专家点评Nature | 程功团队揭示蚊媒病毒感染蚊虫的分子密码

点评 | 康乐（中国科学院动物研究所）、高福（中国科学院微生物研究所）、王健伟（中国疾病预防控制中心）

自1901年沃尔特·里德（Walter Reed）团队证明蚊虫可携带传播黄热病 以来 ，人类逐渐认识到近百种人类病毒可借助蚊虫在自然界中传播流行。尽管蚊媒病毒的发现与研究已有百余年历史，“蚊虫如何感染并传播病毒”这一核心科学问题，却始终缺乏明确科学解释。

全世界已知存在3500多种蚊虫，但是仅有不到百种蚊虫可以感染传播登革热、寨卡热、基孔肯亚热、乙型脑炎、疟疾等人类烈性传染病。目前，蚊媒传染病在全球范围内持续流行，每年导致数十亿人感染、数十万人死亡，已成为威胁人类健康的重要公共卫生问题。能传播人类疾病的蚊虫主要分为三类，分别是伊蚊 ( Aedes ) 、库蚊 ( Culex ) 和按蚊 ( Anopheles )。按蚊是多种疟疾的主要传播媒介，但是按蚊对蚊媒病毒普遍不易感，不能传播这些蚊媒病毒；伊蚊分布在热带和亚热带地区，是登革热、寨卡热、基孔肯亚热等热带传染病的主要传播媒介；而库蚊适应性强、在全球分布非常广泛，可以分布在热带、温带甚至亚寒带，是乙型脑炎病毒及西尼罗病毒等脑炎类病毒的主要传播媒介(图1)。

图1: 蚊虫与病原体之间存在感染特异性

库蚊在北方地区分布非常广泛，但是库蚊并不能有效感染并传播登革热、寨卡热等热带传染病。导致这些疾病仅能够在热带、亚热带地区传播流行。“为什么北方蚊虫(库蚊)不能传播热带蚊媒病毒(如：登革热等) ？”是困扰世界近百年的核心公共卫生问题。聚焦这个核心公共卫生问题，有两个基本科学问题有待阐明：1、蚊媒病毒感染蚊虫的生物学基础是什么， 能 决定蚊虫携带传播病毒能力的核心因素是什么？2、为什么不同种类蚊虫携带传播不同蚊媒病毒？“蚊虫-病毒”之间感染特异性的生物学基础是什么？只有回答这两个科学问题，才能彻底阐明“为什么热带流行的蚊媒传染病不能在北方地区传播流行？”这个问题背后的生物学原理。

2026年2月4日，清华大学基础医学院程功教授团队在Nature杂志以研究长文（Research Article）形式在线发表了题为Mosquito-capsid interactions contribute to flavivirus vector specificity（ 蚊虫与黄病毒衣壳蛋白的相互作用决定病毒感染蚊虫的特异性 ）的研究论文，对上述关键科学问题给出了系统性解答。

该研究发现，埃及伊蚊、白纹伊蚊、致倦库蚊等主要病媒蚊的血淋巴呈酸性环境(pH 5.9-6.1)。而登革病毒等蚊媒病毒的囊膜蛋白在pH<6.5的情况下会发生不可逆的结构变化，进入脱衣壳(Uncoating)的状态，从而使病毒颗粒彻底失活。这一发现从物理学层面否定了“成熟病毒颗粒在蚊虫血淋巴中自由扩散”的传统假设，提示蚊媒病毒必须通过一种不依赖传统病毒颗粒的非经典感染形式进行感染扩散，才能在蚊虫体内建立系统性感染。在随后的研究中，发现登革病毒等蚊媒病毒是以感染性细胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）的形式在酸性血淋巴环境中进行扩散传播。蚊虫细胞外囊泡的一种蛋白因子VCP可以直接结合病毒的衣壳蛋白 (Capsid)，从而将病毒的感染性物质—核衣壳 (Nucleocapsid) 定向分选到细胞外囊泡中，形成感染性细胞外囊泡。因此，该研究全面阐明了蚊媒病毒感染蚊虫的生物学基础：感染性细胞外囊泡，而不是传统病毒颗粒，携带病毒遗传物质在酸性血淋巴环境中感染扩散(图2)。

