DOI: https://doi.org/10.1038/s41388-026-03728-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41876831
تاريخ النشر: 2026-03-24
المؤلف: Xi Wang وآخرون
الموضوع الرئيسي: علاج السرطان المناعي وعلامات البيولوجية
نظرة عامة
تحدد هذه الدراسة HILPDA كمنظم حاسم داخلي للورم للهروب المناعي في سرطان الثدي، خاصة في سياق حجب نقاط التفتيش المناعي (ICB) المستهدف لـ PD-1/PD-L1. يُظهر التعبير المفرط عن HILPDA أنه يعزز من تسلل ونشاط الخلايا التائية التنظيمية المثبطة، بينما يقلل في الوقت نفسه من تسلل وتفعيل وسُمية الخلايا التائية CD8+ وخلايا القاتل الطبيعي، مما يعزز بيئة ميكروية ورمية مثبطة للمناعة. من الناحية الآلية، يتفاعل HILPDA مع HSP90 لحماية عامل النسخ KLF5 من التحلل، مما يعزز تخليق الأحماض الدهنية وتراكم قطرات الدهون. تزيد هذه العملية من مستويات البالمتيت، مما يعزز بدوره من بالميتويل PD-L1 عند السيستين 272، مما يثبت PD-L1 على الغشاء ويسهل الهروب المناعي.
توضح الدراسة أيضًا دور الليغاز E3 TRIM21 في الوساطة بين البولي يوبكويتين المرتبط بـ K63 والتحلل لـ HILPDA. تم إثبات أن التنشيط الدوائي لـ TRIM21 باستخدام الفينريتينيد يقلل من بالميتويل PD-L1، ويعيد برمجة البيئة الميكروية للورم نحو المناعة السامة للخلايا، ويستعيد الاستجابات المضادة للورم، ويحسن فعالية العلاج المضاد لـ PD-1. مجتمعة، تؤسس هذه النتائج محور TRIM21-HILPDA-HSP90-KLF5 الذي يربط بين إعادة برمجة الأيض الدهني واستقرار نقاط التفتيش المناعية، مما يشير إلى أن استهداف هذا المحور قد يوفر استراتيجية علاجية جديدة للتغلب على مقاومة ICB في سرطان الثدي الثلاثي السلبي (TNBC).
مقدمة
في السنوات الأخيرة، حسنت علاجات حجب نقاط التفتيش المناعي المستهدفة لـ PD-1 و PD-L1 بشكل كبير النتائج في أنواع مختلفة من السرطان، بما في ذلك الميلانوما وسرطان الثدي الثلاثي السلبي (TNBC). ومع ذلك، لا تزال المقاومة لهذه العلاجات تمثل تحديًا، خاصة في TNBC، حيث تكون معدلات الاستجابة غالبًا أقل من 25%. تشير الأدلة إلى أن المستويات العالية المستمرة من التعبير عن PD-L1 على خلايا الورم تساهم في الهروب المناعي والمقاومة، مع آليات تشمل المقاومة التكيفية عبر مسار JAK/STAT وتغيرات جينية محددة تثبت PD-L1. علاوة على ذلك، لا يثبط PD-L1 الاستجابات المناعية فحسب، بل يعزز أيضًا غزو الورم من خلال محور الإشارة ITGB4/SNAI1/SIRT3. ومن الجدير بالذكر أن التعبير السائد عن PD-L1 على خلايا الورم يرتبط بضعف البقاء والاستجابات العلاجية، مما يبرز أهمية التعديلات بعد النسخ في استقرار PD-L1.
تستكشف الدراسة أيضًا دور الأيض الدهني في السرطان، خاصة كيف تتكيف خلايا الورم مع الضغوط البيئية من خلال تعزيز تخليق الدهون وتخزينها. يرتبط هذا إعادة البرمجة الأيضية بالتحكم المناعي، والذي يتميز بتجنيد الخلايا التائية التنظيمية والبلعميات المرتبطة بالورم. يظهر بروتين قطرات الدهون المرتبط بالتحفيز بنقص الأكسجة (HILPDA) كمنظم حاسم للأيض الدهني في الأورام، مما يعزز البقاء في ظل الظروف السلبية ويرتبط بتقدم الورم في أنواع مختلفة من الأورام الخبيثة. يحدد المؤلفون HILPDA كمنظم مناعي أيضي رئيسي في سرطان الثدي، موضحين تفاعله مع HSP90 لاستقرار عامل النسخ الدهني KLF5، مما يعزز من بالميتويل واستقرار PD-L1. لا تعزز هذه السلسلة الإشارية فقط تسلل الخلايا المثبطة للمناعة، بل تقلل أيضًا من نشاط الخلايا اللمفاوية السامة، مما يقلل من الحساسية لحجب PD-1. من المهم أن التنشيط الدوائي لليغاز E3 يوبكويتين TRIM21 يمكن أن يحلل كل من HILPDA و PD-L1، ويعيد تشكيل البيئة الميكروية للورم، ويستعيد الحساسية للعلاج المضاد لـ PD-1، مما يؤسس هدفًا علاجيًا جديدًا لمكافحة مقاومة ICB في سرطان الثدي.
