已有研究表明，納米藥物能夠改善傳統化療藥物的藥代動力學和生物分布，有助于增強腫瘤靶向性，降低腫瘤殺傷藥物的生物毒性和副作用。然而，納米藥物是如何進入腫瘤組織并在腫瘤組織中蓄積的，目前尚不清楚。

雖然目前已有大量納米藥物被FDA批準用于治療惡性腫瘤，但只有少數藥物表現出令人滿意的臨床療效，讓人驚訝的是，相關研究發現，全身給藥后達到實體瘤內的藥物比例不到1%。因此，增加納米藥物在腫瘤內的蓄積和滲透對于提高納米藥物的療效或降低毒副作用至關重要。

高滲透長滯留效應(enhanced permeability and retention effect，EPR)被認為是納米藥物靶向實體瘤的中心法則，該法則解釋了一些大分子藥物或一定大小的顆粒(如脂質體、膠束和納米顆粒等)能夠穿透和積聚在腫瘤組織中的現象。

然而遺憾的是，雖然EPR效應已在嚙齒類動物中得到驗證，但根據EPR效應設計的納米載體卻幾乎沒有治療效果，這顯著限制了它的臨床轉化。因此，需要更基礎、更精細化的研究來闡明納米藥物進入實體瘤的根源。

2023年5月4日，浙江大學游劍/羅利華團隊在Nano Today期刊上發表題為The Effect of Blood Velocity in Solid Tumor on Intratumorally Accumulation and Penetration of Nanocarriers and Drugs研究論文，在該研究中，作者首次通過改變腫瘤內凝血環境(intratumoral coagulation environment, ICE)構建了幾個不同血流速度的裸鼠實體瘤模型。當ICE具有抗凝特性時，腫瘤血管內血流速度的增加有助于納米載體滲透到腫瘤內部的間隙，反之則導致納米載體在腫瘤血管內的蓄積。并且研究結果還表明，上述兩種情況均會導致腫瘤內藥物濃度明顯升高，這可能有利于腫瘤靶向治療的多樣化。

由于腫瘤的異質性，無論是在不同類型惡性腫瘤中，還是在同一腫瘤內不同的位置，其血流速度都存在顯著差異。

研究發現血流速度與內皮細胞攝取能力呈負相關，內皮靶向藥物可降低血流速度對其攝入的影響。然而，在全身給藥后，腫瘤內不同血流速度是否會影響納米載體在腫瘤區域的蓄積，目前尚缺乏研究。

為此，作者通過改變ICE來構建不同血流速度的動物模型，以研究腫瘤血管內血流速度對納米藥物在腫瘤內的蓄積和滲透的影響。

在皮下接種LLC細胞(一種小鼠肺癌細胞系)的裸鼠荷瘤模型中，作者觀察到瘤內注射抗凝劑阿司匹林后瘤內血管血流速度明顯加快，瘤內注射促凝劑血凝酶后瘤內血管血流速度明顯減慢(為了評估動物瘤內血流變化情況，該研究用到了瑞沃德公司生產的激光散斑血流成像系統)。裸鼠腫瘤血管的初始血流灌注量為90~100 PU，在分別給予阿司匹林和血凝酶后，血流灌注量分別增加至140~150 PU或降低至50 PU左右。

此外，許多小的直線血管和螺旋血管在使用阿司匹林后比初始狀態更加突出，表明其血流速度增加；同時，在給予血凝酶后，流過腫瘤的血管內血流信號消失，提示血管內可能存在血液凝固和滯留。這些結果表明，作者通過改變ICE成功構建了不同血流速度的腫瘤模型。

圖1. 調控ICE導致LLC荷瘤裸鼠腫瘤內血流灌注改變

（圖中數據由瑞沃德激光散斑成像系統獲得）

隨后，作者進一步探討了改變腫瘤內血流速度對納米藥物在腫瘤內的蓄積和滲透的影響，利用上述裸鼠荷瘤模型，作者首先探討了血流速度對DID熒光探針標記的納米脂質體(DID-Nanoliposome, D-NL)在腫瘤內的蓄積和滲透的影響。