图2. 蚊媒病毒通过感染性细胞外囊泡的形式在蚊虫体内系统性扩散感染

自然条件下，不同的蚊媒病毒由特定的蚊虫传播，这种感染的种属特异性是决定蚊媒传染病流行区域及流行规模的决定性因素，但是这一感染特异性的分子机制却未被阐明。前期研究结果显示，感染性细胞外囊泡是病毒感染蚊虫的生物学基础。其中，蚊虫细胞外囊泡因子VCP通过直接与病毒Capsid衣壳蛋白互作将病毒感染性物质分选进入细胞外囊泡，形成感染性细胞外囊泡 ， 并实现在蚊虫体内扩散。因此，研究人员提出科学假设：不同蚊虫VCP蛋白与不同病毒衣壳蛋白的结合特异性是否是决定蚊虫与病毒之间感染特异性的生物学基础？

通过多种生化实验，研究人员发现不同蚊虫的VCP蛋白与蚊媒病毒的Capsid衣壳蛋白结合能力有着明显差异，且“蚊虫VCP蛋白-病毒衣壳蛋白”的结合特异性与“蚊虫-病毒”感染特异性存在高度一致的对应关系。研究人员进一步通过生物信息预测与实验筛选验证相结合，锁定了蚊虫VCP蛋白与病毒Capsid衣壳蛋白相互作用的两个关键氨基酸位点。进一步实验证明，不同蚊虫的VCP蛋白两个氨基酸位点的差异是病毒Capsid衣壳蛋白与蚊虫VCP蛋白结合强弱的关键因素，是决定不同蚊虫对不同病毒易感性的关键分子开关（图3）。

图3. 蚊虫VCP与病毒衣壳蛋白Capsid的相互作用决定病毒感染蚊虫的特异性

总体而言，该研究从分子层面重新定义了病毒在蚊虫体内的感染与传播方式。蚊媒病毒的传播能力并非仅由病毒本身决定，而是取决于病毒与媒介蚊虫关键宿主因子的精细匹配关系。在蚊虫体内，黄病毒不再以经典病毒颗粒作为主要感染单元，而是通过VCP介导的感染性细胞外囊泡的途径完成系统性感染。此外，该研究揭示蚊虫在病毒传播过程中并非被动载体，而是通过特定分子机制对病毒进行“许可”或“限制”，从而塑造蚊媒病毒严格的种属特异性与地理分布格局。这一认识为理解“为什么热带流行的蚊媒传染病不能在北方地区传播流行？”等长期困扰公共卫生领域的问题，提供了直接而清晰的分子解释。

清华大学基础医学院程功教授为论文的通讯作者，清华大学基础医学院2025届已毕业博士生牛季琛、深圳湾实验室马军研究员和清华大学基础医学院朱毅斌副研究员为本文的共同第一作者。美国康涅狄格大学医学院王朋华教授、清华大学基础医学院向烨教授、清华大学药学院尹航教授、张莹副研究员、军事医学科学院李春晓研究员、中国疾控中心传染病所刘起勇研究员、深圳湾实验室传染病所刘建英研究员、张櫶文副研究员和湖北中医药大学刘龙副教授为本论文合作者。

专家点评

康乐（中国科学院动物研究所）

蚊虫、蜱虫、白蛉等多种节肢动物在自然界中广泛分布，可携带并传播数百种人类及动物病毒，对全球公共卫生安全构成长期而严峻的威胁。其中，蚊虫因其种群数量庞大、分布范围广及传播效率高，成为多种重要人类病毒的主要自然传播媒介。埃及伊蚊和白纹伊蚊偏嗜人血，是登革病毒、寨卡病毒和黄热病毒等烈性病原体的高效传播者，每年导致全球数亿人感染；而致倦库蚊、淡色库蚊及三带喙库蚊等蚊种，则可携带并传播西尼罗病毒、日本乙型脑炎病毒以及东部或西部马脑炎病毒，感染后常引发严重中枢神经系统疾病，具有较高病死率。

然而，一个长期困扰该领域的重要现象是：蚊媒病毒的地理分布并非由国界所限定，而是呈现出高度的区域特异性。这种特异性在很大程度上取决于不同种类蚊虫的生态分布及其对病毒的适配能力。例如，登革病毒和寨卡病毒等热带蚊媒病毒几乎无法在温带地区建立稳定传播循环，其原因并不仅仅是气候寒冷，更与当地蚊虫种类以库蚊为主密切相关——库蚊在自然条件下难以携带并传播这些热带流行的蚊媒病毒。

