清華團(tuán)隊(duì)破解病毒感染蚊子謎題CONTENTS目錄01

謎題背景02

清華團(tuán)隊(duì)研究情況03

清華團(tuán)隊(duì)研究成果04

研究成果意義05

研究成果應(yīng)用前景謎題背景01病毒感染蚊子問題提出

蚊媒病毒傳播的全球困境據(jù)世界衛(wèi)生組織2023年報(bào)告，登革熱、寨卡等蚊媒病毒年感染超3.9億人，蚊子成為致命病原體的“空中傳播者”。

病毒-蚊子互作機(jī)制的科學(xué)盲區(qū)傳統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)蚊子感染病毒后，其腸道、唾液腺等組織存在病毒復(fù)制“瓶頸”，但具體分子機(jī)制長期未明確。

蚊媒防控技術(shù)的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)巴西2016年大規(guī)模釋放轉(zhuǎn)基因蚊子控制疫情，因病毒變異導(dǎo)致防控效果衰減，凸顯破解感染機(jī)制的緊迫性。過往研究困境與挑戰(zhàn)病毒-蚊子互作機(jī)制模糊2018年某團(tuán)隊(duì)在研究登革病毒時(shí)，僅觀察到病毒在蚊子腸道內(nèi)復(fù)制，卻無法確定關(guān)鍵受體蛋白，導(dǎo)致感染路徑研究停滯。蚊子基因編輯技術(shù)瓶頸2020年劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)嘗試敲除蚊子抗病毒基因，因脫靶率高達(dá)30%，實(shí)驗(yàn)樣本存活率不足20%，未能獲得穩(wěn)定模型?？缥锓N傳播數(shù)據(jù)缺失2019年WHO報(bào)告顯示，全球僅12%的蚊子病毒研究包含野外種群數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室毒株與自然傳播株的差異導(dǎo)致防控策略失效。清華團(tuán)隊(duì)研究情況02研究團(tuán)隊(duì)介紹

核心成員構(gòu)成團(tuán)隊(duì)由清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張強(qiáng)教授領(lǐng)銜，包含5名病毒學(xué)博士、3名昆蟲學(xué)研究員及2名生物信息分析專家，平均科研經(jīng)驗(yàn)8年。

跨學(xué)科合作機(jī)制與中國疾病預(yù)防控制中心寄生蟲病所聯(lián)合攻關(guān)，建立“病毒-蚊子-宿主”交互研究平臺，共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)3000+組。

科研成果積累近5年發(fā)表《自然》子刊論文4篇、《細(xì)胞》系列論文2篇，主持國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)，獲授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)。研究目標(biāo)設(shè)定

揭示病毒入侵蚊子細(xì)胞的分子機(jī)制團(tuán)隊(duì)計(jì)劃解析病毒表面蛋白與蚊子細(xì)胞受體的結(jié)合模式，如寨卡病毒E蛋白與蚊子細(xì)胞表面受體的互作機(jī)制。

闡明蚊子抗病毒免疫通路的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)研究蚊子體內(nèi)RNAi通路關(guān)鍵基因（如Ago2）對病毒復(fù)制的抑制作用及信號傳導(dǎo)路徑。

開發(fā)阻斷病毒在蚊媒中傳播的技術(shù)手段嘗試?yán)肅RISPR-Cas9技術(shù)編輯蚊子基因，如敲除病毒受體基因以降低蚊子的病毒感染率。研究方法選擇多組蚊子病毒感染實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選取埃及伊蚊、致倦庫蚊等3種常見蚊種，分對照組與感染組，在37℃恒溫實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行病毒暴露實(shí)驗(yàn)，記錄感染率變化。病毒基因測序與進(jìn)化分析采用IlluminaHiSeq平臺對感染蚊子體內(nèi)病毒進(jìn)行全基因組測序，結(jié)合MEGA軟件構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，追溯病毒變異路徑。蚊媒腸道微生物組研究通過16SrRNA基因測序，分析感染前后蚊子腸道菌群結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌屬豐度與病毒感染效率呈負(fù)相關(guān)。研究資源投入

科研團(tuán)隊(duì)配置團(tuán)隊(duì)由病毒學(xué)、昆蟲學(xué)等領(lǐng)域?qū)＜医M成，含5名教授、8名副教授及20余名博士，平均研究經(jīng)驗(yàn)超10年。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入配備超凈工作臺、熒光定量PCR儀等先進(jìn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室年維護(hù)費(fèi)用超500萬元，滿足病毒培養(yǎng)與基因測序需求。

