Abstract Infiltration of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) leads to Immunosuppressive tumor microenvironment (TME), which is one of the major causes for low objective response rates of immune checkpoint blockade (ICB) therapy. Here, we report that chemical inhibition of p38α reverses this MDSC-induced immunosuppressive TME and improves the immunotherapy efficacy in triple negative breast cancer (TNBC). Firstly, by combining the tumor immunological phenotype (TIP) gene signature and high throughput sequencing based high throughput screening (HTS 2 ), we identified that ponatinib significantly inhibits the expression of “cold” tumor associated chemokines CXCL1 and CXCL2 in cancer cells. This inhibition decreases the infiltration of MDSCs and consequently increased the accumulation of “hot” tumor associated T cells and NK cells and thus reverses the immunosuppressive TME. Then, by multiple preclinical models, we found that ponatinib significantly inhibits tumor growth in a TME-dependent manner and enhances the efficacy of anti-PD-L1 immunotherapy on TNBC in vivo . Notably, ponatinib exhibits no significant inhibition on immune cells in mouse spleens. Mechanistically, ponatinib directly inhibits the kinase activity of p38α, which results in the reduction of the phosphorylation of STAT1 at Ser727, and thus the decreased expression of CXCL1 and CXCL2 in cancer cells. Our study provided the therapeutic potential of combining p38α inhibition with ICB for the treatment of TNBC.

Introduction Oxyresveratrol (ORes) exhibits significant anticancer activity, particularly against breast cancer. However, its exact mechanism of action (MOA) remains unclear. This study aimed to investigate the pharmacological activity and underlying MOA. Methods The inhibitory effect of ORes on breast cancer cell growth was confirmed, and the effective concentrations were determined for further experiments. Gene expression profiles (GEPs) were collected from MDA-MB-231 cells treated with ORes at varying concentrations using HTS 2 . Bioinformatics tools were used to predict the anticancer activity and MOA of ORes. Ferroptosis markers (ferrous ions, reactive oxygen species, lipid peroxidation, and GPX4 expression) were assessed, and mitochondrial morphology was observed. The effect of ORes on tumour growth was evaluated in vivo , along with the analysis of ferroptosis in tissues. The MOA was explored using L1000, Drug Gene DataBase (DGDB), and Western blotting analyses. Results ORes significantly reduces breast cancer cell viability and proliferation in a concentration-dependent manner, with IC 50 values of 104.8 μM, 150.2 μM, and 143.6 μM in MDA-MB-231, BT-549, and 4T1 cells, respectively. GEPs induced by ORes were significantly enriched in the ferroptosis and PI3K/AKT signalling pathways. ORes inhibited breast cancer cell growth, increased intracellular ferrous ion levels, reactive oxygen species, and lipid peroxidation, and induced ferroptosis-related mitochondrial alterations. These effects were associated with decreased GPX4 expression and suppression of EGFR, phosphorylated PI3K, and phosphorylated AKT. ORes inhibited tumour growth, enhanced iron deposition, and reduced GPX4 expression in tumour tissues in vivo . Notably, treatment with the ferroptosis inhibitor ferrostatin-1 (Ferr-1) attenuated the anticancer effects of ORes, confirming the pivotal role of ferroptosis in ORes-mediated breast cancer inhibition. Conclusion ORes inhibits breast cancer cell growth by inducing ferroptosis through suppression of the EGFR/PI3K/AKT/GPX4 signalling axis. This study suggests that ORes holds promise as a potential therapeutic agent for breast cancer and warrants further investigation into its clinical applications and potential integration into existing treatment regimens.