这一现象引出了一个长期悬而未决的核心科学问题：不同蚊种之间对蚊媒病毒高度严格的传播特异性是如何形成的？是否在某些蚊虫体内存在能够决定特定病毒感染能力的分子机制，从而限制病毒跨蚊种传播？这些关键问题的缺失，严重制约了我们对蚊媒病毒跨区域、跨种传播风险的科学预测能力。

近期，清华大学基础医学院程功教授团队在《自然》杂志发表研究成果，对上述问题给出了系统性解答。研究首先指出，蚊虫血腔本身并非一个适合黄病毒经典感染的环境。血腔呈弱酸性，而黄病毒囊膜蛋白在该pH条件下会发生不可逆构象变化并迅速失活。这一生理特征意味着，病毒若以传统、有囊膜的病毒颗粒形式存在，难以在蚊虫体内建立系统性感染。因此，蚊虫事实上为病毒设置了一道天然的“生理屏障”，只有能够绕过这一屏障的病毒，才具备进一步扩散的可能。在此基础上，该研究揭示了感染性细胞外囊泡（EVs）是黄病毒在蚊虫体内实现系统扩散的主要载体，而这一过程并非病毒自主完成，而是受到蚊虫宿主因子的严格调控。这意味着，对许多北方或非典型媒介蚊虫而言，即便病毒成功进入体内，其分子环境也并不支持病毒被有效包装、扩散和维持感染性，从而在系统性感染阶段被“拦截”。因此，“北方蚊子（库蚊）不传热带流行的病毒”并非仅是生态或气候的结果，而是蚊虫在长期进化过程中形成的一种内在分子选择性。病毒传播能力并不是病毒单方面的属性，而是病毒与蚊虫宿主因子精细匹配的结果。

该研究从媒介昆虫学与经典病毒学交叉的视角出发，在分子层面揭示了这一选择性的本质，为理解蚊媒病毒 与病毒存在感染特异性 的 科学问题 提供了坚实的机制基础。

专家点评

高福（中国科学院微生物研究所）

蚊媒黄病毒（如登革病毒、寨卡病毒、乙型脑炎病毒等）每年导致全球数亿人感染、数十万人死亡，已被世界卫生组织列为急需关注的公共卫生威胁。登革热在过去四十年发病率激增30倍，2024年仅巴西前两个月的病例已超百万；寨卡病毒于2015年暴发导致数以千计的新生儿畸形。蚊媒病毒主要依靠蚊虫叮咬进行传播，病毒通过吸血进入蚊虫中肠，之后经血淋巴扩散至唾液腺，最终通过下次叮咬传播给新的宿主。蚊虫作为蚊媒传染病的关键宿主，病毒在蚊虫体内的感染形式及生物学基础尚不清楚。深入理解蚊媒病毒流行传播的生物学基础，将为阻断蚊媒传染病 传播流行 提供新的思路。

近期，清华大学基础医学院程功教授团队的一项研究发现了黄病毒在蚊虫中借助一种与在哺乳动物上完全不同的感染模式进行感染扩散。这项研究对蚊媒黄病毒感染范式奠定了全新的理论基础。长期以来，黄病毒在脊椎动物宿主中的感染机制被广泛研究，并形成了以“病毒颗粒—受体结合—内吞— 脱衣壳 ”为核心的经典模型。然而，这一模型被默认延伸至蚊虫宿主，却始终缺乏对蚊虫体内特殊生理环境的系统解释。该研究以严谨的实验逻辑表明，病毒在蚊虫体内并非简单复制人类宿主中的感染路径，而是采取了一种高度“宿主适配化”的策略 在蚊虫体内进行感染扩散 。