الطرق
في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون سلسلة من الطرق التجريبية للتحقيق في الآليات الكامنة وراء مقاومة PD-1 في سرطان الثدي. استخدموا خطوط خلوية متنوعة، بما في ذلك 4T1 و HS-578T و MDA-MB-231، والتي تم التحقق منها وزراعتها تحت ظروف قياسية. تم إجراء نقل مؤقت لـ siRNAs والبلازميدات باستخدام Lipofectamine 3000، مع إنشاء تراكيب محددة لـ HILPDA و TRIM21 و CD274 وأنواع يوبكويتين للتحليلات اللاحقة. تم إنشاء خطوط خلوية مستقرة من خلال النقل الفيروسي، وتم استخدام تقنية CRISPR/Cas9 لإسكات PD-L1، مع تأكيد تحرير الجينات بنجاح عبر تسلسل Sanger وWestern blotting.
لتأسيس نموذج سرطان الثدي المقاوم لـ PD-1 (4T1-R)، تم حقن خلايا 4T1 الأبوية بشكل موضعي في فئران BALB/c، تلاها علاج باستخدام جسم مضاد وحيد النسيلة مضاد لـ PD-1. تم حصاد الأورام التي استمرت في النمو على الرغم من حجب PD-1، وتم تفكيكها وإعادة زرعها في فئران جديدة، مع تكرار هذه العملية لثلاث دورات لاختيار خلايا مقاومة لـ PD-1. تم زراعة نسيج الورم النهائي لإنشاء خط خلوية 4T1-R، وتم مراقبة نمو الورم من خلال قياسات الكالبر وحسابات الحجم. تم إجراء تحليل البقاء باستخدام إطار زمني قائم على معايير نقاط النهاية المحددة مسبقًا.
النتائج
تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن HILPDA يتم تنظيمه بشكل كبير في أورام الثدي المقاومة لـ PD-1، مما يرتبط بالتحكم المناعي وسوء توقعات المرضى. باستخدام نموذج سرطان الثدي المتناظر، أنشأ الباحثون متغيرًا مقاومًا لـ PD-1 (4T1-R) من خلايا سرطان الثدي 4T1 الأبوية. بينما استجابت الأورام الأبوية للعلاج المضاد لـ PD-1، لم يظهر المتغير المقاوم استجابة كبيرة، مما دفع إلى تسلسل RNA الذي حدد 1,791 جينًا مرتفعًا و888 جينًا منخفضًا في الخلايا المقاومة. ومن الجدير بالذكر أن HILPDA ظهر كمرشح رئيسي، حيث أظهر أكبر حجم تأثير وأهمية إحصائية، والتي تم التحقق منها لاحقًا على كل من مستوى النسخ والبروتين.
أظهر تحليل إضافي باستخدام أطلس جينوم السرطان (TCGA) أن التعبير عن HILPDA كان مرتفعًا بشكل ملحوظ في أنسجة سرطان الثدي، خاصة في النمط الفرعي لسرطان الثدي الثلاثي السلبي، وكان مرتبطًا بمدة بقاء أقصر. أشار تحليل تغير عدد النسخ إلى أن تضخيم HILPDA يرتبط بتوقعات سيئة. بالإضافة إلى ذلك، اقترحت التحليلات المعلوماتية الحيوية وجود علاقة سلبية بين التعبير عن HILPDA وعلامات الخلايا اللمفاوية التائية السامة، مما يعني دوره في تعزيز بيئة ميكروية ورمية مثبطة للمناعة. أكدت التحقق التجريبي من خلال الكيمياء المناعية وجود مستويات أعلى من HILPDA في أنسجة الورم مقارنةً بالأنسجة الطبيعية المجاورة، ومن الجدير بالذكر أن المرضى الذين تقدموا في العلاج المضاد لـ PD-1 أظهروا تعبيرًا مرتفعًا بشكل كبير عن HILPDA مقارنةً بالاستجابة، مما يبرز إمكانيته كمنظم حاسم لتقدم الورم ومقاومة حجب PD-1.
