Nicolas Pavillon (Assistent Professor), Nicholas I. Smith (universitair hoofddocent, Immunologie Frontier Research Center, Osaka University) en medewerkers ontwikkelden een labelvrij multimodaal microscopieplatform dat de niet-invasieve studie van cellulaire preparaten mogelijk maakt zonder de noodzaak van extra chemicaliën of contrastmiddelen. De parameters die uit deze metingen zijn afgeleid, gekoppeld aan machine-algoritmen, maakt de studie mogelijk van fijne cellulaire processen zoals activering van macrofaagcellen bij blootstelling aan lipopolysaccharide (LPS). De auteurs tonen aan dat activering, evenals gedeeltelijke activeringsremming, kan worden waargenomen op eencellig niveau door middel van fenotypische en moleculaire karakterisering puur door niet-invasieve optische middelen.

Labelvrije optische metingen zijn populair geworden dankzij hun vermogen om monsters niet-invasief te observeren. Technieken zoals kwantitatieve fasemicroscopie of Raman-spectroscopie, zoals gebruikt in deze studie, zijn de afgelopen jaren op grote schaal gebruikt om specimens te karakteriseren en cellen van verschillende oorsprong te identificeren. Echter, de specificiteit van deze benaderingen laat gewoonlijk alleen de discriminatie van celtypes toe. De groep laat in dit onderzoek zien dat fijne processen zoals macrofaagactivering binnen populaties van identieke cellen ook mogelijk zijn.

Standaardanalysemethoden zijn vaak destructief voor het monster, of vertrouwen op contrastmiddelen om specifieke moleculen van belang te detecteren, wat de studie beperkt tot bekende doelmoleculen. De hier ontwikkelde benadering is gebaseerd op niet-invasieve technieken die afhankelijk zijn van het endogene contrast van het monster, d.w.z. op het fenotype en de gehele intracellulaire moleculaire inhoud. Verder, standaard testen, ondanks hun gevoeligheid, meet vaak steekproeven op populatieniveau, profiteren van het cumulatieve effect op uitgescheiden moleculen, maar het verliezen van de informatie over de individuele cellulaire respons. De gepresenteerde aanpak biedt metingen op eencellig niveau, waardoor de studie van cel-tot-cel variabiliteit binnen populaties mogelijk wordt.