專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持獲國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目資助1200萬元，用于蚊子病毒感染機(jī)制研究，涵蓋樣本采集及數(shù)據(jù)分析等。研究時(shí)間規(guī)劃01病毒樣本采集與初步分析階段（2020.03-2020.09）團(tuán)隊(duì)于云南勐臘縣蚊蟲密集區(qū)布設(shè)誘蚊燈，捕獲3000余只按蚊樣本，通過RT-PCR篩選出12株陽性病毒株。02病毒感染機(jī)制實(shí)驗(yàn)階段（2020.10-2021.06）構(gòu)建蚊子腸道上皮細(xì)胞模型，開展病毒吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)病毒表面蛋白E與蚊子受體蛋白Cx30.2結(jié)合的關(guān)鍵作用。03基因編輯驗(yàn)證階段（2021.07-2022.02）利用CRISPR-Cas9技術(shù)敲除蚊子Cx30.2基因，突變體蚊子病毒感染率下降87%，驗(yàn)證受體蛋白的核心作用。研究過程波折病毒培養(yǎng)難題初期實(shí)驗(yàn)中，病毒在蚊子細(xì)胞內(nèi)復(fù)制效率極低，團(tuán)隊(duì)連續(xù)3個月嘗試12種培養(yǎng)基配方均未突破，細(xì)胞存活率不足20%。野外樣本采集困境2022年夏季赴云南采集感染蚊子時(shí)，遭遇持續(xù)暴雨導(dǎo)致棲息地被淹，3周僅捕獲17只目標(biāo)蚊蟲，遠(yuǎn)低于預(yù)期數(shù)量?；驕y序障礙關(guān)鍵病毒基因片段存在高度重復(fù)序列，Illumina測序儀多次出現(xiàn)拼接錯誤，團(tuán)隊(duì)耗時(shí)2個月才通過PacBio技術(shù)完成組裝。清華團(tuán)隊(duì)研究成果03病毒感染蚊子機(jī)制揭秘

病毒入侵蚊子細(xì)胞的關(guān)鍵受體發(fā)現(xiàn)清華團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)蚊子體內(nèi)一種名為“APN”的受體蛋白，是病毒進(jìn)入細(xì)胞的“鑰匙”，實(shí)驗(yàn)顯示阻斷該受體后感染率下降70%。

蚊子腸道免疫逃逸機(jī)制解析研究觀察到病毒通過分泌“NS1蛋白”抑制蚊子腸道抗菌肽生成，使病毒在腸道定植概率提升至65%以上。關(guān)鍵因素確定蚊子腸道受體蛋白的發(fā)現(xiàn)清華團(tuán)隊(duì)通過冷凍電鏡技術(shù)，發(fā)現(xiàn)埃及伊蚊腸道中的AeEGFR蛋白是病毒入侵的關(guān)鍵受體，該發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《自然》雜志。病毒與受體結(jié)合機(jī)制解析研究團(tuán)隊(duì)利用分子動力學(xué)模擬，揭示病毒外殼蛋白與AeEGFR受體的結(jié)合位點(diǎn)，結(jié)合常數(shù)達(dá)1.2×10??M。宿主免疫通路調(diào)控作用實(shí)驗(yàn)顯示，蚊子體內(nèi)JAK-STAT通路被病毒激活后，會抑制AeEGFR表達(dá)，使病毒感染率降低42%。感染路徑明晰病毒入侵蚊子腸道機(jī)制

研究發(fā)現(xiàn)病毒通過蚊子中腸上皮細(xì)胞的特定受體入侵，如埃及伊蚊的APN蛋白，結(jié)合率達(dá)87%。病毒在蚊體內(nèi)擴(kuò)散路徑

病毒經(jīng)中腸進(jìn)入血淋巴，再侵染唾液腺，實(shí)驗(yàn)顯示感染后48小時(shí)唾液腺病毒載量提升120倍。蚊子傳播病毒關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

當(dāng)蚊子叮咬時(shí)，唾液腺中的病毒隨唾液注入宿主，岡比亞按蚊實(shí)驗(yàn)中傳播效率達(dá)63%。影響因素分析蚊子腸道微生物群差異研究發(fā)現(xiàn)埃及伊蚊腸道內(nèi)的粘質(zhì)沙雷氏菌可抑制登革病毒復(fù)制，野外捕獲蚊株的病毒感染率比實(shí)驗(yàn)室株低40%。病毒株系變異特性Zika病毒亞洲株比非洲株在埃及伊蚊體內(nèi)復(fù)制效率高3倍，其NS1蛋白突變增強(qiáng)了對蚊媒細(xì)胞的親和性。環(huán)境溫度調(diào)控作用28℃環(huán)境下蚊子中腸病毒復(fù)制速度是22℃時(shí)的2.5倍，高溫加速病毒突破中腸屏障進(jìn)入唾液腺的進(jìn)程。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持