المناقشة
تشير نتائج البحث إلى أن HILPDA يلعب دورًا حاسمًا في إعادة تشكيل بيئة المناعة الورمية (TME) وتسهيل تقدم سرطان الثدي. أدى التعبير المفرط عن HILPDA في خطوط خلايا سرطان الثدي الثلاثي السلبي إلى زيادة في الخلايا التائية التنظيمية (Tregs) والخلايا المثبطة المشتقة من النخاع (MDSCs)، بينما قلل في الوقت نفسه من تسلل ووظيفة الخلايا اللمفاوية التائية السامة CD8⁺ (CTLs). تم تأكيد هذا التحول نحو TME المثبط للمناعة من خلال تجارب حية، حيث أدى التعبير المفرط عن HILPDA إلى تقليل تسلل الخلايا التائية وضعف الاستجابات المناعية، بينما أدى إسكات HILPDA إلى تعزيز المناعة المضادة للورم واستعادة نشاط الخلايا التائية. بالإضافة إلى ذلك، وُجد أن HILPDA يعزز من تكاثر خلايا الورم وتراكم الدهون، مما يساهم في سلوك الورم العدواني.
علاوة على ذلك، استكشفت الدراسة العلاقة بين التعبير عن HILPDA والمقاومة للعلاج المناعي المضاد لـ PD-1. لوحظ أن التعبير المفرط عن HILPDA منح مقاومة لحجب PD-1، حيث أظهرت خلايا الورم معدلات موت أقل في وجود الخلايا المناعية مقارنةً بالخلايا الضابطة. على النقيض، أدى إسكات HILPDA إلى حساسية الأورام للعلاج المضاد لـ PD-1، مما أدى إلى زيادة موت خلايا الورم وتعزيز تسلل الخلايا التائية. من الناحية الآلية، أظهر HILPDA أنه ينظم الأيض الدهني وبالميتويل PD-L1، مما ثبت PD-L1 على غشاء الخلية، وبالتالي يعزز الهروب المناعي. تؤكد النتائج مجتمعة على إمكانية استهداف HILPDA لتعزيز فعالية العلاج المناعي في سرطان الثدي من خلال عكس تأثيراته المثبطة للمناعة وتحسين استجابات الخلايا التائية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41388-026-03728-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41876831
Publication Date: 2026-03-24
Author(s): Xi Wang et al.
Primary Topic: Cancer Immunotherapy and Biomarkers
Overview
This research identifies HILPDA as a critical tumor-intrinsic regulator of immune evasion in breast cancer, particularly in the context of immune checkpoint blockade (ICB) targeting PD-1/PD-L1. HILPDA overexpression is shown to enhance the infiltration and suppressive activity of regulatory T cells while simultaneously reducing the infiltration, activation, and cytotoxicity of CD8+ T cells and natural killer cells, thereby fostering an immunosuppressive tumor microenvironment. Mechanistically, HILPDA interacts with HSP90 to protect the transcription factor KLF5 from degradation, promoting fatty acid synthesis and lipid droplet accumulation. This process increases palmitate levels, which in turn enhances PD-L1 palmitoylation at cysteine 272, stabilizing PD-L1 on the membrane and facilitating immune evasion.
The study further elucidates the role of the E3 ligase TRIM21 in mediating the K63-linked polyubiquitination and degradation of HILPDA. Pharmacological activation of TRIM21 with fenretinide is demonstrated to decrease PD-L1 palmitoylation, reprogram the tumor microenvironment towards cytotoxic immunity, restore antitumor responses, and improve the efficacy of anti-PD-1 therapy. Collectively, these findings establish a TRIM21-HILPDA-HSP90-KLF5 axis that links lipid metabolic reprogramming to immune checkpoint stability, suggesting that targeting this axis may provide a novel therapeutic strategy to overcome ICB resistance in triple-negative breast cancer (TNBC).
Introduction
In recent years, immune checkpoint blockade therapies targeting PD-1 and PD-L1 have significantly improved outcomes in various cancers, including melanoma and triple-negative breast cancer (TNBC). However, resistance to these therapies remains a challenge, particularly in TNBC, where response rates are often below 25%. Evidence suggests that sustained high levels of PD-L1 expression on tumor cells contribute to immune evasion and resistance, with mechanisms including adaptive resistance through the JAK/STAT pathway and specific genetic alterations that stabilize PD-L1. Moreover, PD-L1 not only suppresses immune responses but also enhances tumor invasion through the ITGB4/SNAI1/SIRT3 signaling axis. Notably, dominant PD-L1 expression on tumor cells correlates with poorer survival and therapeutic responses, highlighting the importance of posttranslational modifications in PD-L1 stability.
