Mutation-Derived BRCA2/p53 mRNA-LNP Vaccines Induce Antigen-Specific Immune Responses in Beagles

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Messenger RNA (mRNA) vaccines have emerged as a next-generation platform capable of eliciting potent cellular and humoral immunity through intracellular expression of tumor-associated or mutation- specific antigens. Canine mammary gland tumor, one of the most common malignancies in female dogs, is frequently associated with mutations in BRCA2 and p53 that are also relevant to human breast cancers. In this study, mutation-targeted mRNA–lipid nanoparticle (LNP) vaccines encoding canine BRCA2 and p53 variants were designed using in silico epitope prediction and evaluated for immunogenicity and safety. Three mRNA constructs encoding BRCA2 and p53 mutations were synthesized and encapsulated in ionizable-lipid–based LNPs, which were combined to form the cBR2-cocktail, a mixed mRNA-LNP vaccine designed to enhance mutation-specific immune responses. In vitro expression was confirmed in HeLa cells, and in vivo immunization in mice induced strong IFN-γ secretion, particularly against BRCA2 H143R, K801R, and T1425 mutations. Beagles immunized with the cBR2-cocktail mRNA-LNPs also exhibited increased IFN-γ production in peripheral blood mononuclear cells after repeated dosing, without significant hematological or biochemical abnormalities. These results demonstrate that mutation- derived mRNA-LNP vaccines can safely induce mutation-specific T- cell responses in vivo. Although anticancer efficacy was not assessed, this study establishes a preclinical foundation for developing mutation- targeted mRNA immunotherapies for canine mammary tumors and highlights the translational relevance of the canine model for human BRCA2/p53-related cancers.

국문 초록 (Abstract)

메신저 RNA(mRNA) 백신은 종양 관련 항원(tumor-associated antigens)이나 돌연변이 특이적 항원(mutation-specific antigens)을 세포 내에서 발현시켜 강력한 세포성 및 체액성 면역반응을 유도할 수 있는 차세대 백신 플랫폼으로 주목받고 있다. 개의 유선종양(Canine Mammary Gland Tumor, CMT)은 암컷 개에서 가장 흔한 악성 종양 중 하나로, 인간 유방암에서도 주요하게 관여하는 BRCA2 및 p53 유전자 변이를 빈번히 보유한다. 본 연구에서는 BRCA2 및 p53 돌연변이를 표적으로 하는 mRNA–지질나노입자(Lipid Nanoparticle, LNP) 백신을 in silico epitop prediction을 통해 설계하고, 그 면역원성과 안전성을 평가하였다. 세 가지 변이 부위를 포함하는 BRCA2 및 p53 mRNA를 합성하여 양이온화 지질 기반 LNP에 봉입하였으며, 이를 혼합한 cBR2-cocktail mRNA-LNP
백신을 제작하여 돌연변이 특이적 면역반응을 극대화하도록 설계하였다. HeLa 세포에서의 단백질 발현을 통해 in vitro 발현이 확인되었으며, 마우스 모델에서의 면역화 결과, 특히 BRCA2 H143R, K801R, T1425 돌연변이에 대해 강한 IFN-γ 분비 반응이 유도되었다. 또한 비글견에 cBR2-cocktail mRNA-LNP를 반복 접종한 결과, 말초혈 단핵세포(PBMC)에서 IFN-γ 분비가 유의하게 증가하였으며, 혈액학적 및 생화학적 이상 소견은 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 돌연변이 유래 mRNA-LNP 백신이 생체 내에서 안전하게 돌연변이 특이적 T세포 반응을 유도할 수 있음을 입증한다. 비록 항암 효능 평가는 수행되지 않았으나, 본 연구는 개 유선종양을 대상으로 한 돌연변이 표적 mRNA 면역치료제 개발의 전임상적 기반을 마련하였으며, BRCA2/p53 관련 인간 암 연구로의 번역적 적용 가능성을 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Abstract 1
• Ⅱ. Introduction 3
• Ⅲ. Materials and Methods 6
• Ⅳ. Results 15
• Ⅴ. Discussion 46
• Ⅶ. References 50
• Ⅷ. 국문 논문제출서 54
• Ⅸ. 국문 인준서 55
• Ⅹ. 국문 초록 56