La maggior parte dei metodi analitici in biologia richiedono procedure invasive per analizzare i campioni, che porta a cambiamenti irreversibili o addirittura alla loro distruzione. Per di più, la sensibilità di tali approcci spesso deriva dalla media dei segnali generati da un gran numero di cellule, rendendo impossibile studiare la sottostante eterogeneità delle risposte.

In campo medico, L'imaging a raggi X e MRI è molto utile poiché consente la diagnosi attraverso l'imaging non invasivo. Allo stesso modo, le tecniche label-free stanno diventando sempre più popolari in microscopia grazie alla loro non invasività. Microscopia di fase quantitativa, insieme alla spettroscopia Raman, sono tecniche prive di etichetta utilizzate in questo studio per estrarre biomarcatori basati sulla morfologia cellulare e sul contenuto intracellulare. Questi approcci sono stati precedentemente utilizzati per caratterizzare campioni e identificare cellule di diversa origine; però, la misurazione di caratteristiche più fini rispetto al tipo di cellula con queste tecniche si è rivelata impegnativa.

L'assistente professore Nicolas Pavillon e il professore associato Nicholas I. Smith dell'Immunology Frontier Research Center (IFReC) dell'Università di Osaka hanno sviluppato una piattaforma di imaging multimodale senza etichetta che consente lo studio di colture cellulari in modo non invasivo senza la necessità di alcun agente di contrasto. La coppia di ricercatori ha mostrato come i segnali privi di etichetta possono essere impiegati per creare modelli in grado di rilevare lo stato di attivazione delle cellule dei macrofagi e distinguere tra diversi tipi di cellule anche nel caso di popolazioni altamente eterogenee di cellule primarie. "Abbiamo ideato strumenti statistici specifici che consentono di identificare i migliori metodi per rilevare le risposte a livello di singola cellula, e mostrare come questi modelli possono identificare anche diversi esemplari, anche in condizioni sperimentali identiche, consentendo il rilevamento di comportamenti anomali, ", afferma il Professore Associato Smith.

I risultati di questo studio mostrano che un approccio ottico non invasivo, che consente lo studio di campioni vivi senza la necessità di mezzi di contrasto, può anche raggiungere un'elevata sensibilità a livello di singola cella. "In particolare, "dice l'assistente professore Pavillon, "i nostri risultati mostrano che questo metodo può identificare diversi sottotipi di cellule e i loro cambiamenti molecolari durante la risposta immunitaria, così come comportamenti anomali tra gli esemplari."