清华团队破解百年谜题 揭示蚊虫病毒感染机制 为蚊媒传染病防控开辟新路径

长期以来,登革热、寨卡等热带传染病以及乙型脑炎等疾病全球多地反复流行,蚊媒传播是其中的重要环节。公共卫生实践早已发现,不同蚊种与特定病毒之间存在高度“配对”关系:伊蚊更易传播登革热、寨卡等,库蚊则与脑炎类病毒传播关系更为密切。然而,“病毒如何在蚊子体内存活、扩散并最终实现传播”,尤其是决定蚊种差异的关键分子基础,百余年来始终缺乏清晰解释。自1901年沃尔特·里德等人证实蚊子传播黄热病以来,对应的研究不断推进,但蚊媒疾病负担仍对全球公共卫生安全构成现实挑战。问题在于,传统观点多将病毒在蚊体内的传播理解为“病毒颗粒进入—复制—扩散—再传播”的线性过程,但真正承担“携带与扩散”功能的介质是什么、蚊子为何能长期无症状携带病毒,始终缺少关键证据。程功团队在开展蚊媒病毒相关实验时,注意到一个常被忽视却可能决定结果的生理事实:埃及伊蚊、白纹伊蚊、致倦库蚊等主要传播媒介的血淋巴环境呈酸性,pH约为5.9至6.1。此外,蚊媒黄病毒等在pH低于6.5时,病毒颗粒会较快失去活性。酸性血腔与“高载量携带病毒”之间的矛盾提示:蚊体内未必适合病毒颗粒以常规形态长期存在,病毒可能依赖另一种方式实现存活与扩散。围绕这个矛盾,研究团队通过多轮实验逐步提出并验证:蚊子体内真正发挥传播载体作用的,并非主要是游离病毒颗粒,而是蚊子自身产生的细胞外囊泡。细胞外囊泡可将病毒的感染性物质包裹其中,形成相对隔离的“保护层”,从而避免酸性环境对病毒颗粒的直接破坏,实现病毒在蚊体内的稳定留存与扩散。这一机制也为“蚊子携带病毒却不出现明显症状”提供了更合理的解释:蚊子并非简单被动携带者,而是通过自身细胞过程,为病毒提供了特定的保存与运输路径。厘清“载体”之后,新的关键问题随之而来:病毒感染性物质如何被选择性装入细胞外囊泡?不同蚊种为何对不同病毒呈现差异性易感?为此,团队开展大规模筛选,利用RNA干扰等手段对细胞外囊泡相关蛋白进行系统排查,最终锁定含缬酪肽蛋白VCP这一关键宿主因子。研究继续指出,VCP与病毒衣壳蛋白之间的相互作用并非泛化结合,而是由VCP上的两个关键氨基酸位点介导;不同蚊种在这些位点上的差异,构成决定其对特定病毒“许可”或“限制”的分子开关。也就是说,蚊媒病毒传播的种属特异性不仅与生态接触机会相关,更有明确的分子识别与装载机制作为基础支撑。该发现的影响首先体现在科学认知层面:它将“蚊种—病毒匹配”的解释从经验描述推进到可验证、可干预的分子机制框架,为理解蚊媒病毒的严格种属特异性与地理分布格局提供了直接证据。其次体现在公共卫生层面:防控工作中长期存在的一个疑问是,某些热带蚊媒病毒为何在部分地区难以形成稳定传播链条。研究提示,除气候、蚊密度、人群流动等因素外,媒介蚊关键宿主因子的差异可能在传播链条“能否闭合”上形成门槛,从而为“为何某些地区蚊虫不易传播特定病毒”等问题提供更清晰的解释。对策层面上,这一机制指向更精准的防控思路。过去阻断蚊媒传播多依赖环境治理、杀虫、个人防护与疫苗等手段,但在一些地区,蚊虫抗药性上升、治理成本增加、传播季节延长等情况不断出现。若能围绕VCP等关键宿主因子及其与病毒衣壳蛋白的互作过程开展靶向干预,有望在不依赖大范围化学杀虫的前提下,从蚊体内传播环节限制病毒扩散。这类思路也有助于探索更可持续、对生态影响更可控的综合防控路径。当然,从机制发现走向可应用技术,仍需在安全性、可行性、可规模化以及生态影响评估诸上开展更充分的研究与审慎验证。前景上看,相关成果不仅为登革热、乙型脑炎等蚊媒病毒性疾病防控提供新的思路与工具,也为媒介生物学与病毒学交叉研究打开新的方向:一方面,可进一步比较不同蚊种、不同病毒“囊泡装载—运输—释放”链条中的差异,绘制更完整的蚊媒病毒传播分子图谱;另一上,可将该机制与气候变化、城市化进程、跨境流动等宏观因素结合,提升对未来传播风险的预测能力,为分区分类、因地制宜的公共卫生策略提供更坚实的科学依据。

这项源自中国实验室的原创研究,回应了基础科学领域长期悬而未决的问题,也把机制研究与公共卫生需求更紧密地衔接起来。随着气候变化推动病媒生物分布扩张,该成果为应对新发突发传染病提供了重要的科学储备,也表明了中国科学家在重大公共卫生议题上的国际贡献。