综述：蚊媒黄病毒多尺度建模的机遇

本综述系统探讨了蚊媒黄病毒（如登革热病毒(DENV)、寨卡病毒(ZIKV)等）的多尺度建模研究进展，涵盖从细胞内病毒复制机制到群体传播动态的多层次模型整合。重点分析了温度对病毒传播的影响及多尺度模型在疫苗开发、疫情预测和公共卫生干预中的应用价值，为虫媒病毒防控提供了重要理论支撑。

　　

细胞内建模

蚊媒黄病毒的细胞内模型聚焦病毒复制分子机制。黄病毒科（Flaviviridae）的生命周期始于病毒与宿主细胞表面受体结合（图3A），经内化后病毒RNA基因组在胞浆中释放。该基因组作为模板通过细胞核糖体翻译成多蛋白，经宿主和病毒蛋白酶切割形成病毒蛋白。病毒蛋白包括解旋酶（NS3）、RNA依赖性RNA聚合酶（NS5）等非结构蛋白，共同构成复制复合体（RC）负贵合成新的病毒RNA。

病毒RNA合成采用半保守机制：正链基因组RNA复制产生负链中间体，继而生成新的正链RNA。新合成的正链RNA可继续参与翻译、复制或包装成新生病毒颗粒。模型常采用常微分方程（ODEs）描述这些过程，例如通过质量作用定律构建的病毒RNA和蛋白动力学方程。关键参数包括病毒RNA合成速率（k_syn）、降解速率（δ）及核糖体结合效率等。

温度对细胞内过程具有显著影响：高温加速酶促反应但可能破坏蛋白稳定性，低温则延缓复制速率。登革热病毒（DENV）和西尼罗河病毒（WNV）的复制最适温度约为37-39°C，而寨卡病毒（ZIKV）在34°C显示更高复制效率，反映其母婴传播特性。

宿主内建模

宿主内模型刻画病毒在单个宿主体内的感染动态和免疫应答。对于蚊媒病毒，此类模型需区分脊椎动物宿主（如人类）和蚊媒载体（如伊蚊）的独特生物学特性。典型脊椎动物急性感染中，病毒载量呈现快速上升、达峰后衰减的趋势，例如寨卡病毒感染后约两周病毒清除。

模型常采用房室建模法，将宿主分为易感细胞（T）、感染细胞（I）和病毒颗粒（V）等房室，基本再生数（R₀）决定感染是否建立。免疫应答包括先天免疫（干扰素应答）和适应性免疫（抗体中和、T细胞清除）。登革热病毒（DENV）的抗体依赖性增强（ADE）效应通过Fcγ受体介导的病毒内吞增强感染，是二次感染重症化的关键机制。

温度在宿主内尺度同样重要：蚊媒载体作为变温动物，环境温度调控其体内病毒外孵育期（EIP）。温度升高加速病毒在蚊媒中的复制，缩短外孵育期，增加传播风险。模型通过阿伦尼乌斯方程量化温度对病毒复制速率的影响。

传播模型

传播模型捕捉宿主间病毒扩散动态，预测疫情规模、持续时间和峰值。蚊媒病毒传播涉及人-蚊交互，基本再生数R₀的计算需考虑蚊媒叮咬率、感染期时长和传播概率等参数。SEIR模型（易感-暴露-感染-移除）及其变体是常用框架，其中人类和蚊群分别建模并通过叮咬项耦合。

温度通过影响蚊媒生命周期（产卵率、存活率）和病毒外孵育期塑造传播动态。研究表明，登革热病毒（DENV）传播的最适温度约为29-35°C，超出此范围则传播效率下降。空间异质性（如城市化水平、人口流动）和季节波动也被纳入现代传播模型。

多尺度模型的未来机遇

多尺度模型通过连接不同尺度过程回答关键科学问题，例如细胞内病毒复制如何驱动宿主内感染，或宿主间交互如何引发流行病。现有少数多尺度模型已探索尺度间动态关系，如将细胞内RNA复制模型与宿主内免疫应答耦合，预测抗病毒药物效果；或将宿主内病毒动力学与群体传播模型整合，评估疫苗策略。

温度作为跨尺度关键参数，为多尺度整合提供天然纽带：分子水平的酶动力学参数、宿主水平的免疫应答强度、群体水平的蚊媒丰度均受温度调节。未来需开发多尺度计算框架，整合实时气候数据、病毒基因组学和人蚊接触模式，提升疫情预测精度。

结论

多尺度模型极大增强了对蚊媒黄病毒（如DENV、ZIKV、WNV）的理解，尤其在评估干预措施方面价值显著。通过整合细胞内、宿主内和群体水平动态，这些模型为公共卫生响应提供 nuanced 视角。当前挑战包括参数化不同尺度模型、处理数据粒度的不匹配以及计算复杂性。未来应加强模型与实验数据的迭代验证，特别关注温度依赖性过程的量化，从而优化疫苗设计和疫情应对策略。