Development of Nipah virus mRNA vaccine for the next pandemic preparedness = 차기 팬데믹 대비 니파바이러스 mRNA 백신 후보 항원 개발

국문 초록 (Abstract)

차기 팬데믹 대비 니파바이러스 mRNA 백신 후보 항원 개발 김정인 의생명과학과 의생명과학전공 가천대학교 일반대학원 니파바이러스(Nipah virus, NiV)는 높은 치명률과 사람 간 전파 가능성과 치료제 및 백신의 부재 세계보건기구(WHO)가 지정한 우선관리병원체 중 하나이다. 또한 NiV는 생물안전등급 4등급(BSL-4)의 병원체로, BSL-4 병원체는 전용 시설이 없으면 취급이 불가능 하기 때문에 pseudovirus 시스템을 통한 연구모델 구축이 필수적이다. 본 연구에서는 니파바이러스 융합 단백질(NiV-F)과 니파바이러스 부착 단백질(NiV-G) 항원을 기반으로 한 mRNA-LNP 백신 후보를 설계하고, Vesicular stomatitis virus (VSV) 기반의 NiV pseudovirus 시스템을 확립하여 이를 대상으로 마우스 모델을 이용해 체액성 면역반응, 중화능, 세포성 면역반응을 평가하였다. 설계된 백신 디자인으로 합성된 mRNA-lipid nanoparticle (mRNA-LNP)는 높은 순도와 구조적 안정성이 확인되어 백신 전달체로서 적합함을 확인하였다. VSV-based NiV pseudovirus는 background에 비해 뚜렷한 감염 신호를 보였으며, purification 단계를 최적화함으로써 비특이적 background를 감소시켜 백신 효능 평가에 적합한 도구임을 확인하였다. 본 연구의 mRNA-LNP 백신을 마우스에 투여한 결과 NiV-F 및 NiV-G 항원 모두에 대한 결합항체가 유의하게 증가하였고 pseudovirus-based neutralization assay (PBNA)에서는 4주차 혈청에서 중화능이 확인되어 본 백신 효능의 가능성을 확인하였다. 본 결과는 향후 NiV mRNA-LNP 백신 개발 연구의 기반이 되며 후속 연구를 통해 보다 완성도 높은 백신 후보로 확장될 잠재력을 가지고 있다. 주요어: 니파바이러스, 팬데믹, mRNA 백신, 슈도바이러스

목차 (Table of Contents)

• 국문 초록 1
• Contents 3
• 1. List of figures 6
• Introduction 8
• Materials & Methods 13
• 1. Design of mRNA constructs
• 2. In vitro transcription and purification of mRNA
• 3. LNP formulation
• 4. Antigen protein expression
• 5. Production of Nipah pseudovirus.
• 6. Titration of Nipah pseudovirus
• 7. Animal Immunizations
• 8. B cell immune response assay using ELISA
• 9. Pseudovirus-based neutralization assay (PBNA)
• 10. T cell immune response assay using Fluorescence-Activated
• Cell Sorting (FACS)
• 11. Statistical analysis
• Results 24
• 1. Preparation of mRNA vaccine
• 1.1 Design of Nipah virus mRNA vaccine construct
• 1.2 Verification of integrity and purity of IVT products
• 1.3 Confirmation of Antigen protein expression
• 1.4 Formulation and characterization of LNP
• 2. Preparation of Nipah pseudovirus
• 2.1 Establish of a pseudovirus system
• 2.2 Production of Nipah pseudovirus
• 3. Evaluation of vaccine efficacy
• 3.1 Immunization Schedule
• 3.2 Humoral immune response
• 3.3 Neutralizing antibody response
• 3.4 Cellular immune response
• Discussion 53
• Reference 57
• Abstract 61