50 scientists that inspire
为庆祝《Cell》创刊50周年，Cell Press（细胞出版社）推出“50位启迪未来的科学家”项目（50 Scientists that Inspire），聚焦全球范围内推动科学创新、突破学科边界、引领未来研究的发展的卓越学者。清华大学基础医学院教授程功因其在蚊媒病毒感染与传播机制的突出贡献，被评选为 “全球50位启迪未来的科学家”之一。
程功教授主要致力于蚊媒病毒感染传播机制与抗病毒免疫研究，其一系列工作取得了具有创新性和国际影响的研究成果， 促进了蚊媒病毒传染病知识概念体系的发展和完善，代表着我国在蚊媒病毒传染病这一生命医学热点领域的重要突破。推动相关研究成果应用于新型药物及疫苗研发，为新发突发虫媒传染病防控、公共卫生安全提供了重要技术支撑。程功教授以通讯作者在《自然》、《科学》和《细胞》等国际著名期刊发表论文及特邀综述100余篇，首次阐明寨卡病毒暴发机制、提出针对蚊媒病毒传染病的新型传播阻断策略，获得12项国家发明专利。曾获得教育部自然科学奖一等奖 (第一完成人)、北京市自然科学奖一等奖 (第一完成人)、中华医学科技奖二等奖 (第一完成人)、北京市先进科技工作者、科学探索奖、谈家桢生命科学创新奖、树兰医学青年奖、茅以升北京青年科技奖等奖励。主持新基石研究员、重点研发计划、国家杰出青年科学基金等项目。担任中国微生物学会常务理事、中国微生物学会微生物生物安全专业委员会主任委员、中国微生物学会病毒学专业委员会青委会主任委员、中国昆虫学会媒介昆虫与病原互作专委会主任委员等学术职务。
针对Cell Press的专访，程功教授分享了对蚊媒病毒研究前景的展望。
以下是Cell Press专访内容（依据专访原文翻译）
◆ 对于有志于投身科学领域职业的学生，您有何宝贵的建议或智慧分享吗？
在我的办公室墙上挂着一句座右铭：“悟道一以贯之”，它传达的意思是“追求真理，需坚持不懈”。科学研究的道路上充满各种不确定性，往往需要对复杂的自然现象进行长期的探索才能揭开谜底。因此，对于有志于科学的年轻学生而言，发现并追随自己真正感兴趣的科学领域、勇敢提出问题，并持之以恒地追求真理，是至关重要的。
◆ 对您来说，科学创新是什么样的？
对我而言，科学创新在于深入理解并揭示宿主、病毒与蚊虫在黄病毒（如登革热、寨卡病毒和西尼罗病毒）传播循环中复杂的相互作用机制。这些病毒可引发严重疾病，对公共卫生造成重大威胁，但目前尚缺乏安全有效的疫苗或治疗方法。
我的研究旨在深入解析黄病毒在自然界中感染传播的分子基础，并探索有效遏制其传播的新策略。我们已经发现了一些存在于宿主血液和蚊虫肠道微生物菌群的关键因素，这些因素显著影响蚊虫对病毒的获取能力。例如，我们发现共生菌如粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）和罗森博格菌（Rosenbergiella_YN46）在这一过程中发挥重要作用。此外，我们发现蚊媒黄病毒能够操纵宿主皮肤微生物菌群，产生吸引蚊虫的气味。我们还发现了一些关键的调控因素，包括蚊虫唾液蛋白等。这些蛋白在蚊虫吸血时被注入宿主皮肤，从而影响宿主的免疫反应，进而促进病毒的传播。我们的研究进一步揭示了寨卡病毒和登革病毒的适应性突变如何加速病毒在宿主与蚊虫之间的传播。这一发现为理解这些病毒的新发和再发提供了新的视角，同时为疾病防控开辟了新途径。基于这些研究成果，我们致力于开发创新性的蚊媒疾病防控策略，以期进一步提升公共健康水平。
◆ 在目前这个领域中，您最感兴趣的研究方向是什么？
我目前对探索共生微生物在黄病毒感染与传播中的作用产生浓厚兴趣，并期待通过调节这些微生物达到控制病毒传播的目标。
