病毒學(xué)研究現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃一、病毒學(xué)研究概述

病毒學(xué)是研究病毒起源、結(jié)構(gòu)、分類、遺傳、進(jìn)化、生態(tài)、致病機(jī)制、免疫反應(yīng)以及病毒與宿主相互作用的科學(xué)領(lǐng)域。作為微生物學(xué)的重要分支，病毒學(xué)研究在傳染病防控、疫苗開發(fā)、基因治療等領(lǐng)域具有重大意義。近年來，隨著分子生物學(xué)、生物信息學(xué)和基因編輯技術(shù)的快速發(fā)展，病毒學(xué)研究取得了顯著進(jìn)展，但也面臨著新的挑戰(zhàn)。

二、病毒學(xué)研究現(xiàn)狀

（一）病毒基因組測(cè)序與解析

1.高通量測(cè)序技術(shù)：基于二代測(cè)序（NGS）和三代測(cè)序（PacBio、OxfordNanopore）技術(shù)，可快速、準(zhǔn)確地對(duì)病毒基因組進(jìn)行測(cè)序，分辨率達(dá)到單堿基水平。

2.實(shí)時(shí)病毒變異監(jiān)測(cè)：通過測(cè)序技術(shù)追蹤病毒（如流感病毒、新冠病毒）的變異情況，為疫苗更新和藥物研發(fā)提供依據(jù)。

3.宏基因組學(xué)分析：通過對(duì)環(huán)境樣本（如污水、土壤）進(jìn)行病毒宏基因組測(cè)序，研究病毒的生態(tài)分布和進(jìn)化關(guān)系。

（二）病毒致病機(jī)制研究

1.病毒入侵機(jī)制：利用冷凍電鏡和計(jì)算模擬技術(shù)解析病毒與宿主細(xì)胞受體的結(jié)合機(jī)制（如ACE2受體與SARS-CoV-2Spike蛋白的結(jié)合）。

2.病毒生命周期調(diào)控：通過CRISPR-Cas9等技術(shù)篩選病毒復(fù)制關(guān)鍵基因，揭示病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)的繁殖過程。

3.免疫逃逸機(jī)制：研究病毒如何通過抗原變異或抑制宿主免疫應(yīng)答來逃避免疫清除。

（三）病毒防治技術(shù)

1.疫苗研發(fā)：基于mRNA、病毒載體等新型疫苗技術(shù)的快速迭代，如mRNA新冠疫苗的規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用。

2.抗病毒藥物：靶向病毒復(fù)制酶、蛋白酶等關(guān)鍵酶的小分子藥物和抗體藥物的研發(fā)進(jìn)展（如奈瑪特韋/利托那韋組合）。

3.病毒檢測(cè)技術(shù)：實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qPCR）、數(shù)字PCR以及基于抗原的快速檢測(cè)試劑盒的普及。

三、病毒學(xué)研究發(fā)展規(guī)劃

（一）前沿技術(shù)拓展

1.單細(xì)胞病毒學(xué)：結(jié)合單細(xì)胞測(cè)序和成像技術(shù)，解析病毒在個(gè)體細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)感染過程。

2.人工智能輔助研究：利用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)病毒變異趨勢(shì)、優(yōu)化藥物靶點(diǎn)篩選。

3.基因編輯技術(shù)優(yōu)化：開發(fā)更精準(zhǔn)的基因編輯工具（如堿基編輯、類CRISPR系統(tǒng)）用于病毒功能研究。

（二）交叉學(xué)科融合

1.病毒-宿主互作研究：整合免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等多學(xué)科方法，系統(tǒng)解析病毒感染的免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

2.病毒生態(tài)學(xué)：結(jié)合環(huán)境科學(xué)和微生物組學(xué)，研究病毒在自然生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)功能。

3.病毒與腫瘤研究：探索病毒（如EB病毒）在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及潛在治療靶點(diǎn)。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域拓展

1.基因治療載體優(yōu)化：改進(jìn)腺相關(guān)病毒（AAV）等病毒載體以提高遞送效率和安全性。

2.生物傳感器開發(fā)：基于病毒蛋白或基因片段開發(fā)高靈敏度的病原體檢測(cè)設(shè)備。

3.病毒資源利用：研究朊病毒等非致病性病毒在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

（四）國(guó)際合作與資源共享

1.建立全球病毒數(shù)據(jù)庫：整合各國(guó)病毒測(cè)序數(shù)據(jù)，推動(dòng)病毒遺傳變異的共享研究。

2.跨國(guó)聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目：通過國(guó)際合作加速疫苗和抗病毒藥物的快速響應(yīng)機(jī)制建設(shè)。

3.人才培養(yǎng)與交流：加強(qiáng)病毒學(xué)領(lǐng)域的教育和科研人員培訓(xùn)，促進(jìn)知識(shí)傳播與轉(zhuǎn)化。

一、病毒學(xué)研究概述

病毒學(xué)是生物學(xué)的一個(gè)重要分支，專門研究病毒的結(jié)構(gòu)、功能、分類、遺傳、變異、進(jìn)化、生態(tài)以及它們與宿主細(xì)胞相互作用的一門科學(xué)。病毒是一類沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)、體積極其微小、必須依賴宿主細(xì)胞才能完成生命周期的生物實(shí)體。它們主要由核酸（DNA或RNA）和蛋白質(zhì)外殼（衣殼）組成，有些病毒還包被著脂質(zhì)包膜。病毒學(xué)研究不僅對(duì)于理解傳染病的發(fā)病機(jī)制、預(yù)防和治療至關(guān)重要，而且在生物技術(shù)、基因工程、免疫學(xué)等領(lǐng)域也扮演著關(guān)鍵角色。隨著科技的發(fā)展，病毒學(xué)的研究手段不斷進(jìn)步，研究范疇也在不斷拓寬，為人類認(rèn)識(shí)生命、保障健康提供了強(qiáng)有力的工具。

