索尼半导体解决方案公司（下称“索尼”）、SCREEN控股公司（下称“SCREEN”）和VitroVo公司（下称“VitroVo”）宣布，三方已联合开发出一套基于约23.7万个电极的高密度CMOS-MEA*¹系统，并正式启动试验性服务。该系统融合索尼先进的传感技术、SCREEN集团在细胞电活动测量的技术积累以及VitroVo在MEA化合物评估和数据分析领域的专业知识，突破传统技术瓶颈，实现了细胞活动数据的高密度测量和高清记录，将主要应用于神经和心脏领域的疾病研究与药物研发等。
（左：MEA系统硬件，右：测量应用程序的UI示意图）
在新药研发领域，提升非临床试验阶段的药效与安全性评估精确度、进一步优化研发过程，已成为行业核心挑战。近年来，为了替代新药临床试验前必须进行的动物实验，业界对利用人工智能等前沿技术，以及基于人iPS细胞分化产生的神经细胞、心肌细胞和类器官等仿生系统，开发无需动物实验即可高精度评估化合物对人体影响的新技术正成为更优解决方案。此外，在疾病研究领域，获取更精细的细胞数据也有望推动科研工作的开展。
此次三家公司携手日本东北工业大学（下称“东北工大”）新开发的高密度MEA系统，可基于细胞电活动数据，在单细胞水平上比对和监测病态细胞和健康细胞的差异以及细胞对化合物的反应。具体而言，该系统通过整合索尼正在开发的高密度CMOS-MEA与SCREEN集团的细胞电活动测量技术，利用高密度排列的微电极检测细胞外电位，并输出图像数据。这使得用户能够在观测细胞放电*2的同时，精准测量与记录细胞反应。此外，该系统还集成了在索尼和东北工大的联合研究成果所构建的基础框架，搭载由VitroVo专为化合物评估优化的算法，以及具备友好操作界面的数据分析应用程序。由此，细胞放电频率等分析结果可基于电位与图像数据实时显示。该系统的测量与分析功能不仅能获取比传统MEA系统更高密度的细胞活动数据，还可捕捉以往难以观测的实验现象。
通过本系统获取的高密度的细胞活动数据，有望推动疾病表型研究的深入开展，提升新药候选化合物的风险评估和药效评估工作的效率，减少对实验动物的依赖。由于本系统可以观察神经细胞的活动，可应用于抑郁症和精神分裂症等精神疾病、肌萎缩侧索硬化症（ALS）和阿尔茨海默病等神经系统疾病的新药研发以及脑科学的基础研究。
为了验证该系统及评估方法的有效性，同时推进商业化技术开发，三家公司将联合向从事药品开发的企业和研究机构提供本系统的试用服务。SCREEN将负责提供系统，VitroVo将围绕细胞培养程序和定制化数据分析支持提供咨询服务，并协助系统落地应用。同时，VitroVo还将同步启动委托测试服务，帮助用户验证该系统的有效性。三方将根据试供期间收集的用户需求，加快系统开发和市场调研，最终实现基于CMOS-MEA的MEA系统的商业化。
*1 CMOS-MEA: 应用互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术，通过微电极阵列（Microelectrode Array）检测细胞电活动的装置
*2 细胞放电：神经细胞产生动作电位，引起电兴奋，释放神经递质，向周围神经细胞传递信息的现象。通过细胞放电，大脑及神经系统得以实现信息传递。
＜关于CMOS-MEA＞
・ CMOS-MEA是一种可以实时观测细胞电活动的设备。在传感器芯片上高密度集成了的微电极阵列（Microelectrode Array; MEA），能够捕捉细胞活动过程中的离子流入流出产生的电位变化，经信号处理后输出图像数据。用户可以通过图像直观查看药物等化合物对细胞的影响以及细胞之间的信息传递过程。
・ 索尼正在开发的CMOS-MEA通过缩小电极间距，在保持紧凑体积的前提下，实现单个芯片高密度集成约23.7万个电极。同时，依托索尼在图像传感器开发过程中积累的高速A/D转换技术和高速接口技术，本系统可以实现对大规模电极数据的同步读取。
・ 索尼和东北工大的联合研究证实，CMOS-MEA可以突破传统技术限制，实现基于图像的细胞高清监测和单细胞级数据分析。
・ 联合研究还发现，本技术不仅适用于新药研发，还有望应用于生物工程和生物医学科学领域，展现出了在医学、药学等广泛领域的应用潜力。
相关成果已充分应用于本系统开发。
※相关论文：
• Ikuro Suzuki, Naoki Matsuda, Xiaobo Han, Shuhei Noji, Mikako Shibata, Nami Nagafuku, Yuto Ishibashi, Large-area field potential imaging having single neuron resolution using 236,880 electrodes CMOS-MEA technology
Advanced Science：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202207732; DOI：https://doi.org/10.1002/advs.202207732
• N. Matsuda, N. Nagafuku, K. Matsuda, Y. Ishibashi, T. Taniguchi, Y. Matsushita, N. Miyamoto, T. Yoshinaga, I. Suzuki, Field potential Imaging in human iPSC- derived Cardiomyocytes using UHD-CMOS-MEA.
bioRxiv：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.03.31.646249v1; DOI：https://doi.org/10.1101/2025.03.31.646249
• H. Takahashi, N. Matsuda, I. Suzuki, Analysis of β rhythm induction in acute brain slices using field potential imaging with ultra-high-density CMOS-based microelectrode array.
bioRxiv: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.03.30.646248v1; DOI：https://doi.org/10.1101/2025.03.30.646248
<各公司在系统开发和试供工作中的分工>
・ 索尼：开发硬件，包括提供CMOS-MEA传感器
・ SCREEN：开发细胞数据测量和分析软件，作为系统试供的主要窗口
・ VirtoVo：提供利用本系统的委托测试服务，提供系统部署环节的培养与分析相关咨询服务，开发新用途和分析技术
********************************************************************************************
索尼集团公司是一家建立在坚实技术基础上的创意娱乐公司，现运营六大业务板块：游戏与网络服务业务；音乐业务；影视业务；娱乐、技术及服务业务；影像与传感解决方案业务；金融服务业务。索尼的企业宗旨是“用创意和科技的力量感动世界”。公司在截止到2025年3月31日结束的2024财年，合并销售收入达约850亿美元。
新闻单位如欲查询更多资料
请访问：https://www.sony.com.cn/content/sonyportal/zh-cn/cms/newscenter.html
联络邮箱：ccom@sony.com.cn
