Nicolas Pavillon (biträdande professor), Nicholas I. Smith (docent, Immunology Frontier Research Center, Osaka University) och samarbetspartners utvecklade en etikettfri multimodal mikroskopi-plattform som möjliggör icke-invasiv studie av cellulära preparat utan behov av ytterligare kemikalier eller kontrastmedel. Parametrarna extraherade från dessa mätningar, i kombination med maskinalgoritmer, möjliggöra studier av fina cellulära processer såsom makrofagceller aktivering vid exponering för lipopolysackarid (LPS). Författarna visar att aktivering, samt partiell aktiveringshämning, kan observeras på encellsnivå genom fenotypisk och molekylär karakterisering rent genom icke-invasiva optiska medel.

Etikettfria optiska mätningar har blivit populära tack vare deras förmåga att observera prover icke-invasivt. Tekniker som kvantitativ fasmikroskopi eller Raman -spektroskopi, som används i denna studie, har använts flitigt under de senaste åren för att karakterisera exemplar och identifiera celler från olika ursprung. Dock, specificiteten hos dessa tillvägagångssätt tillåter vanligtvis endast diskriminering av celltyper. Gruppen visar i denna studie att fina processer som makrofagaktivering inom populationer av identiska celler också är möjliga.

Standardanalysmetoder är ofta destruktiva för provet, eller förlita sig på kontrastmedel för att detektera specifika molekyler av intresse, vilket begränsar studien till kända målmolekyler. Den metod som utvecklats här är baserad på icke-invasiva tekniker som bygger på provets endogena kontrast, dvs på dess fenotyp och hela intracellulära molekylinnehållet. Vidare, standardanalyser, trots deras känslighet, mäter ofta prover på befolkningsnivå, utnyttja den kumulativa effekten på utsöndrade molekyler, men förlorar informationen om individuellt cellulärt svar. Den presenterade metoden ger mätningar på encellsnivå, möjliggör studier av cell-till-cell-variabilitet inom populationer.