二、病毒學(xué)研究現(xiàn)狀

（一）病毒基因組測(cè)序與解析

1.高通量測(cè)序技術(shù)：當(dāng)前主流的二代測(cè)序（NGS）平臺(tái)，如Illumina系列，能夠以極高的通量并行測(cè)序，成本效益高，適合全基因組測(cè)序和重測(cè)序。例如，單個(gè)測(cè)序反應(yīng)可產(chǎn)生數(shù)十億個(gè)短的序列讀長(zhǎng)，有助于繪制復(fù)雜的病毒基因組或追蹤快速變異的病毒種群。三代測(cè)序技術(shù)（如PacBioSMRTbell?、OxfordNanoporeTechnologiesMinION）則提供更長(zhǎng)的讀長(zhǎng)，能夠一次性讀取整個(gè)病毒基因組，這對(duì)于組裝大型病毒基因組、檢測(cè)基因組結(jié)構(gòu)變異（如嵌合體、重復(fù)序列）以及直接讀取RNA序列（直接RNA測(cè)序，DRS）非常有優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際操作中，樣本制備包括DNA/RNA提取、文庫構(gòu)建（如末端修復(fù)、加A尾、接頭連接）、擴(kuò)增和測(cè)序等步驟。數(shù)據(jù)分析則涉及序列質(zhì)量控制、宿主污染過濾、基因組組裝、序列比對(duì)和變異檢測(cè)等。

2.實(shí)時(shí)病毒變異監(jiān)測(cè)：對(duì)于像流感病毒、新冠病毒（SARS-CoV-2）等易變異病毒，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其變異對(duì)于公共衛(wèi)生策略制定至關(guān)重要。這通常通過高頻次采集臨床樣本，利用NGS或數(shù)字PCR（dPCR）等技術(shù)快速鑒定新的突變位點(diǎn)。例如，在新冠疫情期間，全球多家實(shí)驗(yàn)室通過每周測(cè)序數(shù)千個(gè)新感染病例，追蹤如Delta、Omicron等變異株的傳播和特性變化，為疫苗更新和防疫措施提供科學(xué)依據(jù)。監(jiān)測(cè)流程包括：樣本采集與運(yùn)輸、RNA提取、反轉(zhuǎn)錄（如果是RNA病毒）、PCR擴(kuò)增目標(biāo)區(qū)域、測(cè)序以及生物信息學(xué)分析（變異注釋、進(jìn)化樹構(gòu)建）。

3.宏基因組學(xué)分析：病毒宏基因組學(xué)旨在從環(huán)境樣本（如廢水、土壤、空氣、臨床樣本混合物）中直接檢測(cè)和鑒定未培養(yǎng)的病毒。這一領(lǐng)域得益于高通量測(cè)序和生物信息學(xué)的發(fā)展。例如，通過在污水處理廠（WWTP）中開展宏基因組學(xué)研究，可以監(jiān)測(cè)社區(qū)中流行的人畜共患病病毒（如諾如病毒、輪狀病毒、細(xì)小病毒B19）、腸道病毒以及潛在的病原體，為早期預(yù)警和疫情溯源提供數(shù)據(jù)支持。研究步驟包括：樣本采集與保存、核酸提?。ㄍǔＰ枰行コ拗骱怂幔缡褂锰囟ㄔ噭┖谢虼胖楦患《绢w粒）、文庫構(gòu)建和測(cè)序，最后通過特定的生物信息學(xué)流程（如病毒富集、序列篩選、基因識(shí)別、物種注釋）來分析病毒群落結(jié)構(gòu)。

（二）病毒致病機(jī)制研究

1.病毒入侵機(jī)制：病毒如何識(shí)別并進(jìn)入宿主細(xì)胞是研究的關(guān)鍵起點(diǎn)。冷凍電鏡（Cryo-EM）技術(shù)能夠解析病毒包膜蛋白（如冠狀病毒的Spike蛋白、流感病毒的HA蛋白）與宿主細(xì)胞受體（如人血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2，ACE2）的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，揭示結(jié)合口袋的精確細(xì)節(jié)?；谶@些結(jié)構(gòu)，可以通過計(jì)算生物學(xué)方法（如分子動(dòng)力學(xué)模擬、結(jié)合自由能計(jì)算）預(yù)測(cè)和驗(yàn)證潛在的抑制劑或改造策略。此外，細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)如共聚焦顯微鏡、活細(xì)胞成像等，可以實(shí)時(shí)追蹤病毒粒子在細(xì)胞表面的吸附、內(nèi)吞以及進(jìn)入細(xì)胞后的運(yùn)輸過程。例如，研究SARS-CoV-2進(jìn)入細(xì)胞的過程，需要結(jié)合ACE2表達(dá)細(xì)胞系、病毒樣顆粒（VLPs）、熒光標(biāo)記技術(shù)來觀察和量化病毒-細(xì)胞相互作用。

2.病毒生命周期調(diào)控：病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)完成增殖的過程涉及多個(gè)復(fù)雜步驟，包括解旋、轉(zhuǎn)錄、翻譯、組裝和釋放。CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)為研究這些步驟提供了強(qiáng)大工具。研究人員可以設(shè)計(jì)向?qū)NA（gRNA）靶向病毒基因組中的特定基因（如復(fù)制酶、衣殼蛋白基因），通過敲低（knockdown）或敲除（knockout）來研究該基因在病毒生命周期中的作用。例如，通過構(gòu)建一系列缺失或點(diǎn)突變的病毒基因，然后轉(zhuǎn)染細(xì)胞并評(píng)估其復(fù)制能力、產(chǎn)毒量或免疫原性，可以鑒定出病毒復(fù)制所必需的關(guān)鍵基因和功能域。蛋白質(zhì)相互作用研究（如酵母雙雜交、Co-IP-MassSpec）則有助于解析病毒蛋白與宿主細(xì)胞蛋白的相互作用網(wǎng)絡(luò)，揭示病毒如何劫持宿主機(jī)制。

