De flesta analytiska metoder inom biologi kräver invasiva procedurer för att analysera prover, vilket leder till oåterkalleliga förändringar eller till och med deras förstörelse. Vidare, känsligheten hos sådana tillvägagångssätt härrör ofta från medelvärdet av signaler som genereras av ett stort antal celler, gör det omöjligt att studera den underliggande heterogeniteten i svaren.

Inom det medicinska området, Röntgen- och MRI-avbildning är mycket användbara eftersom de tillåter diagnos genom icke-invasiv avbildning. Liknande, etikettfria tekniker blir allt mer populära inom mikroskopi tack vare att de inte är invasiva. Kvantitativ fasmikroskopi, tillsammans med Raman-spektroskopi, är etikettfria tekniker som används i denna studie för att extrahera biomarkörer baserade på cellulär morfologi och intracellulärt innehåll. Dessa tillvägagångssätt har tidigare använts för att karakterisera prover och identifiera celler från olika ursprung; dock, mätningen av finare egenskaper än celltypen med dessa tekniker har visat sig vara utmanande.

Biträdande professor Nicolas Pavillon och docent Nicholas I. Smith vid Immunology Frontier Research Center (IFReC) vid Osaka University utvecklade en etikettfri multimodal avbildningsplattform som möjliggör studier av cellkulturer icke-invasivt utan behov av något kontrastmedel. Forskarparet visade hur de märkningsfria signalerna kan användas för att skapa modeller som kan detektera aktiveringstillståndet hos makrofagceller och skilja mellan olika celltyper även i fallet med mycket heterogena populationer av primära celler. "Vi tog fram specifika statistiska verktyg som gör det möjligt att identifiera de bästa metoderna för att upptäcka svar på encellsnivå, och visa hur dessa modeller också kan identifiera olika exemplar, även under identiska experimentella förhållanden, gör det möjligt att upptäcka avvikande beteenden, säger docent Smith.

Resultaten av denna studie visar att ett icke-invasivt optiskt tillvägagångssätt, som möjliggör studier av levande prover utan att behöva kontrastmedel, kan också uppnå hög känslighet på encellsnivå. "Särskilt, " säger biträdande professor Pavillon, "Våra resultat visar att denna metod kan identifiera olika cellsubtyper och deras molekylära förändringar under immunsvaret, såväl som extrema beteenden mellan exemplar."