南湖新聞網訊（通訊員 鄧嘉敏）近日，華中農業大學農業微生物資源發掘與利用全國重點實驗室、納米化學生物學團隊韓鶴友教授課題組在 ACS Nano雜誌上發表題為“Metal−Phenolic Network Hydrogel Vaccine Platform for Enhanced Humoral Immunity against Lethal Rabies Virus”的研究論文。本研究構建了一種可注射狂犬病水凝膠疫苗（CGMR），實現單劑量免疫啟動強大體液免疫抵抗狂犬病病毒攻擊。

狂犬病（Rabies）是一種由狂犬病病毒（Rabies Virus，RABV）引起的人畜共患病，一旦發病，致死率接近100%。人感染狂犬病病例中超99%是由攜帶病毒的狗咬傷或抓傷引起，世界衛生組織聯合諸多國際組織共同提出“到2030年全面消除犬媒介狂犬病引起的人類死亡”的全球戰略目標。因此，狂犬病病毒疫苗的研發和應用對推動這一目標的實現具有重要意義。

本研究構建了一種基於金屬酚醛網路的狂犬病水凝膠疫苗（CGMR），該疫苗是沒食子酸接枝殼聚糖與錳離子交聯水凝膠並負載滅活病毒（圖1）。CGMR能在注射區域形成“水凝膠抗原庫”，持續釋放抗原和錳佐劑，激活cGAS-STING信號通路，顯著促進樹突狀細胞成熟和抗原呈遞，從而增強免疫細胞的啟動和抗體產生。

圖1. 可注射狂犬病水凝膠疫苗的免疫激活示意圖

狂犬病水凝膠疫苗形成主要是基於酚羥基氧原子與錳離子空軌道的配位鍵，CGMR交聯成功后儲存模量（G’）高於損耗模量（G”），並且能夠被注射器針頭連續擠壓，具有一定的可注射性，掃描電鏡圖像進一步顯示了CGMR呈現典型的互連多孔的微觀形貌。這些特點都為抗原負載和持續釋放提供有利條件。

圖2. CGMR製備及形貌表徵

CGMR通過酚羥基和金屬離子配位形成水凝膠網路將滅活狂犬病病毒負載其中，有效延長小鼠後肢注射局部的螢光滯留時間，這對於提高免疫啟動效果十分關鍵。在小鼠模型中誘導的病毒中和抗體（VNA）滴度比傳統滅活病毒和鋁佐劑處理組分別提高了4.3倍和1.8倍，並且持續至少6周（圖3）。為了進一步明確抗體提高的機制，本研究進一步分析了相關免疫細胞的增殖情況。與傳統滅活病毒和鋁佐劑處理組相比，CGMR顯著促進了Tfh細胞、生髮中心B細胞和漿細胞的增殖與分化，這些免疫細胞在抗體產生中起決定性作用。這一創新平台不僅為狂犬病疫苗的開發提供了新的思路，還展示了其在其他傳染病防治中的潛在應用前景。

圖3. CGMR“水凝膠抗原庫”的注射局部螢光分布圖和特異性中和抗體滴度

我校生命科學技術學院博士研究生鄧嘉敏和動物科學技術學院博士後汪宗梅為論文的共同第一作者，韓鶴友教授和趙凌教授（動物科學技術學院）為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和湖北省自然科學基金等的資助。

【英文摘要】

Rabies, caused by rabies virus (RABV), is a zoonotic disease with a high mortality rate that has attracted global attention with the goal of eradication by 2030. However, rabies can only be prevented by appropriate and multiple vaccinations, which impede widespread vaccination in developing countries due to its high expenditure. Designing single-dose vaccines is a pressing challenge in the prevention of rabies and other infectious diseases. Herein, a metal−phenolic network (MPN)-based hydrogel vaccine (designated as CGMR) was developed to stimulate potent humoral immunity against RABV infection by a single immunization, resulting in 4.3-fold and 1.8fold enhancements of virus-neutralizing antibody compared with that induced by inactivated RABV and alum adjuvant. The CGMR, cross-linked by phenol-modified chitosan with manganese ion, could prolong residence time by confining the antigen to the network of hydrogel, acting as a “hydrogel antigen depot”. It also stimulated the activation of the cyclic guanosine monophosphate−adenosine monophosphate synthase (cGAS)-stimulator of interferon gene (STING) pathway, facilitating dendritic cell maturation and antigen presentation. The vaccine formulation recruited immunocytes and activated the germinal center, enhancing and sustaining humoral immune responses against the virulent RABV challenge. Collectively, this injectable manganese-based hydrogel vaccine provides a universal and ideal avenue for rabies and other infectious diseases.

審核人 韓鶴友