3.免疫逃逸機(jī)制：病毒為了持續(xù)感染宿主，常常進(jìn)化出逃避宿主免疫系統(tǒng)的策略。研究這些機(jī)制有助于開發(fā)更持久的疫苗和免疫療法。例如，流感病毒通過不斷發(fā)生抗原漂移（抗原突變）和抗原轉(zhuǎn)換（基因重配）來逃避免疫識(shí)別；HIV病毒則利用其高度變性的包膜蛋白和有效的包膜糖基化屏蔽來逃避免疫監(jiān)視。研究方法包括：分析病毒序列變異與宿主血清抗體反應(yīng)性的關(guān)系；利用細(xì)胞模型和動(dòng)物模型研究病毒變異對(duì)免疫應(yīng)答的影響；開發(fā)能夠識(shí)別病毒變異逃逸株的廣譜性抗體或疫苗候選物。例如，通過將病毒關(guān)鍵抗原進(jìn)行定點(diǎn)突變，篩選出能夠抵抗宿主血清中和能力的變異株，可以明確哪些位點(diǎn)突變導(dǎo)致了免疫逃逸。

（三）病毒防治技術(shù)

1.疫苗研發(fā)：疫苗是預(yù)防病毒感染最有效的手段。近年來，隨著新技術(shù)的發(fā)展，疫苗研發(fā)速度和效率顯著提高。mRNA疫苗利用體外合成的mRNA編碼病毒抗原（如Spike蛋白），在宿主細(xì)胞內(nèi)瞬時(shí)表達(dá)抗原，誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。其優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)周期短、易于改造（如針對(duì)新變異株），且無病毒感染風(fēng)險(xiǎn)。病毒載體疫苗則利用經(jīng)過基因改造、失去致病性的病毒（如腺病毒、痘病毒）作為載體，攜帶病毒抗原基因進(jìn)入宿主細(xì)胞表達(dá)抗原。這類疫苗能激發(fā)較強(qiáng)的細(xì)胞免疫和體液免疫。其他新型疫苗技術(shù)還包括核酸疫苗（DNA疫苗）、蛋白亞單位疫苗（純化抗原）、病毒樣顆粒（VLPs）疫苗等。疫苗研發(fā)流程通常包括：抗原發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)、載體或mRNA構(gòu)建、動(dòng)物模型評(píng)估免疫原性和安全性、臨床試驗(yàn)（I、II、III期，評(píng)估免疫效果、劑量、副作用）以及上市后的監(jiān)測(cè)。

2.抗病毒藥物：抗病毒藥物旨在抑制病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程。小分子藥物通常是靶向病毒特有的酶（如逆轉(zhuǎn)錄酶、聚合酶、蛋白酶）或宿主細(xì)胞受體結(jié)合位點(diǎn)的抑制劑。例如，奈瑪特韋/利托那韋（Paxlovid）組合通過抑制新冠病毒的3CL蛋白酶來阻斷病毒多聚蛋白切割，從而抑制病毒復(fù)制?？贵w藥物則利用工程化的人源化抗體或單克隆抗體來中和病毒（阻止其感染細(xì)胞）或靶向病毒關(guān)鍵蛋白。例如，一些抗新冠病毒單克隆抗體被批準(zhǔn)用于治療高風(fēng)險(xiǎn)感染者，以降低重癥和死亡率。抗病毒藥物的研發(fā)需要通過體外病毒抑制實(shí)驗(yàn)（如HIV抑制試驗(yàn)、流感病毒抑制試驗(yàn)）篩選化合物庫，進(jìn)行結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系（SAR）研究，優(yōu)化藥物分子，并通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物模型及臨床試驗(yàn)驗(yàn)證其療效和安全性。

3.病毒檢測(cè)技術(shù)：快速、準(zhǔn)確的病毒檢測(cè)對(duì)于傳染病診斷、隔離管理和疫情溯源至關(guān)重要。核酸檢測(cè)技術(shù)（如PCR）是目前靈敏度最高、特異性最強(qiáng)的技術(shù)之一，能夠檢測(cè)病毒基因組核酸，靈敏度高（可檢測(cè)到極低病毒載量），但操作相對(duì)復(fù)雜。數(shù)字PCR（dPCR）技術(shù)則能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量，更適合病毒載量的精確測(cè)量?？乖瓩z測(cè)則基于檢測(cè)樣本中病毒表達(dá)的蛋白質(zhì)，具有操作簡(jiǎn)單、速度快（如15-30分鐘出結(jié)果）的優(yōu)點(diǎn)，適用于快速篩查，但其靈敏度通常低于核酸檢測(cè)。側(cè)向?qū)游觯↙ateralFlowAssay,LFA）是一種膠體金標(biāo)記的快速檢測(cè)方法，常被用于開發(fā)成試劑盒形式的即時(shí)檢測(cè)（Point-of-CareTesting,POCT）設(shè)備，無需復(fù)雜儀器，適合基層和現(xiàn)場(chǎng)使用?？贵w檢測(cè)用于檢測(cè)宿主體內(nèi)是否已產(chǎn)生針對(duì)病毒的免疫應(yīng)答，分為IgM和IgG抗體檢測(cè)，有助于判斷感染狀態(tài)和既往感染情況。選擇何種檢測(cè)技術(shù)取決于檢測(cè)目的（診斷、篩查、溯源）、樣本類型、所需靈敏度和特異性、以及成本和時(shí)間要求。

三、病毒學(xué)研究發(fā)展規(guī)劃

（一）前沿技術(shù)拓展

1.單細(xì)胞病毒學(xué)：傳統(tǒng)的病毒學(xué)方法通常研究細(xì)胞群體平均水平的反應(yīng)，而單細(xì)胞測(cè)序和成像技術(shù)（如單細(xì)胞RNA測(cè)序scRNA-seq、單細(xì)胞表型分選、高分辨率光/電鏡成像）能夠揭示病毒感染在單個(gè)細(xì)胞層面的異質(zhì)性和復(fù)雜性。例如，通過scRNA-seq可以分析病毒感染后不同細(xì)胞亞群（如免疫細(xì)胞、受感染細(xì)胞）的轉(zhuǎn)錄組變化，識(shí)別抗病毒或促病毒復(fù)制的關(guān)鍵細(xì)胞類型和信號(hào)通路。研究步驟可能包括：?jiǎn)渭?xì)胞分離、單細(xì)胞RNA提取、擴(kuò)增測(cè)序、數(shù)據(jù)質(zhì)控、降維聚類分析、差異基因表達(dá)分析以及細(xì)胞間相互作用分析。

