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I neutrofili, i leucociti predominanti nel sangue umano1, sono partecipanti chiave del sistema immunitario innato. Arrivano in gran numero ai tessuti con infiammazione o infezione2. Lì, i neutrofili attivano diverse funzioni effettrici, come la fagocitosi 3,4, la degranulazione 5,6 e la formazione di trappole extracellulari per neutrofili (NET)7. Inoltre, anche i neutrofili partecipano alla risposta immunitaria adattativa8. La visione classica dei neutrofili li considera come cellule omogenee prodotte nel midollo osseo con risposte predeterminate 9,10. Tuttavia, studi recenti rivelano che i neutrofili sono cellule eterogenee con molteplici stati fenotipici e funzionali sia in stato sano che in stato di malattia 11,12,13,14,15.
Tra le diverse sottopopolazioni di neutrofili, i neutrofili a bassa densità (LDN) hanno suscitato molto interesse a causa delle loro proprietà intrinseche e perché aumentano di numero in diverse malattie 16,17,18. Le LDN sono state trovate nel sangue di pazienti con lupus eritematoso sistemico (LES) nel 198619. Sono stati rilevati seguendo il processo di separazione dei leucociti in un gradiente di densità20,21. Dopo la centrifugazione del sangue o del plasma ricco di leucociti su un mezzo di densità (ad es. Ficoll-Paque), i monociti e i linfociti (noti come cellule mononucleate del sangue periferico [PBMC]) formano una banda nella parte superiore (a bassa densità) della provetta. I neutrofili sedimentano sul fondo del tubo. Tra i PBMC sono stati trovati anche alcuni neutrofili; questi sono LDN (Figura 1). Piccole quantità di LDN sono nel sangue di individui sani22. Tuttavia, il numero di LDN aumenta significativamente nelle condizioni di immunosoppressione multipla e infiammazione cronica, tra cui LES23,24, sepsi25, psoriasi26, asma27, artrite idiopatica giovanile28, vasculite associata agli anticorpi citoplasmatici anti-neutrofili (ANCA)29, infezione da HIV30, malaria31 e tubercolosi32. Sebbene il numero di LDN aumenti in tutte le patologie menzionate, le LDN sono state per lo più studiate nel contesto del LES17. L'LDN proveniente dal sangue dei pazienti affetti da LES sembra avere una maggiore capacità di formare NET33, di secernere grandi quantità di mediatori proinfiammatori34 e di attivare le cellule T24. Tuttavia, in altre condizioni, come il cancro, si dice che le LDN siano costituite da neutrofili maturi e immaturi35, con proprietà soppressive delle cellule T 36,37,38. Allo stesso modo, nei pazienti COVID-19, è stato riportato che anche le LDN sopprimono la proliferazione delle cellule T39, ma contrariamente al LES, le LDN sembrano produrre meno NET39. Pertanto, l'origine, la composizione e le proprietà funzionali dell'LDN sono ancora controverse.
Poiché le LDN si trovano insieme alle PBMC, studiarle è tecnicamente complicato. Per esplorare a fondo le proprietà delle LDN in diverse patologie, è necessario purificarle. Una procedura comune di separazione LDN è la selezione cellulare fluorescente 22,40,41,42,43,44,45. Tuttavia, lo smistamento cellulare richiede molto tempo per la separazione cellulare. Ciò può portare alla perdita di cellule o a un basso recupero se il tempo di selezione non è sufficiente. Inoltre, le cellule sono sottoposte a uno stress eccessivo, causando risultati variabili durante lo studio della funzione di queste cellule. I lunghi tempi di selezione aumentano anche il costo delle procedure sperimentali e richiedono personale specializzato.
Qui, presentiamo un metodo rapido ed efficiente per ottenere un gran numero di LDN umano puro e vitale in un tempo molto breve. Dopo la centrifugazione in gradiente di densità, le LDN vengono separate mediante smistamento magnetico delle celle (MACS; Figura 1). Il vantaggio principale di questo metodo di purificazione è che le LDN vengono separate con elevata purezza (oltre il 90%) e vitalità (oltre il 96%). Inoltre, le LDN purificate sono completamente funzionali, come indicato dalla loro capacità di generare specie reattive dell'ossigeno (ROS) e di rilasciare NET. Questo protocollo può essere facilmente implementato in qualsiasi laboratorio interessato alla biologia dei neutrofili per separare rapidamente l'LDN dal sangue di persone con più malattie al fine di studiare ulteriormente queste cellule.