Celastrol(CEL)，即雷公藤红素，是源于雷公藤根的一种活性化合物，以往不少研究发现，它对多种肿瘤有较显著的抑制作用比如抑制肿瘤生长、促进细胞凋亡、抑制转移和血管生成等，具广泛的抗癌活性，被认为是很有前途的天然药用产物之一。
然而，不可忽视的是，雷公藤红素也呈现了较严重的副作用如肝毒性、心脏毒性、造血系统毒性等全身毒性，而且其自身的稳定性等方面也亟待优化，因此其临床应用受到严格限制。
目前我们还需要更多研究和探索，以揭示和更明确其发挥抗肿瘤活性的分子靶标和作用机制，为如何在化学结构改造开发高效、低毒的衍生物等方面找到更合适的方法、方向与策略。
近期，来自北京化工大学柳朝永团队的一项研究，设计、合成了一种三磷酸腺苷(ATP)可活化的CEL-Fe(III)螯合物，开发了一种CEL-金属螯合策略，为CEL衍生物的构建开辟了新思路，且拓宽了CEL在临床中的治疗潜力。
在肺功能检测相关实验中，团队运用DSI WBP全身体积描记检测系统，监测和比对各小鼠研究模型的呼吸频率、潮气量、增强呼气间歇(Penh)等呼吸与肺功能相关参数变化。
上述科研成果的原文“Prodrug-inspired adenosine triphosphate–activatable celastrol-Fe(III) chelate for cancer therapy”刊登于以专注报导自然科学领域具有原创性、突破性的研究成果为特色的国际顶级综合性学术期刊《Science Advances》- 近期影响因子得分：11.7，欢迎参考和借鉴：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn0960
为更好地实现和拓宽CEL的临床应用、增加肿瘤选择性、增强生物安全性，科研中已开发的策略主要包括CEL衍生物和纳米级给药系统(NDDS)的开发。
目前对CEL的修饰主要集中在C-20羧酸官能化、A环的改变和B环的c -6修饰。然而，复杂的有机反应、费力的分离和纯化过程导致收率低，一些衍生物甚至可能具有较差的稳定性。此外，结构-效应关系仍存在争议。
纳米技术也有望改善CEL的药代动力学、生物分布和副作用。纳米药物递送系统，如脂质体、聚合物胶束和纳米颗粒(NPs)可被设计成响应肿瘤微环境以控制有效载荷的释放。
CEL的A环上的羟基与羰基，是与Hsp90/Cdc37形成氢键的关键，这种氢键不仅有抗肿瘤活性，而且可能导致生理毒性。而CEL的类酚结构，使其能与Fe(III)、Zn(II)、Cu(II)等金属离子相结合。
受前药策略启发，科研团队开发了一种基于CEL和Fe(III)协同的CEL给药系统，即选择Fe(III)作为配位稳定性与安全性指标。
如下图1A所示，Fe(III)与CEL的C-2羰基和C-3羟基配位形成无活性的CEL-Fe螯合前药(CEL-Fe)。这种配位降低了CEL与Hsp90/Cdc37的结合能力，从而降低了对正常组织的毒性。而在肿瘤组织中，高ATP浓度可竞争性地取代CEL- Fe配位，从而重新激活CEL的药理活性。
为增强药代动力学和肿瘤刺激反应，团队将CEL-Fe包裹在含有硫酮基团的聚乙二醇接枝聚合物(TK-PEG)和聚乙烯亚胺(PEI)修饰的F127聚合物(F127-PEI)的聚合物胶束中，通过增强渗透性和滞留性(EPR)效应，使肿瘤蓄积(图1B)。
团队用活性氧响应聚合物包封获得CEL-Fe纳米颗粒(CEL-Fe NPs)。在正常组织中，CEL-Fe NPs可保持结构上的稳定与较低的全身毒性，而在肿瘤部位-富含ATP-ROS的肿瘤微环境中，药物释放由高活性氧(ROS)触发，并通过ATP的竞争性结合，高浓度ATP下迅速被激活、恢复抗肿瘤效力。
综上，上述研究设计的智能细胞输送系统，结合了协调解毒和响应释放聚合物包封的双重策略，可有效地降低CEL的生理毒性，并提高其生物利用度。
科研团队在上述研究中运用到的whole-body plethysmography，即WBP全身体积描记检测系统，用于监测意识清醒、自由活动、非束缚、非麻醉状态下实验动物的呼吸和肺功能，为安全药理GLP核心组试验之一。应用Halcyon®降噪专利技术，Pneumotachs可精准探测气流在腔体内外流动所产生的细微压力变化。
配套FinePointe软件平台将相应信号和数据进行专业衍算与分析，可提供专业精准的潮气量、支气管收缩等呼吸功能相关参数。有顶部带Tower的腔体可选，适用于光遗传学、生物电（如脑电，肌电等）、采血与给药等更多呼吸研究相关联合应用。
主要参数：支气管狭窄程度(PenH与Pause)、气道炎症状况(TB与TP)、呼吸频率、潮气量、分钟通气量、吸气流速峰值、呼气流速峰值、50%通气量时的呼气流速、呼吸放松时间、吸气时长、呼气时长、呼气末暂停时间，吸气末暂停时间，叹息次数、叹息占比、嗅气占比、睡眠呼吸暂停次数、睡眠呼吸暂停时长、睡眠呼吸暂停占比、睡眠呼吸暂停0/1/2型次数等等。
适用种属：小鼠、大鼠、豚鼠、兔、雪貂、犬、猫、猴、鸟、猪等。比豚鼠更大的动物需搭配QT信号调制器、流量传感器、呼吸体积描记腔等设备检测呼吸信号。
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