2.人工智能輔助研究：AI和機(jī)器學(xué)習(xí)算法在病毒學(xué)研究中展現(xiàn)出巨大潛力。例如，可以利用深度學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)病毒基因的功能、新發(fā)病毒的致病性、藥物靶點(diǎn)、疫苗抗原表位；通過分析海量測(cè)序數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別病毒變異、進(jìn)化分支和傳播模式；開發(fā)智能算法輔助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)。具體應(yīng)用包括：基于序列特征的病毒分類和鑒定系統(tǒng)、預(yù)測(cè)病毒與受體結(jié)合的模型、設(shè)計(jì)抗病毒藥物分子的虛擬篩選平臺(tái)等。

3.基因編輯技術(shù)優(yōu)化：除了CRISPR-Cas9，其他基因編輯工具如堿基編輯器（BaseEditors）和引導(dǎo)編輯器（PrimeEditors）能夠更精確地修改DNA堿基，減少脫靶效應(yīng)，這對(duì)于研究病毒基因的功能、改造病毒載體以提高安全性或效率至關(guān)重要。例如，可以利用堿基編輯器精確改變病毒衣殼蛋白上的關(guān)鍵氨基酸，以使其逃避免疫識(shí)別或提高組織嗜性。開發(fā)新型靶向系統(tǒng)（如類CRISPR系統(tǒng)，利用其他核酸酶或效應(yīng)蛋白）以拓展基因編輯在病毒研究中的應(yīng)用范圍。

（二）交叉學(xué)科融合

1.病毒-宿主互作研究：病毒感染是一個(gè)復(fù)雜的病毒與宿主細(xì)胞分子層面的相互作用過程。未來的研究需要更系統(tǒng)地整合病毒學(xué)、免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等多學(xué)科方法。例如，結(jié)合高分辨率成像技術(shù)和單細(xì)胞分析，實(shí)時(shí)追蹤病毒在細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)過程以及宿主免疫細(xì)胞對(duì)病毒的應(yīng)答；利用計(jì)算模型模擬病毒感染引發(fā)的信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)變化和宿主免疫應(yīng)答的時(shí)空動(dòng)態(tài)。目標(biāo)是全面解析病毒感染如何觸發(fā)宿主反應(yīng)，以及宿主免疫應(yīng)答如何調(diào)控病毒復(fù)制和傳播。

2.病毒生態(tài)學(xué)：病毒是地球上數(shù)量最多、多樣性最豐富的生物類群，在自然生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色。病毒生態(tài)學(xué)研究病毒在不同環(huán)境（如土壤、水體、空氣、生物群落）中的分布、豐度、遺傳多樣性、生態(tài)功能以及環(huán)境因素對(duì)病毒的影響。這需要結(jié)合環(huán)境樣品采集、宏基因組測(cè)序、病毒追蹤技術(shù)（如通過環(huán)境DNA/RNA重建病毒傳播路徑）以及生態(tài)模型方法。研究病毒生態(tài)不僅有助于理解病毒病的自然起源和傳播規(guī)律，也可能揭示病毒在物質(zhì)循環(huán)、生物多樣性維持等方面的作用。

3.病毒與腫瘤研究：某些病毒被確認(rèn)為人類致癌病毒，如乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV）、人乳頭瘤病毒（HPV）、EB病毒（EBV）等。研究這些病毒與腫瘤發(fā)生的相互作用機(jī)制，有助于開發(fā)基于病毒或病毒成分的腫瘤診斷標(biāo)志物和治療方法（如病毒載體介導(dǎo)的基因治療、基于病毒抗原的腫瘤疫苗）。同時(shí)，研究非致癌病毒在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的間接作用或作為腫瘤生物標(biāo)志物也日益受到關(guān)注。需要整合病毒學(xué)、腫瘤學(xué)、免疫學(xué)和基因組學(xué)等多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行深入研究。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域拓展

1.基因治療載體優(yōu)化：病毒載體（尤其是AAV）是目前最常用的基因治療載體之一，具有良好的安全性。未來的發(fā)展方向包括：拓展AAV的宿主范圍（如跨物種傳遞）、提高載體的組織靶向性（通過衣殼蛋白工程化）、增強(qiáng)基因遞送效率和容量、改善免疫原性（如降低免疫原性）。例如，通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段解析AAV衣殼蛋白的三維結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)改造其表面氨基酸殘基，以實(shí)現(xiàn)更精確的細(xì)胞或組織靶向。同時(shí)，探索其他新型病毒載體（如基于逆轉(zhuǎn)錄病毒、慢病毒、腺病毒的新型安全設(shè)計(jì)）或非病毒載體（如脂質(zhì)納米顆粒）的應(yīng)用潛力。

2.生物傳感器開發(fā)：基于病毒蛋白或病毒核酸片段開發(fā)高靈敏度、快速響應(yīng)的病原體檢測(cè)設(shè)備或傳感器，具有重要的臨床和公共衛(wèi)生意義。例如，利用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）原理，檢測(cè)樣本中病毒抗原或抗體；利用免疫層析技術(shù)（LFA）開發(fā)快速檢測(cè)試紙條；利用電化學(xué)、光學(xué)或壓電等原理，開發(fā)基于病毒核酸檢測(cè)或病毒顆粒捕獲的生物傳感器。這些設(shè)備有望實(shí)現(xiàn)無實(shí)驗(yàn)室條件下（如診所、醫(yī)院、疾控中心、邊境口岸、甚至家庭）的快速病原體鑒定。