在通過尾靜脈注射給予D-NL后，在腫瘤內注射阿司匹林會導致D-NL在腫瘤中的熒光強度顯著低于對照組，作者推測腫瘤內血流速度的增加可能導致大量 D-NL 通過腫瘤內的血管流出，從而降低腫瘤內D-NL的蓄積，表明上調血流速度降低了D-NL在腫瘤血管中的滯留。

有趣的是，通過測量D-NL到血管的距離并進行定量，作者發現上調血流速度會增加D-NL從腫瘤血管到腫瘤細胞的滲透。同時，大量血液的流入和流出使得腫瘤血管從閉合變為擴張，進一步損害了腫瘤內血管的完整性，可能增加了D-NL的EPR滲透效應。

隨后，作者探討了促凝劑對D-NL在腫瘤內蓄積和滲透的作用。結果顯示，瘤內注射血凝酶會顯著增加D-NL在腫瘤內的熒光強度，表明腫瘤內血流速度的降低加劇了D-NL在腫瘤血管中的滯留，促進了納米顆粒在腫瘤內的蓄積。

圖2. 瘤內注射阿司匹林導致D-NL在腫瘤血管中的滯留減少，向腫瘤細胞的滲透增加

此外，考慮到納米脂質體與其他納米載體相比具有更好的生物相容性和更高的生物利用度，因此作者還選擇了另一種相對較硬的脂質載體并加載了抗腫瘤藥物(docetaxel nanoemulsion, DTX-NE; 紫杉醇納米乳)來進一步驗證上述結果。

與D-NL相似，瘤內血流速度升高導致腫瘤內D-DTX-NE (DID/DIR標記的DTX-NE)的熒光強度顯著降低，而瘤內血流速度降低則會造成腫瘤內D-DTX-NE的熒光強度明顯升高。

并且，作者還意外發現，無論腫瘤內血流速度上調還是下調，腫瘤內藥物(DTX)的含量都顯著增加。對于血流速度上調后腫瘤內藥物蓄積增加，作者推測可能是由于血流加快導致藥物進入腫瘤內血管的頻率增加以及腫瘤內血管擴張導致藥物的滲透性增加所致。

圖3. 腫瘤內血流速度上調或下調導致腫瘤內藥物(DTX)含量升高

綜上，該研究通過調控ICE構建了幾種具有不同瘤內血流速度的動物模型，并證明了不同的血流速度可以顯著影響納米載體和藥物在腫瘤內的蓄積和滲透。

其中，增加血流速度可以減少納米載體在腫瘤內的滯留，但增加了納米載體和藥物的滲透，促進藥物在腫瘤組織中的蓄積；而限制腫瘤內血流速度則導致納米載體和藥物在腫瘤血管內大量滯留，從而增加了腫瘤內藥物的含量。

該研究結果表明，改變血流速度在提高納米藥物腫瘤靶向效率方面具有不同的優勢，這可能為腫瘤靶向納米載體的設計和納米藥物的臨床轉化提供新的見解和思考。

研究方法亮點

這項工作作者揭示了腫瘤內血流速度對納米藥物在實體瘤內蓄積和滲透的影響。

研究用到了動物手術造模、腫瘤微循環激光散斑血流成像分析、動物活體熒光成像以及免疫組化等實驗技術。瑞沃德深耕生命科學研究領域21年，一直致力于為客戶提供可信賴的解決方案和服務。

截止目前，瑞沃德產品及服務覆蓋海內外100多個國家和地區，客戶涵蓋全球700+醫院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人員發表SCI文章14500+，獲得行業廣泛認可。

瑞沃德RFSLI ZW激光散斑血流成像系統

游劍教授及羅利華特聘研究員為本研究的通訊作者。

游劍教授目前進行復雜制劑轉化項目，包括新型復雜注射劑開發、新型長效制劑開發，該團隊目前正在招聘相關人才。

團隊招聘

游劍   教授、博士生導師

導師背景：入選國家“萬人計劃”、科技部“科技創新領軍人才”。

研究領域：藥物制劑工程、藥物高端制劑、藥物臨床轉化。

簡歷投遞及郵件咨詢：

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工作地址：浙江省金華市婺城區秋濱街道夾溪路1678號程華科技園3號樓浙江大學金華研究院轉化藥學創制中心。