением традиционных технологий, а также позволяет проводить анализ на уровне отдельных клеток. Технология демонстрирует перспективность не только в сфере разработки лекарств, но и в таких областях, как биотехнология, биомедицина, медицина и фармакология. Результаты исследований уже применяются в разработке данной системы.