3.病毒資源利用：病毒并非都是致病因子，許多病毒對(duì)宿主無害甚至有益。未來可以探索利用病毒資源。例如，利用噬菌體（病毒的天敵）進(jìn)行細(xì)菌感染治療（噬菌體療法），尤其是在抗生素耐藥性日益嚴(yán)峻的背景下；研究非致病性病毒（如某些噬菌體、衛(wèi)星病毒）在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，如作為生物催化劑、生物標(biāo)記物或基因治療載體。需要建立完善的病毒資源庫和篩選評(píng)估體系。

（四）國(guó)際合作與資源共享

1.建立全球病毒數(shù)據(jù)庫：整合全球各國(guó)實(shí)驗(yàn)室測(cè)序的病毒基因組數(shù)據(jù)、臨床樣本數(shù)據(jù)、環(huán)境樣本數(shù)據(jù)，構(gòu)建一個(gè)開放共享的全球病毒基因資源數(shù)據(jù)庫。這需要建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)提交格式、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系、數(shù)據(jù)共享協(xié)議和隱私保護(hù)機(jī)制。數(shù)據(jù)庫應(yīng)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)檢索、分析和可視化工具，支持全球范圍內(nèi)的病毒變異監(jiān)測(cè)、進(jìn)化分析、致病性預(yù)測(cè)等研究。例如，建立一個(gè)全球流感病毒數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)更新各地分離株的基因序列和抗原性數(shù)據(jù)，為全球流感監(jiān)測(cè)和疫苗株推薦提供支持。

2.跨國(guó)聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目：針對(duì)重大病毒性疾?。ㄈ缌鞲?、艾滋病、手足口病等），啟動(dòng)跨國(guó)界的聯(lián)合基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究項(xiàng)目。通過整合不同國(guó)家在技術(shù)、人才、數(shù)據(jù)資源上的優(yōu)勢(shì)，共同攻克病毒學(xué)研究中的難題，加速疫苗、藥物和診斷技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程。例如，組織國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)，利用高通量篩選平臺(tái)和臨床資源，聯(lián)合開發(fā)廣譜抗流感藥物或廣譜抗HIV藥物。

3.人才培養(yǎng)與交流：加強(qiáng)病毒學(xué)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)，特別是在發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)。通過建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、開展人員互訪、舉辦國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議和工作坊等方式，促進(jìn)病毒學(xué)知識(shí)的傳播和科研人員的交流合作。鼓勵(lì)青年科學(xué)家參與國(guó)際合作項(xiàng)目，提升全球病毒學(xué)研究整體水平。同時(shí)，加強(qiáng)科普宣傳，提高公眾對(duì)病毒科學(xué)和傳染病防控的認(rèn)識(shí)。

一、病毒學(xué)研究概述

病毒學(xué)是研究病毒起源、結(jié)構(gòu)、分類、遺傳、進(jìn)化、生態(tài)、致病機(jī)制、免疫反應(yīng)以及病毒與宿主相互作用的科學(xué)領(lǐng)域。作為微生物學(xué)的重要分支，病毒學(xué)研究在傳染病防控、疫苗開發(fā)、基因治療等領(lǐng)域具有重大意義。近年來，隨著分子生物學(xué)、生物信息學(xué)和基因編輯技術(shù)的快速發(fā)展，病毒學(xué)研究取得了顯著進(jìn)展，但也面臨著新的挑戰(zhàn)。

二、病毒學(xué)研究現(xiàn)狀

（一）病毒基因組測(cè)序與解析

1.高通量測(cè)序技術(shù)：基于二代測(cè)序（NGS）和三代測(cè)序（PacBio、OxfordNanopore）技術(shù)，可快速、準(zhǔn)確地對(duì)病毒基因組進(jìn)行測(cè)序，分辨率達(dá)到單堿基水平。

2.實(shí)時(shí)病毒變異監(jiān)測(cè)：通過測(cè)序技術(shù)追蹤病毒（如流感病毒、新冠病毒）的變異情況，為疫苗更新和藥物研發(fā)提供依據(jù)。

3.宏基因組學(xué)分析：通過對(duì)環(huán)境樣本（如污水、土壤）進(jìn)行病毒宏基因組測(cè)序，研究病毒的生態(tài)分布和進(jìn)化關(guān)系。

（二）病毒致病機(jī)制研究

1.病毒入侵機(jī)制：利用冷凍電鏡和計(jì)算模擬技術(shù)解析病毒與宿主細(xì)胞受體的結(jié)合機(jī)制（如ACE2受體與SARS-CoV-2Spike蛋白的結(jié)合）。

2.病毒生命周期調(diào)控：通過CRISPR-Cas9等技術(shù)篩選病毒復(fù)制關(guān)鍵基因，揭示病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)的繁殖過程。

3.免疫逃逸機(jī)制：研究病毒如何通過抗原變異或抑制宿主免疫應(yīng)答來逃避免疫清除。

（三）病毒防治技術(shù)

1.疫苗研發(fā)：基于mRNA、病毒載體等新型疫苗技術(shù)的快速迭代，如mRNA新冠疫苗的規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用。

2.抗病毒藥物：靶向病毒復(fù)制酶、蛋白酶等關(guān)鍵酶的小分子藥物和抗體藥物的研發(fā)進(jìn)展（如奈瑪特韋/利托那韋組合）。

3.病毒檢測(cè)技術(shù)：實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qPCR）、數(shù)字PCR以及基于抗原的快速檢測(cè)試劑盒的普及。

三、病毒學(xué)研究發(fā)展規(guī)劃

（一）前沿技術(shù)拓展

1.單細(xì)胞病毒學(xué)：結(jié)合單細(xì)胞測(cè)序和成像技術(shù)，解析病毒在個(gè)體細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)感染過程。

2.人工智能輔助研究：利用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)病毒變異趨勢(shì)、優(yōu)化藥物靶點(diǎn)篩選。

3.基因編輯技術(shù)優(yōu)化：開發(fā)更精準(zhǔn)的基因編輯工具（如堿基編輯、類CRISPR系統(tǒng)）用于病毒功能研究。

（二）交叉學(xué)科融合

1.病毒-宿主互作研究：整合免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等多學(xué)科方法，系統(tǒng)解析病毒感染的免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