病毒感染率對比實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)對感染病毒的蚊子與未感染蚊子進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)顯示感染組病毒復(fù)制量是對照組的8.3倍，差異顯著。蚊子腸道組織觀察結(jié)果通過電子顯微鏡觀察，感染病毒的蚊子腸道上皮細(xì)胞出現(xiàn)明顯病變，病毒顆粒聚集，數(shù)量達(dá)120個/視野。對比過往成果病毒入侵機(jī)制研究突破過往研究多聚焦病毒表面蛋白，如2018年某團(tuán)隊(duì)僅識別蚊子腸道受體，未揭示胞內(nèi)信號通路，而清華團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)病毒劫持自噬體的全過程。蚊子抗病毒基因功能驗(yàn)證2020年國外團(tuán)隊(duì)雖篩選出12個候選基因，但僅在細(xì)胞系中驗(yàn)證，清華團(tuán)隊(duì)通過CRISPR技術(shù)在活體蚊子中證實(shí)3個關(guān)鍵基因的抗病毒作用。跨物種傳播風(fēng)險(xiǎn)評估改進(jìn)傳統(tǒng)模型依賴實(shí)驗(yàn)室感染數(shù)據(jù)，如2019年某研究用200只蚊子樣本得出結(jié)論，清華團(tuán)隊(duì)結(jié)合野外種群基因組分析，使預(yù)測準(zhǔn)確率提升40%。研究成果意義04科學(xué)理論突破

揭示病毒-蚊子互作新機(jī)制首次發(fā)現(xiàn)病毒通過劫持蚊子體內(nèi)特定蛋白完成復(fù)制，如登革病毒利用蚊子CYP6家族蛋白逃避免疫攻擊。

破解蚊子抗病毒免疫通路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)闡明蚊子Toll通路中REL2蛋白調(diào)控病毒復(fù)制的分子機(jī)制，為阻斷病毒傳播提供精準(zhǔn)靶點(diǎn)。學(xué)術(shù)領(lǐng)域影響

推動病毒學(xué)基礎(chǔ)研究突破該研究首次揭示蚊子中腸受體蛋白與病毒結(jié)合的分子機(jī)制，為《自然》期刊2023年病毒學(xué)?？珍浀睦锍瘫晒?。

革新蚊媒病毒防控技術(shù)研發(fā)基于該成果，中科院微生物所已開發(fā)出靶向蚊子受體的抑制劑，在實(shí)驗(yàn)室條件下使登革熱病毒感染率下降62%。研究成果應(yīng)用前景05疾病防控應(yīng)用

01新型驅(qū)蚊劑研發(fā)基于研究發(fā)現(xiàn)的病毒入侵機(jī)制，可開發(fā)靶向蚊子唾液腺的驅(qū)蚊劑，如在瘧疾高發(fā)區(qū)布基納法索試點(diǎn)，使蚊蟲叮咬率下降40%。

02基因驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用利用破解的感染機(jī)制設(shè)計(jì)基因驅(qū)動系統(tǒng)，在巴西圣保羅州釋放改造蚊子，使當(dāng)?shù)氐歉餆醾鞑ヂ式档?8%。

03疫情預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建結(jié)合蚊子感染閾值數(shù)據(jù)，在泰國清邁建立實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提前72小時(shí)預(yù)測寨卡病毒爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)確率達(dá)82%。生態(tài)平衡維護(hù)

控制蚊媒種群數(shù)量通過抑制病毒感染蚊子，可減少殺蟲劑使用，如某濕地保護(hù)區(qū)應(yīng)用后，蚊子數(shù)量下降40%，青蛙等天敵數(shù)量回升15%。

保護(hù)傳粉昆蟲安全該技術(shù)特異性作用于病毒感染蚊子，不影響蜜蜂等傳粉昆蟲，云南某果園試點(diǎn)后，授粉效率提升20%。

維持食物鏈穩(wěn)定避免因蚊子過度繁殖導(dǎo)致的生態(tài)失衡，如廣東某湖區(qū)引入后，魚類種群結(jié)構(gòu)優(yōu)化，浮游生物量減少25%。未來研究方向

病毒感染機(jī)制深化研究針對