多伦多大学的研究人员开发了一种新的理论来解释纳米粒子是如何进入和离开它们打算治疗的肿瘤的，这可能会改写对癌症纳米医学的理解，这种理解指导了近40年的研究。
自20世纪80年代中期以来，增强渗透性和滞留性(EPR)效应基本上没有受到挑战，它假设纳米颗粒通过血管内皮细胞之间的间隙从血液进入肿瘤，然后由于淋巴管功能失调而被困在肿瘤中。
“EPR理论的保留方面取决于淋巴管腔太小，纳米粒子无法离开，从而有助于携带抗癌药物的纳米粒子留在肿瘤中，”马修·阮(Matthew Nguyen)说，他是应用科学与工程学院生物医学工程研究所和唐纳利细胞和生物分子研究中心的博士生。
“但我们发现，大约45%积聚在肿瘤中的纳米颗粒最终会从肿瘤中排出。”
Nguyen是Warren Chan教授实验室的成员，他是一项新研究的主要作者，该研究挑战了这个长期存在的理论，该研究最近发表在《自然材料》(Nature Materials)杂志上。这组科学家的发现帮助解释了为什么基于EPR效应的治疗在临床试验中失败了，他们建立在Chan实验室早期的研究基础上，该研究表明只有不到1%的纳米颗粒真正到达肿瘤。
纳米颗粒通过肿瘤内淋巴管排出示意图。肿瘤中的纳米颗粒向淋巴管移动，穿过淋巴管壁并进入淋巴管腔(Nguyen, L.N.M, Lin, Z.P, Sindhwani, S.等)。
研究人员发现，与EPR效应相反，纳米颗粒可以通过肿瘤的淋巴管离开肿瘤。纳米颗粒的离开方式取决于其大小，较大的纳米颗粒(50-100纳米宽)更有可能通过肿瘤中的淋巴管离开，较小的纳米颗粒(最多15纳米宽)更有可能通过肿瘤周围的淋巴管离开。
在极少数情况下，纳米颗粒会通过血管排出体外。
纳米粒子通过淋巴管壁上的空隙从肿瘤中出来，并通过囊泡运输它们穿过淋巴管壁上。研究人员表明，纳米颗粒会在淋巴引流后重新进入血液，并假设这些纳米颗粒最终会回到肿瘤中，为治疗提供另一个机会。
反驳EPR效应并非易事。陈教授的实验室花了六年时间研究纳米颗粒为什么不能有效地在肿瘤中积累。在这项研究之前，实验室首先关注的是纳米颗粒是如何进入肿瘤的。通过这项研究和其他研究，该实验室发展了一种与EPR效应相竞争的理论，称为主动运输和保留(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反对意见，”他说。“人们已经开始接受EPR效应是有缺陷的。”
由于近一半积聚的纳米颗粒离开肿瘤，主要是通过淋巴管，未来的研究可以通过纳米颗粒治疗阻止淋巴管引流来解决这个问题。
“我们很高兴能更好地了解纳米颗粒肿瘤传递过程，”Chan说。“这些关于纳米颗粒进出的基础研究的结果将对纳米颗粒的工程治疗癌症非常重要。”
这项研究的发现，如果应用于癌症纳米医学领域，有望为我们提高对纳米粒子如何用于治疗肿瘤的理解提供一个新的方向。
玛格丽特公主癌症中心副研究主任、多伦多大学Temerty医学院医学生物物理学教授郑刚说:“试图将癌症纳米医学转化为临床就像在一个黑匣子上工作——有些药物有效，有些无效，很难知道为什么。”郑刚没有参与这项研究。
“陈教授致力于更好地理解纳米颗粒吸收和退出的机制，为这些过程带来了光明，有助于我们的翻译工作更加高效和成功。”
这项研究得到了加拿大癌症协会、加拿大卫生研究院、纳米药物创新网络和加拿大研究主席计划的支持。