2.病毒生態(tài)學(xué)：結(jié)合環(huán)境科學(xué)和微生物組學(xué)，研究病毒在自然生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)功能。

3.病毒與腫瘤研究：探索病毒（如EB病毒）在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及潛在治療靶點(diǎn)。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域拓展

1.基因治療載體優(yōu)化：改進(jìn)腺相關(guān)病毒（AAV）等病毒載體以提高遞送效率和安全性。

2.生物傳感器開發(fā)：基于病毒蛋白或基因片段開發(fā)高靈敏度的病原體檢測(cè)設(shè)備。

3.病毒資源利用：研究朊病毒等非致病性病毒在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

（四）國(guó)際合作與資源共享

1.建立全球病毒數(shù)據(jù)庫：整合各國(guó)病毒測(cè)序數(shù)據(jù)，推動(dòng)病毒遺傳變異的共享研究。

2.跨國(guó)聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目：通過國(guó)際合作加速疫苗和抗病毒藥物的快速響應(yīng)機(jī)制建設(shè)。

3.人才培養(yǎng)與交流：加強(qiáng)病毒學(xué)領(lǐng)域的教育和科研人員培訓(xùn)，促進(jìn)知識(shí)傳播與轉(zhuǎn)化。

一、病毒學(xué)研究概述

病毒學(xué)是生物學(xué)的一個(gè)重要分支，專門研究病毒的結(jié)構(gòu)、功能、分類、遺傳、變異、進(jìn)化、生態(tài)以及它們與宿主細(xì)胞相互作用的一門科學(xué)。病毒是一類沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)、體積極其微小、必須依賴宿主細(xì)胞才能完成生命周期的生物實(shí)體。它們主要由核酸（DNA或RNA）和蛋白質(zhì)外殼（衣殼）組成，有些病毒還包被著脂質(zhì)包膜。病毒學(xué)研究不僅對(duì)于理解傳染病的發(fā)病機(jī)制、預(yù)防和治療至關(guān)重要，而且在生物技術(shù)、基因工程、免疫學(xué)等領(lǐng)域也扮演著關(guān)鍵角色。隨著科技的發(fā)展，病毒學(xué)的研究手段不斷進(jìn)步，研究范疇也在不斷拓寬，為人類認(rèn)識(shí)生命、保障健康提供了強(qiáng)有力的工具。

二、病毒學(xué)研究現(xiàn)狀

（一）病毒基因組測(cè)序與解析

1.高通量測(cè)序技術(shù)：當(dāng)前主流的二代測(cè)序（NGS）平臺(tái)，如Illumina系列，能夠以極高的通量并行測(cè)序，成本效益高，適合全基因組測(cè)序和重測(cè)序。例如，單個(gè)測(cè)序反應(yīng)可產(chǎn)生數(shù)十億個(gè)短的序列讀長(zhǎng)，有助于繪制復(fù)雜的病毒基因組或追蹤快速變異的病毒種群。三代測(cè)序技術(shù)（如PacBioSMRTbell?、OxfordNanoporeTechnologiesMinION）則提供更長(zhǎng)的讀長(zhǎng)，能夠一次性讀取整個(gè)病毒基因組，這對(duì)于組裝大型病毒基因組、檢測(cè)基因組結(jié)構(gòu)變異（如嵌合體、重復(fù)序列）以及直接讀取RNA序列（直接RNA測(cè)序，DRS）非常有優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際操作中，樣本制備包括DNA/RNA提取、文庫構(gòu)建（如末端修復(fù)、加A尾、接頭連接）、擴(kuò)增和測(cè)序等步驟。數(shù)據(jù)分析則涉及序列質(zhì)量控制、宿主污染過濾、基因組組裝、序列比對(duì)和變異檢測(cè)等。

2.實(shí)時(shí)病毒變異監(jiān)測(cè)：對(duì)于像流感病毒、新冠病毒（SARS-CoV-2）等易變異病毒，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其變異對(duì)于公共衛(wèi)生策略制定至關(guān)重要。這通常通過高頻次采集臨床樣本，利用NGS或數(shù)字PCR（dPCR）等技術(shù)快速鑒定新的突變位點(diǎn)。例如，在新冠疫情期間，全球多家實(shí)驗(yàn)室通過每周測(cè)序數(shù)千個(gè)新感染病例，追蹤如Delta、Omicron等變異株的傳播和特性變化，為疫苗更新和防疫措施提供科學(xué)依據(jù)。監(jiān)測(cè)流程包括：樣本采集與運(yùn)輸、RNA提取、反轉(zhuǎn)錄（如果是RNA病毒）、PCR擴(kuò)增目標(biāo)區(qū)域、測(cè)序以及生物信息學(xué)分析（變異注釋、進(jìn)化樹構(gòu)建）。

3.宏基因組學(xué)分析：病毒宏基因組學(xué)旨在從環(huán)境樣本（如廢水、土壤、空氣、臨床樣本混合物）中直接檢測(cè)和鑒定未培養(yǎng)的病毒。這一領(lǐng)域得益于高通量測(cè)序和生物信息學(xué)的發(fā)展。例如，通過在污水處理廠（WWTP）中開展宏基因組學(xué)研究，可以監(jiān)測(cè)社區(qū)中流行的人畜共患病病毒（如諾如病毒、輪狀病毒、細(xì)小病毒B19）、腸道病毒以及潛在的病原體，為早期預(yù)警和疫情溯源提供數(shù)據(jù)支持。研究步驟包括：樣本采集與保存、核酸提?。ㄍǔＰ枰行コ拗骱怂幔缡褂锰囟ㄔ噭┖谢虼胖楦患《绢w粒）、文庫構(gòu)建和測(cè)序，最后通過特定的生物信息學(xué)流程（如病毒富集、序列篩選、基因識(shí)別、物種注釋）來分析病毒群落結(jié)構(gòu)。

