De meeste analytische methoden in de biologie vereisen invasieve procedures om monsters te analyseren, wat leidt tot onomkeerbare veranderingen of zelfs hun vernietiging. Verder, de gevoeligheid van dergelijke benaderingen komt vaak voort uit het middelen van signalen die door een groot aantal cellen worden gegenereerd, waardoor het onmogelijk is om de onderliggende heterogeniteit van reacties te bestuderen.

Op medisch gebied, Röntgen- en MRI-beeldvorming zijn zeer nuttig omdat ze diagnose mogelijk maken door middel van niet-invasieve beeldvorming. evenzo, labelvrije technieken worden steeds populairder in de microscopie dankzij hun niet-invasiviteit. Kwantitatieve fasemicroscopie, samen met Raman-spectroscopie, zijn labelvrije technieken die in deze studie worden gebruikt om biomarkers te extraheren op basis van cellulaire morfologie en intracellulaire inhoud. Deze benaderingen zijn eerder gebruikt om specimens te karakteriseren en cellen van verschillende oorsprong te identificeren; echter, het meten van fijnere kenmerken dan het celtype met deze technieken is een uitdaging gebleken.

Assistent-professor Nicolas Pavillon en universitair hoofddocent Nicholas I. Smith van het Immunology Frontier Research Center (IFReC) aan de Universiteit van Osaka ontwikkelden een labelvrij multimodaal beeldvormingsplatform dat de studie van celculturen op niet-invasieve wijze mogelijk maakt zonder dat er een contrastmiddel nodig is. Het paar onderzoekers liet zien hoe de labelvrije signalen kunnen worden gebruikt om modellen te maken die de activeringstoestand van macrofaagcellen kunnen detecteren en onderscheid kunnen maken tussen verschillende celtypen, zelfs in het geval van zeer heterogene populaties van primaire cellen. "We hebben specifieke statistische hulpmiddelen ontwikkeld die de identificatie van de beste methoden voor het detecteren van reacties op eencellig niveau mogelijk maken, en laten zien hoe deze modellen ook verschillende exemplaren kunnen identificeren, zelfs onder identieke experimentele omstandigheden, waardoor het mogelijk is om afwijkend gedrag te detecteren, ", zegt universitair hoofddocent Smith.

De bevindingen van deze studie laten zien dat een niet-invasieve optische benadering, die de studie van levende monsters mogelijk maakt zonder dat er contrastmiddelen nodig zijn, kan ook een hoge gevoeligheid bereiken op eencellig niveau. "Vooral, " zegt assistent-professor Pavillon, "Onze resultaten laten zien dat deze methode verschillende celsubtypes en hun moleculaire veranderingen tijdens de immuunrespons kan identificeren, evenals uitbijter gedrag tussen exemplaren."