先前，我们观察到蚊媒黄病毒的感染影响皮肤微生物群释放的气味。具体而言，感染黄病毒的宿主皮肤微生物群会释放更高水平的苯乙酮，这种化合物的气味对于蚊虫具有强吸引力，导致蚊虫更倾向于叮咬病毒感染的宿主。也就是说，黄病毒通过影响宿主皮肤微生物菌群从而增加其传播概率。在宿主角度，通过补充富含维生素A或其衍生物的饮食，可以有效抑制感染宿主皮肤微生物的过度增殖，减少苯乙酮的释放量，进而降低蚊虫通过叮咬感染宿主而成为病毒传播媒介的几率。
除了宿主皮肤微生物菌群，我们还发现多种肠道共生细菌的定植会影响蚊虫作为黄病毒传播媒介的能力。例如，肠道内的粘质沙雷氏菌通过分泌SmEnhancin降解肠道上皮细胞的粘蛋白层，从而促进病毒感染。而另一种自然分离的共生菌Rosenbergiella_YN46则可以抑制黄病毒传播。我们在中国登革热流行地区西双版纳的研究表明，通过干预共生菌 Rosenbergiella_YN46，可显著降低白纹伊蚊携带和传播病毒的能力。这一发现为黄病毒的生物防控提供了一种安全且高效的全新策略。
总的来说，在宿主、蚊虫及自然生态环境中的共生微生物在调控自然界中黄病毒的传播发挥了复杂作用。我和我的团队将进一步研究这些关键的共生微生物，致力于开发以微生物为基础的创新策略来预防黄病毒疾病。
您在职业或科学研究道路上面临过哪些障碍？您是如何应对的？
我时常在我的科学探索欲望与当前有限的技术手段之间挣扎，无法完全回答欲探索的重大科学问题是我职业生涯中的一大困扰。
大约在2017-2018年，我对蚊虫行为在黄病毒传播中的作用产生了浓厚的研究兴趣。然而，当时我的实验室没有相关的实验平台，我的团队成员也缺乏昆虫行为研究的经验。幸运的是，2018年初，我结识了一位专注于研究甲虫觅食行为的青年学者，我成功邀请她加入我的实验室从事博士后研究。我们合作建立了用于评估蚊虫行为的实验平台，以及气味分子分析化学和昆虫电生理测试技术。通过这些技术，我们揭示了苯乙酮在促进黄病毒高效完成“宿主-蚊虫”传播循环中的关键作用。
通过这段经历，我深刻体会到了寻找拥有解决专业问题能力的优秀青年学者并邀请他们加入团队的重要性。与他们共同探索科学问题是非常愉快并富有成效的合作过程。
◆ 您对接下来50年该领域或科学整体的展望是什么？您希望看到哪些变化？
在蚊媒病毒研究领域，我相信技术的进步将给我们带来重大的影响。随着我们对病毒、共生细菌、宿主和蚊虫之间复杂相互作用的认识日益深入，基于共生细菌的干预措施有望成为控制蚊媒病毒感染与传播的重要策略之一。同时，基因工程和基因驱动技术的突破可能为阻断蚊虫传播病毒提供新的解决方案。此外，mRNA疫苗技术以及其他新兴疫苗技术的发展，将为对抗登革热等蚊媒病毒提供创新方法。人工智能和机器学习技术的融合也将进一步推动疫情预测和蚊虫种群监测。
通过加强生物信息学、流行病学、生态学和公共卫生等多学科的协同合作，我们将能够为制定蚊媒病毒防控的新策略提供关键的科学指导和创新思路。随着科学技术的不断发展，建立全面的规范框架以指导益生菌、基因编辑以及其他先进技术的应用变得尤为重要。这不仅能够确保技术进步的安全性和有效性，还能使其惠及所有地区，特别是那些深受蚊媒疾病影响的低收入国家。
展望未来50年，我预见该领域将见证更广泛的全球合作，特别是在共享数据和资源方面，这对于有效预防和控制蚊媒疾病至关重要。发展可持续且环境友好的方法来控制蚊媒病毒是重中之重，而这也始终是我团队的目标。在科技创新、跨学科合作以及遵循伦理和公平原则的推动下，蚊媒病毒研究领域的前景是非常光明的。通过采取更积极的策略，我们有望减轻这些疾病的负担，并在全球范围内改善健康状况。
关于Cell Press 50周年庆
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