（二）病毒致病機(jī)制研究

1.病毒入侵機(jī)制：病毒如何識(shí)別并進(jìn)入宿主細(xì)胞是研究的關(guān)鍵起點(diǎn)。冷凍電鏡（Cryo-EM）技術(shù)能夠解析病毒包膜蛋白（如冠狀病毒的Spike蛋白、流感病毒的HA蛋白）與宿主細(xì)胞受體（如人血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2，ACE2）的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，揭示結(jié)合口袋的精確細(xì)節(jié)?；谶@些結(jié)構(gòu)，可以通過計(jì)算生物學(xué)方法（如分子動(dòng)力學(xué)模擬、結(jié)合自由能計(jì)算）預(yù)測(cè)和驗(yàn)證潛在的抑制劑或改造策略。此外，細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)如共聚焦顯微鏡、活細(xì)胞成像等，可以實(shí)時(shí)追蹤病毒粒子在細(xì)胞表面的吸附、內(nèi)吞以及進(jìn)入細(xì)胞后的運(yùn)輸過程。例如，研究SARS-CoV-2進(jìn)入細(xì)胞的過程，需要結(jié)合ACE2表達(dá)細(xì)胞系、病毒樣顆粒（VLPs）、熒光標(biāo)記技術(shù)來觀察和量化病毒-細(xì)胞相互作用。

2.病毒生命周期調(diào)控：病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)完成增殖的過程涉及多個(gè)復(fù)雜步驟，包括解旋、轉(zhuǎn)錄、翻譯、組裝和釋放。CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)為研究這些步驟提供了強(qiáng)大工具。研究人員可以設(shè)計(jì)向?qū)NA（gRNA）靶向病毒基因組中的特定基因（如復(fù)制酶、衣殼蛋白基因），通過敲低（knockdown）或敲除（knockout）來研究該基因在病毒生命周期中的作用。例如，通過構(gòu)建一系列缺失或點(diǎn)突變的病毒基因，然后轉(zhuǎn)染細(xì)胞并評(píng)估其復(fù)制能力、產(chǎn)毒量或免疫原性，可以鑒定出病毒復(fù)制所必需的關(guān)鍵基因和功能域。蛋白質(zhì)相互作用研究（如酵母雙雜交、Co-IP-MassSpec）則有助于解析病毒蛋白與宿主細(xì)胞蛋白的相互作用網(wǎng)絡(luò)，揭示病毒如何劫持宿主機(jī)制。

3.免疫逃逸機(jī)制：病毒為了持續(xù)感染宿主，常常進(jìn)化出逃避宿主免疫系統(tǒng)的策略。研究這些機(jī)制有助于開發(fā)更持久的疫苗和免疫療法。例如，流感病毒通過不斷發(fā)生抗原漂移（抗原突變）和抗原轉(zhuǎn)換（基因重配）來逃避免疫識(shí)別；HIV病毒則利用其高度變性的包膜蛋白和有效的包膜糖基化屏蔽來逃避免疫監(jiān)視。研究方法包括：分析病毒序列變異與宿主血清抗體反應(yīng)性的關(guān)系；利用細(xì)胞模型和動(dòng)物模型研究病毒變異對(duì)免疫應(yīng)答的影響；開發(fā)能夠識(shí)別病毒變異逃逸株的廣譜性抗體或疫苗候選物。例如，通過將病毒關(guān)鍵抗原進(jìn)行定點(diǎn)突變，篩選出能夠抵抗宿主血清中和能力的變異株，可以明確哪些位點(diǎn)突變導(dǎo)致了免疫逃逸。

（三）病毒防治技術(shù)

1.疫苗研發(fā)：疫苗是預(yù)防病毒感染最有效的手段。近年來，隨著新技術(shù)的發(fā)展，疫苗研發(fā)速度和效率顯著提高。mRNA疫苗利用體外合成的mRNA編碼病毒抗原（如Spike蛋白），在宿主細(xì)胞內(nèi)瞬時(shí)表達(dá)抗原，誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。其優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)周期短、易于改造（如針對(duì)新變異株），且無病毒感染風(fēng)險(xiǎn)。病毒載體疫苗則利用經(jīng)過基因改造、失去致病性的病毒（如腺病毒、痘病毒）作為載體，攜帶病毒抗原基因進(jìn)入宿主細(xì)胞表達(dá)抗原。這類疫苗能激發(fā)較強(qiáng)的細(xì)胞免疫和體液免疫。其他新型疫苗技術(shù)還包括核酸疫苗（DNA疫苗）、蛋白亞單位疫苗（純化抗原）、病毒樣顆粒（VLPs）疫苗等。疫苗研發(fā)流程通常包括：抗原發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)、載體或mRNA構(gòu)建、動(dòng)物模型評(píng)估免疫原性和安全性、臨床試驗(yàn)（I、II、III期，評(píng)估免疫效果、劑量、副作用）以及上市后的監(jiān)測(cè)。

2.抗病毒藥物：抗病毒藥物旨在抑制病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程。小分子藥物通常是靶向病毒特有的酶（如逆轉(zhuǎn)錄酶、聚合酶、蛋白酶）或宿主細(xì)胞受體結(jié)合位點(diǎn)的抑制劑。例如，奈瑪特韋/利托那韋（Paxlovid）組合通過抑制新冠病毒的3CL蛋白酶來阻斷病毒多聚蛋白切割，從而抑制病毒復(fù)制。抗體藥物則利用工程化的人源化抗體或單克隆抗體來中和病毒（阻止其感染細(xì)胞）或靶向病毒關(guān)鍵蛋白。例如，一些抗新冠病毒單克隆抗體被批準(zhǔn)用于治療高風(fēng)險(xiǎn)感染者，以降低重癥和死亡率。抗病毒藥物的研發(fā)需要通過體外病毒抑制實(shí)驗(yàn)（如HIV抑制試驗(yàn)、流感病毒抑制試驗(yàn)）篩選化合物庫，進(jìn)行結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系（SAR）研究，優(yōu)化藥物分子，并通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物模型及臨床試驗(yàn)驗(yàn)證其療效和安全性。

