研究人员挑战指导纳米粒子治疗肿瘤的长期理论

多伦多大学的研究人员开发了一种新理论来解释纳米颗粒如何进入和退出它们要治疗的肿瘤，这可能会改写近四十年来指导研究的癌症纳米医学的理解。

增强渗透性和保留效应(EPR)效应是一个自20世纪80年代中期以来基本上没有受到挑战的概念，它认为纳米粒子从血流通过血管内皮细胞之间的间隙进入肿瘤，然后由于以下原因而被困在肿瘤中：淋巴管功能失调。

“EPR理论的保留方面取决于淋巴管腔太小，纳米颗粒无法排出，从而帮助携带抗癌药物的纳米颗粒留在肿瘤中，”该研究所的博士生MatthewNguyen说。应用科学与工程学院和唐纳利细胞和生物分子研究中心的生物医学工程。

“但我们发现大约45%积聚在肿瘤中的纳米粒子最终会排出体外。”

Nguyen是WarrenChan教授实验室的成员，他是一项新研究的主要作者，该研究挑战了最近发表在《自然材料》杂志上的长期理论。

研究人员的发现有助于解释为什么基于EPR效应的治疗在临床试验中失败，这是基于Chan实验室的早期研究，该研究表明只有不到1%的纳米颗粒真正到达肿瘤。

研究人员发现，与EPR效应相反，纳米粒子可以通过淋巴管离开肿瘤。

纳米粒子的退出方式取决于其尺寸，较大的纳米粒子(50-100纳米宽)更有可能通过肿瘤内的淋巴管离开，较小的纳米粒子(最大15纳米宽)更有可能通过肿瘤周围的淋巴管离开肿瘤。

纳米颗粒从肿瘤中排出是通过淋巴管壁的空间和运输囊泡将它们携带穿过这些壁。研究人员表明，纳米颗粒将在淋巴引流后重新进入血流，并假设这些纳米颗粒最终将返回肿瘤，以获得另一个治疗肿瘤的机会。

反驳EPR效应并非易事。陈实验室花了六年的时间来了解为什么纳米颗粒不能有效地在肿瘤中积聚。在这项研究之前，实验室首先关注纳米颗粒如何进入肿瘤。

通过这项研究和其他研究，该实验室开发了一种针对EPR效应的竞争理论，称为主动传输和保留(ATR)原理。

Nguyen指出，自2020年纳米颗粒进入研究发表以来，纳米医学领域已经发生了发展。“与这项研究相比，我们从其他研究人员那里得到了更多的阻力，”他说。“人们已经开始接受EPR效应是有缺陷的。”

由于近一半积累的纳米颗粒主要通过淋巴管排出肿瘤，未来的研究可以通过防止淋巴引流的纳米颗粒治疗来解决这个问题。

“我们很高兴能够更好地了解纳米颗粒肿瘤递送过程，”陈说。“这些关于纳米粒子进入和退出的基础研究的结果对于工程纳米粒子治疗癌症非常重要。”

该研究的结果如果应用于癌症纳米医学领域，将为提高我们对纳米颗粒如何用于治疗肿瘤的理解提供一个新方向。

“尝试将癌症纳米医学转化为临床就像使用黑匣子一样——有些药物有效，有些无效，而且很难知道为什么，”玛格丽特公主癌症中心副研究主任兼研究人员郑刚说。多伦多大学特默蒂医学院的医学生物物理学教授没有参与这项研究。

“陈致力于更好地理解纳米粒子摄取和退出的机制，这为这些过程带来了启发，有助于使我们的翻译工作更加高效和成功。”