A causa della breve durata della vita, dello stato di differenziazione terminale e del contenuto litico dei neutrofili, lo studio di queste cellule è sempre stata una sfida. Oltre a utilizzare modelli murini o cellule di coorti di pazienti, le linee cellulari sono strumenti utili per aiutare a studiare la biologia dei neutrofili16. Tuttavia, le linee cellulari simili ai neutrofili non possono reiterare completamente tutti gli aspetti della biologia dei neutrofili, aggiungendo un ulteriore livello di difficoltà nello studio di queste cellule. Il modello in vitro più comunemente usato è la linea cellulare HL-60, che può essere differenziata in cellule neutrofile mediante trattamento con dimetilsolfossido o acido retinoico17,18. Sebbene queste cellule siano utili nello studio della migrazione e dello scoppio respiratorio, non sono adatte per studiare l'attività microbiocida dei neutrofili. Esistono altre linee cellulari (PLB-98, NB4) e sono anche associate al loro insieme di limitazioni19.
È fondamentale convalidare con i neutrofili umani primari le osservazioni fatte con modelli di malattie murine e linee cellulari. I neutrofili non possono essere crioconservati in modo efficiente e quindi sono spesso isolati dal sangue intero o dai cappotti buffy ottenuti dai donatori e immediatamente elaborati. Una volta isolate, le cellule iniziano a subire una forma complessa di morte spontanea, regolata dall'ossidazione, dalle caspasi citoplasmatiche e dalle proteasi presenti nei granuli neutrofili20,21. Metodi o tecniche di isolamento impropri possono portare all'attivazione dei neutrofili, accelerando solo la morte cellulare. È imperativo avere un metodo affidabile e coerente per ottenere neutrofili puri e di alta qualità dai donatori.
Ci sono stati molti metodi pubblicati sull'isolamento dei neutrofili umani10,22. Si dividono principalmente in due categorie, con alcune strategie condivise. La prima categoria è basata sugli anticorpi, essendo attraverso la selezione positiva o negativa. La selezione positiva etichetterebbe direttamente i neutrofili, fornendo quindi una popolazione cellulare altamente pura, sebbene porti anche a una rapida attivazione cellulare, morte cellulare e marcatura indesiderata dei neutrofili23. La selezione negativa, pur lasciando le cellule non etichettate e dando una popolazione molto pura, ha accelerato la morte dei neutrofili, sebbene il meccanismo preciso sia sconosciuto (Figura 5). Se anche l'espressione genica o proteica è alterata dopo una selezione positiva o negativa deve essere ulteriormente studiata. Inoltre, a causa della quantità di anticorpi necessari per esaurire gli altri tipi di cellule, questi metodi non possono produrre grandi quantità di neutrofili. Tuttavia, i saggi basati su anticorpi possono ancora essere utilizzati per colture a breve termine ed esperimenti su scala più piccola e sono metodi di scelta per esperimenti che richiedono una purezza cellulare molto elevata, come studi sull'espressione genica e proteica.
Il secondo tipo di metodo di isolamento è basato sul gradiente e sulla densità. Di solito coinvolge Percoll, Ficoll-Paque o altri componenti polisaccaridi / polivinilpirrolidone e utilizza la forza di centrifugazione per separare diversi tipi di cellule del sangue in base alla densità cellulare. Questi metodi sono spesso integrati con la sedimentazione dei globuli rossi da parte del destrano. Questi metodi possono gestire scale più grandi di materiale di partenza e possono anche raggiungere un'elevata purezza. Un avvertimento dell'isolamento basato sulla densità è la separazione inefficiente di altri granulociti molto meno abbondanti (per lo più eosinofili) dai neutrofili, ed è, quindi, il principale limite del protocollo presentato, poiché anche la presenza di contaminazione di piccole cellule può influenzare la risposta dei neutrofili24.
Qui viene presentato un metodo riassuntiva basato sull'isolamento del gradiente, perfezionando i metodi precedenti10,22. Utilizziamo l'attuale sottovalutazione delle specificità dei neutrofili per isolare in modo affidabile neutrofili umani puri con piastrine residue e globuli rossi limitati, prevenendo l'attivazione dei neutrofili e la morte accelerata. Il passo più cruciale è la stratificazione del gradiente, che si ottiene molto più efficacemente aggiungendo il gradiente di densità medio sotto il sangue per ottenere un'interfaccia nitida. Un rapido esame dell'anello PBMC e del gradiente dopo la centrifugazione può rivelare possibili contaminazioni, attivazioni e basse rese. Quando si lavora con una membrana di leucoaferesi o un buffy coat, la diluizione del sangue è importante in quanto un'eccessiva densità cellulare porterebbe all'aggregazione cellulare, portando a impurità e attivazione cellulare.
Questo protocollo deve essere completato entro 2 ore per garantire la freschezza delle cellule e le fasi che coinvolgono il mezzo gradiente di densità, il destrano e la lisi devono essere eseguite immediatamente, poiché l'esposizione a queste soluzioni può alterare i neutrofili. Con questo protocollo, la resa attesa dei neutrofili è di almeno ~ 10 milioni / 10 ml di sangue intero e almeno ~ 60 milioni / 10 mL di buffy coat. La valutazione della qualità dell'isolamento deve essere effettuata come segue: i neutrofili attivati devono essere inferiori al 10%, la contaminazione dei linfociti inferiore al 5%, l'eosinofilo minimo (stessa dispersione laterale ma una popolazione di dispersione in avanti inferiore) e la vitalità cellulare deve essere superiore al 90%. Una purezza inferiore può derivare da una stratificazione o conservazione impropria del mezzo gradiente di densità o a causa della qualità e della freschezza del prodotto sanguigno di partenza.