研究首先从病毒稳定性的基本物理化学性质出发：黄病毒包膜蛋白在弱酸条件下发生不可逆构象重排，这是病毒颗粒入侵宿主细胞的必须步骤。但是，研究发现蚊虫血淋巴是一个酸性环境，这种环境可直接灭活病毒颗粒，这个过程意味着蚊虫血淋巴这种酸性环境不能支持“成熟病毒颗粒在蚊虫体内自由扩散”的假设，提示病毒必须依赖一种非经典、非包膜蛋白驱动的感染形式才能完成系统性感染。在这一背景下，研究 发现 感染性细胞外囊泡（EVs）是黄病毒在蚊虫体内的主要传播单位。与传统病毒颗粒不同，EVs本质上属于宿主来源的膜结构，其生物物理性质使其能够稳定存在于蚊虫血腔环境中。这一发现不仅解释了病毒如何在不利环境中保持感染性，也从病毒学角度重新定义了“什么是蚊虫体内的有效感染单元”— 不是传统病毒颗粒，而是感染性细胞外囊泡 。随后，研究发现蚊虫细胞外囊泡因子VCP蛋白通过直接识别并结合病毒Capsid衣壳蛋白，将病毒核衣壳（Nucleocapsid）分选进入EVs，从而使其能够在血腔环境中保持感染性并完成体内传播。不同蚊种VCP蛋白与病毒衣壳蛋白之间结合能力的特异性，直接决定了病毒感染性物质是否能够被分选进入细胞外囊泡中，也决定感染性物质是否能在酸性血淋巴环境中进行感染与扩散。在蚊虫宿主中，黄病毒的感染不再以“病毒颗粒”为核心，而是以“宿主细胞外囊泡—病毒核衣壳复合体”为功能单元完成传播。这一机制从根本上拓展了病毒感染生物学的概念边界。它提示，在病毒的生命周期中，“感染性形式”并非恒定不变，而是可根据宿主环境发生结构层面的转换。对黄病毒而言，经典病毒颗粒可能主要服务于脊椎动物宿主之间的传播，而在蚊虫体内，则由EV介导的非经典形式承担系统性感染的功能。这种感染单位的宿主特异性切换，为理解病毒跨物种传播提供了新的病毒学框架。

总体而言，该研究不仅回答了黄病毒如何感染蚊虫这一未解的问题，更重要的是，它揭示了病毒感染并非单一、保守的生物学过程，而是一种高度依赖宿主环境的动态策略。通过引入EV作为核心感染载体，该工作促使我们重新思考病毒颗粒在不同宿主中的角色分工，也为未来从病毒结构与宿主适应角度设计传播阻断策略，提供了深刻而具有普适意义的 科学 启示。

专家点评

王健伟 （ 中国疾病预防控制中心 ）

近年来，蚊媒病毒性传染病在全球范围内呈持续加重态势，已成为威胁人类健康的重要公共卫生问题。目前，全球约80%的人口生活在蚊媒病毒潜在流行区域。已知的蚊媒病毒隶属于14个不同的病毒科，其中以黄病毒科、披膜病毒科以及布尼亚病毒科中的多种病毒最为常见。尤其是黄病毒科中的登革病毒、寨卡病毒、西尼罗病毒和日本乙型脑炎病毒，已在全球多个地区建立稳定传播循环，每年造成超过数亿例感染，并引发大量重症病例和死亡事件，对全球公共卫生体系构成长期而严峻的挑战。

尽管蚊媒病毒流行范围广、传播效率高，但是迄今为止多数蚊媒病毒仍缺乏安全、有效且可广泛应用的疫苗和特效抗病毒药物。因此，除了传统的疫苗和药物研发之外，深入解析蚊媒病毒在媒介昆虫中的感染与传播机制，识别决定病毒感染和扩增的关键蚊虫宿主因子，已成为研发蚊媒传染病新型防控策略的核心科学问题。

近期，清华大学基础医学院程功教授团队在该领域取得了重要进展。研究首先阐明蚊媒病毒感染蚊虫的核心机制。基于病毒感染蚊虫的生物学基础，研究者进一步发现决定蚊虫与病毒之间感染特异性的机制。蚊媒病毒的流行并非只取决于病毒是否进入蚊虫种群，而是取决于蚊虫是否具备支持病毒扩散的分子条件。这一认识改变了蚊媒病毒性传染病风险评估框架：即便病毒输入到新的地区，只有当地优势蚊种在关键分子通路上具备“适配性”，病毒才可能真正建立传播链。这为预测病毒跨区域扩散风险提供了更加精细和可操作的分子指标。

相较于传统的灭蚊策略，靶向蚊虫关键宿主因子的干预方式，更有可能在不显著扰动生态系统的前提下，实现对病毒传播的精准抑制。在本研究中，发现蚊虫VCP与病毒衣壳蛋白结合能力是决定感染性细胞外囊泡形成的关键因素。因此，可以 通 过制备蚊虫VCP突变的转基因蚊虫，抑制蚊虫携带传播病毒的能力，理论上可将蚊虫转变为“不易感病毒、但仍可在环境中广泛存在”的生物群体，从而在种群层面实现对病毒传播的阻断。这种策略上的转变，为蚊媒病毒的长期控制提供更加科学与可持续的路径。

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10100-x

制版人： 十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*排名不分先后）

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

近期直播推荐

点击主页推荐活动

关注更多最新活动！