1986年，Matsumura和Maeda提出了高渗透长滞留（EPR）效应，目前被认为是现代抗癌纳米药物的主流。尽管提及EPR效应的出版论文数量呈指数增长，但这在很大程度上却未能转化为改善的临床疗效。最近纳米药物的临床结果表明，EPR在人类肿瘤中的作用并不像先前所认为的那样可靠，如Warren Chan课题组近日发表在Nature Materials上论文表明，纳米粒大部分是通过主动方式进入肿瘤部位的。因此，现代纳米药物的发展迫切需要EPR在人体实体瘤中作用的确凿证据。

通常，大多数受试的纳米药物在临床实践中使用时只能降低副作用，而不能提供跟很好的功效。尽管在异种移植人类肿瘤的小动物模型中已对EPR效应进行了充分研究，但其与人类实体瘤的相关性仍存在争议，因为人类实体瘤具有明显的复杂性和异质性。但是由于伦理因素在内，直接在人体内进行EPR效应的研究不可行。

因此，需要一种快速有效的方法来检测人肿瘤中的EPR作用。

成果简介

鉴于此，南开大学史林启教授、河北大学附属医院Wenzeng Shen、苏州大学刘勇等人报道了利用X射线计算机断层扫描（CT）技术，通过体外灌注模型实时研究人肾肿瘤的EPR效应，并研究了人实体瘤和兔异种移植瘤EPR效应的相关性，并确认超过87％的被检查肾肿瘤具有显著的EPR效应，但不同患者的显着多样性和异质性。成果以题为“Investigating the EPR effect of nanomedicines in human renal tumors via ex vivo perfusion strategy”发表于Nano Today上。

图|涉及的科学问题和离体灌注模型的示意图

研究人员探究了三种尺寸的碘海醇纳米颗粒（INPs），分别为45nm，75nm，130nm，即：SS-INP-45，SS-INP-75和SS-INP-130。细胞实验表明，纳米粒子生物安全性高，摄取能力有轻微的大小依赖性，小的更容易被细胞摄取。总体而言，颗粒间具有相似的理化特性、可控制的粒径和高的造影剂加载效率，从而增强了它们在CT成像中的应用。

方案可行性

为了验证EPR效果评估中的离体灌注模型是否可以代表实际的体内情况，分别在离体器官和体内进行了灌注和静脉注射纳米粒，研究结果表明，在离体灌注模型或体内兔模型中均未观察到SS-INPs在肿瘤保留方面的显着差异，表明离体灌注模型大体上可代表体内的实际情况，可以用于研究EPR效果。

图|在离体灌注和体内荷瘤兔中评估EPR效果

在肿瘤处累积而非皮层

通过上述的离体灌注策略，然后研究了EPR效应在兔异种移植肿瘤和人肿瘤的作用。在兔异种移植肿瘤模型中，肿瘤中的INPs累积要比皮层的高于5倍以上。然后在临床人体离体肿瘤进行灌注纳米颗粒，同样表明，CT信号在肿瘤处而非皮层出进行富集。值得注意的是，当比较不同时间点的AUC值时，研究人员发现在兔异种移植肿瘤中评估的INPs累积分布与在人肾肿瘤中评估的呈正相关，而与颗粒大小无关，这表明目前使用的动物肾脏肿瘤模型在很大程度上可以用来反映人类肾脏肿瘤的真实情况。

图|通过离体灌注模型评估兔异种移植肿瘤和人肾肿瘤的EPR作用

电荷转换对渗透效果不大

pH刺激电荷转换已被广泛研究，研究人员用可电荷转换的纳米载体（MS-INP）与负电荷的进行比较，研究发现，MS-INP在兔子和人类中只比SS-INP表现出略好但微不足道的渗透和积累，这可能是因为肿瘤微环境的复杂性和多样性。需要进一步的研究以揭示INP的表面如何影响其肿瘤积累行为。

图|NP表面对肿瘤聚集的影响

最近，几项研究表明，人类肿瘤的EPR效应具有遗传多样性和异质性，极大地限制了抗肿瘤纳米药物的临床应用。在该研究中，研究人员对41例实体瘤的EPR效果进行了概述分析，试图将人肿瘤的EPR效果与诸如发展阶段，肿瘤大小，患者性别等因素相关联。

87％具有显著EPR效应

结果表明，在所有41例肾癌中，肾癌中积累的CT信号均强于皮层的，与正常组织相比，其中29例肾癌（占70.7％）高1-5倍，有6例肾癌（14.6％）高5-10倍，这说明这些肾癌中的EPR效应较高，仅5例（12.2％）高少于2倍，表明这些肾癌中的EPR效应低，另外，有1例高达15倍。

与性别有关？

另外分析到，令人警醒的是，EPR在人肾肿瘤中的作用与肿瘤发展阶段无关。还有，INP的肿瘤积累和保留与肿瘤体积呈正相关，但是，EPR效应与肿瘤体积之间的相关性非常差。还注意到，男性患者的肿瘤组织中INP的积累和保留比女性患者更为明显。但是，仍然缺乏合理的解释，可能需要更多样本来验证该结果。

图|人类EPR效应的多样性和异质性

小结：

综上所述，研究人员已经开发了一种独特的策略，可以使用离体灌注模型实时研究人实体瘤中的EPR效应。该研究证实了87.8％的人类肾脏肿瘤具有显着的EPR效应，但仍表现出明显的多样性和异质性。而且，在人肿瘤中的EPR作用与包括肿瘤大小和患者性别的因素显着相关。这种离体灌注策略为研究癌症患者的EPR效应提供了一种简便而有效的途径，为人肾肿瘤中存在EPR效应提供了有力的证据，并为所有正在进行的抗肿瘤纳米药物的开发和临床转化提供了坚实的理论基础。

参考文献：

Yuxun Ding, et al., Investigating the EPR effect of nanomedicines in human renaltumors via ex vivo perfusion strategy. Nano Today 2020.

https://doi.org/10.1016/j.nantod.2020.100970