3.病毒檢測(cè)技術(shù)：快速、準(zhǔn)確的病毒檢測(cè)對(duì)于傳染病診斷、隔離管理和疫情溯源至關(guān)重要。核酸檢測(cè)技術(shù)（如PCR）是目前靈敏度最高、特異性最強(qiáng)的技術(shù)之一，能夠檢測(cè)病毒基因組核酸，靈敏度高（可檢測(cè)到極低病毒載量），但操作相對(duì)復(fù)雜。數(shù)字PCR（dPCR）技術(shù)則能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量，更適合病毒載量的精確測(cè)量?？乖瓩z測(cè)則基于檢測(cè)樣本中病毒表達(dá)的蛋白質(zhì)，具有操作簡(jiǎn)單、速度快（如15-30分鐘出結(jié)果）的優(yōu)點(diǎn)，適用于快速篩查，但其靈敏度通常低于核酸檢測(cè)。側(cè)向?qū)游觯↙ateralFlowAssay,LFA）是一種膠體金標(biāo)記的快速檢測(cè)方法，常被用于開發(fā)成試劑盒形式的即時(shí)檢測(cè)（Point-of-CareTesting,POCT）設(shè)備，無需復(fù)雜儀器，適合基層和現(xiàn)場(chǎng)使用?？贵w檢測(cè)用于檢測(cè)宿主體內(nèi)是否已產(chǎn)生針對(duì)病毒的免疫應(yīng)答，分為IgM和IgG抗體檢測(cè)，有助于判斷感染狀態(tài)和既往感染情況。選擇何種檢測(cè)技術(shù)取決于檢測(cè)目的（診斷、篩查、溯源）、樣本類型、所需靈敏度和特異性、以及成本和時(shí)間要求。

三、病毒學(xué)研究發(fā)展規(guī)劃

（一）前沿技術(shù)拓展

1.單細(xì)胞病毒學(xué)：傳統(tǒng)的病毒學(xué)方法通常研究細(xì)胞群體平均水平的反應(yīng)，而單細(xì)胞測(cè)序和成像技術(shù)（如單細(xì)胞RNA測(cè)序scRNA-seq、單細(xì)胞表型分選、高分辨率光/電鏡成像）能夠揭示病毒感染在單個(gè)細(xì)胞層面的異質(zhì)性和復(fù)雜性。例如，通過scRNA-seq可以分析病毒感染后不同細(xì)胞亞群（如免疫細(xì)胞、受感染細(xì)胞）的轉(zhuǎn)錄組變化，識(shí)別抗病毒或促病毒復(fù)制的關(guān)鍵細(xì)胞類型和信號(hào)通路。研究步驟可能包括：?jiǎn)渭?xì)胞分離、單細(xì)胞RNA提取、擴(kuò)增測(cè)序、數(shù)據(jù)質(zhì)控、降維聚類分析、差異基因表達(dá)分析以及細(xì)胞間相互作用分析。

2.人工智能輔助研究：AI和機(jī)器學(xué)習(xí)算法在病毒學(xué)研究中展現(xiàn)出巨大潛力。例如，可以利用深度學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)病毒基因的功能、新發(fā)病毒的致病性、藥物靶點(diǎn)、疫苗抗原表位；通過分析海量測(cè)序數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別病毒變異、進(jìn)化分支和傳播模式；開發(fā)智能算法輔助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)。具體應(yīng)用包括：基于序列特征的病毒分類和鑒定系統(tǒng)、預(yù)測(cè)病毒與受體結(jié)合的模型、設(shè)計(jì)抗病毒藥物分子的虛擬篩選平臺(tái)等。

3.基因編輯技術(shù)優(yōu)化：除了CRISPR-Cas9，其他基因編輯工具如堿基編輯器（BaseEditors）和引導(dǎo)編輯器（PrimeEditors）能夠更精確地修改DNA堿基，減少脫靶效應(yīng)，這對(duì)于研究病毒基因的功能、改造病毒載體以提高安全性或效率至關(guān)重要。例如，可以利用堿基編輯器精確改變病毒衣殼蛋白上的關(guān)鍵氨基酸，以使其逃避免疫識(shí)別或提高組織嗜性。開發(fā)新型靶向系統(tǒng)（如類CRISPR系統(tǒng)，利用其他核酸酶或效應(yīng)蛋白）以拓展基因編輯在病毒研究中的應(yīng)用范圍。

（二）交叉學(xué)科融合

1.病毒-宿主互作研究：病毒感染是一個(gè)復(fù)雜的病毒與宿主細(xì)胞分子層面的相互作用過程。未來的研究需要更系統(tǒng)地整合病毒學(xué)、免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等多學(xué)科方法。例如，結(jié)合高分辨率成像技術(shù)和單細(xì)胞分析，實(shí)時(shí)追蹤病毒在細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)過程以及宿主免疫細(xì)胞對(duì)病毒的應(yīng)答；利用計(jì)算模型模擬病毒感染引發(fā)的信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)變化和宿主免疫應(yīng)答的時(shí)空動(dòng)態(tài)。目標(biāo)是全面解析病毒感染如何觸發(fā)宿主反應(yīng)，以及宿主免疫應(yīng)答如何調(diào)控病毒復(fù)制和傳播。

2.病毒生態(tài)學(xué)：病毒是地球上數(shù)量最多、多樣性最豐富的生物類群，在自然生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色。病毒生態(tài)學(xué)研究病毒在不同環(huán)境（如土壤、水體、空氣、生物群落）中的分布、豐度、遺傳多樣性、生態(tài)功能以及環(huán)境因素對(duì)病毒的影響。這需要結(jié)合環(huán)境樣品采集、宏基因組測(cè)序、病毒追蹤技術(shù)（如通過環(huán)境DNA/RNA重建病毒傳播路徑）以及生態(tài)模型方法。研究病毒生態(tài)不僅有助于理解病毒病的自然起源和傳播規(guī)律，也可能揭示病毒在物質(zhì)循環(huán)、生物多樣性維持等方面