The blood-brain barrier (BBB) regulates molecular trafficking, protects against pathogens, and prevents efficient drug delivery to the brain. Models to date failed to reproduce the human anatomical complexity of brain barriers, contributing to misleading results in clinical trials. To overcome these limitations, a novel 3-dimensional BBB microvascular network model was developed via vasculogenesis to accurately replicate the in vivo neurovascular organization. This microfluidic system includes human induced pluripotent stem cell-derived endothelial cells, brain pericytes, and astrocytes as self-assembled vascular networks in fibrin gel. Gene expression of membrane transporters, tight junction and extracellular matrix proteins, was consistent with computational analysis of geometrical structures and quantitative immunocytochemistry, indicating BBB maturation and microenvironment remodelling. Confocal microscopy validated microvessel-pericyte/astrocyte dynamic contact-interactions. The BBB model exhibited perfusable and selective microvasculature, with permeability lower than conventional in vitro models, and similar to in vivo measurements in rat brain. This robust and physiologically relevant BBB microvascular model offers an innovative and valuable platform for drug discovery to predict neuro-therapeutic transport efficacy in pre-clinical applications as well as recapitulate patient-specific and pathological neurovascular functions in neurodegenerative disease.

Abstract KRAS-driven lung cancers frequently inactivate TP53 and/or STK11/LKB1, defining tumor subclasses with emerging clinical relevance. Specifically, KRAS-LKB1 (KL)–mutant lung cancers are particularly aggressive, lack PD-L1, and respond poorly to immune checkpoint blockade (ICB). The mechanistic basis for this impaired immunogenicity, despite the overall high mutational load of KRAS-mutant lung cancers, remains obscure. Here, we report that LKB1 loss results in marked silencing of stimulator of interferon genes (STING) expression and insensitivity to cytoplasmic double-strand DNA (dsDNA) sensing. This effect is mediated at least in part by hyperactivation of DNMT1 and EZH2 activity related to elevated S-adenylmethionine levels and reinforced by DNMT1 upregulation. Ectopic expression of STING in KL cells engages IRF3 and STAT1 signaling downstream of TBK1 and impairs cellular fitness, due to the pathologic accumulation of cytoplasmic mitochondrial dsDNA associated with mitochondrial dysfunction. Thus, silencing of STING avoids these negative consequences of LKB1 inactivation, while facilitating immune escape. Significance: Oncogenic KRAS-mutant lung cancers remain treatment-refractory and are resistant to ICB in the setting of LKB1 loss. These results begin to uncover the key underlying mechanism and identify strategies to restore STING expression, with important therapeutic implications because mitochondrial dysfunction is an obligate component of this tumor subtype. See related commentary by Corte and Byers, p. 16. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1

Microfluidic culture has the potential to revolutionize cancer diagnosis and therapy.