The study further explores the role of lipid metabolism in cancer, particularly how tumor cells adapt to microenvironmental stressors through enhanced lipid synthesis and storage. This metabolic reprogramming is linked to immune suppression, characterized by the recruitment of regulatory T cells and tumor-associated macrophages. The hypoxia-inducible lipid droplet-associated protein (HILPDA) emerges as a critical regulator of lipid metabolism in tumors, promoting survival under adverse conditions and correlating with tumor progression in various malignancies. The authors identify HILPDA as a key immunometabolic regulator in breast cancer, elucidating its interaction with HSP90 to stabilize the lipidogenic transcription factor KLF5, which enhances PD-L1 palmitoylation and stability. This signaling cascade not only fosters immunosuppressive cell infiltration but also diminishes cytotoxic lymphocyte activity, reducing sensitivity to PD-1 blockade. Importantly, pharmacological activation of the E3 ubiquitin ligase TRIM21 can degrade both HILPDA and PD-L1, remodel the tumor microenvironment, and restore sensitivity to anti-PD-1 therapy, establishing a novel therapeutic target to combat ICB resistance in breast cancer.
Methods
In this study, the authors employed a series of experimental methods to investigate the mechanisms underlying PD-1 resistance in breast cancer. They utilized various cell lines, including 4T1, HS-578T, and MDA-MB-231, which were authenticated and cultured under standard conditions. Transient transfections of siRNAs and plasmids were conducted using Lipofectamine 3000, with specific constructs for HILPDA, TRIM21, CD274, and ubiquitin variants being generated for downstream analyses. Stable cell lines were created through lentiviral transduction, and CRISPR/Cas9 technology was used to knockout PD-L1, with successful gene editing confirmed via Sanger sequencing and Western blotting.
To establish a PD-1-resistant 4T1 breast cancer model (4T1-R), parental 4T1 cells were orthotopically injected into BALB/c mice, followed by treatment with an anti-PD-1 monoclonal antibody. Tumors that continued to grow despite PD-1 blockade were harvested, dissociated, and reimplanted in new mice, repeating this process for three cycles to select for PD-1-resistant cells. The final tumor tissue was cultured to create the 4T1-R cell line, with tumor growth monitored through caliper measurements and volume calculations. Survival analysis was conducted using a time-to-event framework based on predetermined endpoint criteria.
Results
The results of this study indicate that HILPDA is significantly upregulated in PD-1-resistant breast tumors, correlating with immune suppression and poor patient prognosis. Utilizing a syngeneic breast cancer model, the researchers established a PD-1-resistant variant (4T1-R) of the parental 4T1 breast cancer cells. While the parental tumors responded to anti-PD-1 therapy, the resistant variant showed no significant response, prompting RNA sequencing that identified 1,791 upregulated and 888 downregulated genes in the resistant cells. Notably, HILPDA emerged as a key candidate, exhibiting the highest effect size and statistical significance, which was further validated at both transcript and protein levels.
Further analysis using The Cancer Genome Atlas (TCGA) revealed that HILPDA expression was markedly elevated in breast cancer tissues, particularly in the triple-negative breast cancer subtype, and was associated with shorter overall survival. Copy number variation analysis indicated that HILPDA amplification correlates with poor prognosis. Additionally, bioinformatics analyses suggested a negative correlation between HILPDA expression and cytotoxic T lymphocyte markers, implying its role in fostering an immunosuppressive tumor microenvironment. Experimental validation through immunohistochemistry confirmed higher HILPDA levels in tumor tissues compared to adjacent normal tissues, and notably, patients who progressed on anti-PD-1 therapy exhibited significantly elevated HILPDA expression compared to responders, highlighting its potential as a critical regulator of tumor progression and resistance to PD-1 blockade.
Discussion
The research findings indicate that HILPDA plays a crucial role in remodeling the tumor immune microenvironment (TME) and facilitating breast cancer progression. Overexpression of HILPDA in triple-negative breast cancer cell lines led to an increase in regulatory T cells (Tregs) and myeloid-derived suppressor cells (MDSCs), while simultaneously decreasing the infiltration and functionality of CD8⁺ cytotoxic T lymphocytes (CTLs). This shift towards an immunosuppressive TME was further corroborated by in vivo experiments, where HILPDA overexpression resulted in reduced T-cell infiltration and impaired immune responses, whereas HILPDA knockdown enhanced antitumor immunity and restored T-cell activity. Additionally, HILPDA was found to promote tumor cell proliferation and lipid accumulation, contributing to aggressive tumor behavior.
Furthermore, the study explored the relationship between HILPDA expression and resistance to anti-PD-1 immunotherapy. It was observed that HILPDA overexpression conferred resistance to PD-1 blockade, as tumor cells exhibited lower apoptosis rates in the presence of immune cells compared to control cells. In contrast, HILPDA knockdown sensitized tumors to anti-PD-1 therapy, leading to increased tumor cell apoptosis and enhanced T-cell infiltration. Mechanistically, HILPDA was shown to regulate lipid metabolism and PD-L1 palmitoylation, which stabilized PD-L1 at the cell membrane, thereby promoting immune evasion. The findings collectively underscore the potential of targeting HILPDA to enhance the efficacy of immunotherapy in breast cancer by reversing its immunosuppressive effects and improving T-cell responses.