病毒学

病毒学(virology)是以病毒(virus)这一特殊的生命形态为研究对象的自然科学。^[1]病毒学的发展在很大程度上依赖于实验技术和实验体系的发展。病毒学发展史实际上就是研究病毒的实验工具和实验体系发展史。病毒学实验技术的发展，开创了病毒学研究的一个全新领域。^[5]

病毒(virus)是一类体积微小，无细胞结构，只含一种核酸(DNA或RNA)，严格活细胞内寄生，以复制方式进行增殖的非细胞型微生物。病毒的基本结构包括核心(core)和衣壳(capsid)，可依据宿主性质、宿主性质等不同标准进行分类。^[6]其主要通过吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配与释放五个阶段来进行复制循环，并具有一定的遗传性和变异性。^[7]常见病毒有人免疫缺陷病毒（HIV）、SARS冠状病毒、肝炎病毒等。^[8]19世纪中叶，随着显微镜的发明，人们逐渐接受了细菌、真菌等微生物。到19世纪后期，病原发生学说已经十分普及，亨勒的学生罗伯特·科赫(Robert Koch)，提出了著名的科赫法则(Koch's postulate)，也称为亨勒-科赫法则(Henle-Koch postulate)。^[4]1892年，以俄国学者伊万诺夫斯基（Ivanovsky）发现烟草花叶病毒为标志，开启了病毒学的研究历程。1901年美国学者里德（Reed）等人发现的黄热病毒，是第一个被发现的人类病毒。^[9]病毒学作为一门独立的生物学科，出现于20世纪50年代。^[4]进入21世纪，随着新一代测序和生物信息学等技术的发展，大大加快了新病毒的发现过程。过去一个病毒的发现往往需要十几年或更长的时间，利用宏基因组或转录组学等分析技术，人类已发现一千多种新的RNA病毒。^[9]

病毒学发展历程大体上可分为病毒病的认识阶段、病原研究阶段、病毒性质的研究阶段、病毒分子生物学研究阶段，^[1]于20世纪50年代被确立为一门独立的生物学科。进入21世纪，科研人员开发了新一代测序和生物信息学等技术，以加速病毒学的研究进程。随着研究的日益深入，病毒学已经派生出多种分支学科，如医学病毒学、兽医病毒学等。病毒学在疫苗研究、抗病毒药物、病毒载体与基因治疗、生物农药等方面对人类的健康研究做出巨大贡献。^[4]

19世纪中叶，随着显微镜的发明，人们逐渐接受了细菌、真菌等微生物。1840年，德国科学家雅各布·亨勒(Jacob Henle)提出可能存在一种更小的、光学显微镜看不见的感染性物质，但由于缺乏证据，他的这一假说当时并没有受到重视。^[4]

到19世纪后期，病原发生学说已经十分普及，亨勒的学生罗伯特·科赫(Robert Koch)，提出了著名的科赫法则(Koch's postulate)，也称为亨勒-科赫法则(Henle-Koch postulate)。该法则认为，要证实某种微生物是某种疾病的病原，需要满足以下4种条件：①在每一病例中都出现相同的微生物；②这种微生物可以通过纯培养被分离出来；③用这种培养出的微生物接种敏感宿主，会引发同样的疾病；④从试验发病的宿主病灶中能再度分离培养出这种微生物。到19世纪末期，这种实验方法已成为主导医学微生物的经典方法。也正是某些病原不符合科赫法则，才导致了病毒的发现。^[4]

烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus，TMV)是第一个被发现的病毒，^[4]在揭示烟草花叶病病原的过程中，有三位学者的开创性工作是值得特别重视的。第一位是德国学者阿道夫·梅耶（Adolf Mayer），他从1879年开始研究被他称之为花叶病(mosaik krankheit)的一种烟草病害，1886年报道其研究结果：将烟草花叶病病株的汁液用毛细管玻璃针注射到健康烟草的叶脉中，能引起发病，证明其具有传染性，而将病株汁液煮沸，则失去传染性(Mayer)；第二位是俄国学者伊万诺夫斯基（Dmitry Iwanowski），他把患有花叶病的烟草汁液通过细菌过滤器，取其滤液接种健康烟草，仍能引起发病，即使进一步反复继代感染，也能出现相同的症状；第三位是荷兰学者马丁努斯·拜耶林克（Martinus Beijerinck），他不仅证实了病株汁液(包括通过细菌过滤器的病株汁液)的传染性，而且设计了一个实验：将病株汁液置于琼脂凝胶孔洞中，发现感染物质能在凝胶中扩散，而细菌则不能。于是使他确信烟草花叶病的致病因子具有三种特性——能通过细菌滤器，能通过琼脂扩散，只能在感染的细胞内增殖，而不能在机体外培养，根据这些特性，他认为这种致病因子不是细菌，而是一种新的“传染活液”(contagium virum fluidum)，并将其称之为病毒(virus)。^[10]

随后，勒夫勒（Loeffler）和福罗什（Frosch）发现了第一种动物病毒——口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus，FMDV)；1901年沃尔特里德（Walter Reed）和他的团队发现了第一种人类病毒——黄热病毒(yellow fever virus，YFV)。1932~1956年是病毒发现的高峰时期，包括天花、麻疹、腮腺炎、脊髓灰质炎、狂犬病、黄热病、流感的病毒病原，都是在这一时期发现的。这些病毒的发现，为病毒分子生物学的诞生奠定了基础。^[4]

1892年，以俄国学者伊万诺夫斯基（Ivanovsky）发现烟草花叶病毒为标志，开启了病毒学的研究历程。1901年美国学者里德（Reed）等人发现的黄热病毒，是第一个被发现的人类病毒。^[9]自病毒发现直到20世纪30年代初，病毒学研究主要集中在分离和鉴定引起各种病毒性疾病的病毒。世界上许多科学家主要通过过滤性实验的方法，相继发现了近百种病毒病害，包括流感、脊髓灰质炎、脑炎、狂犬病、兔黏液瘤、马铃薯花叶、马铃薯卷叶病、马铃薯条斑病、黄瓜花叶病、小麦花叶病等，并将这些形形色色疾病的病原体都归为“过滤性病毒”。并在机体水平上研究了病毒对生物体所引起的特异性病理效应、病毒的传播方式和感染宿主范围、各种理化因子对病毒感染的影响、病毒的繁殖特征等。^[1]在TMV发现后的50年间，其相关研究引领了整个病毒学的发展，1935年温德尔·斯坦利(Wendell M.Stanley)得到了TMV的晶体(Stanley)，X射线衍射显示它由重复的单元构建而成，这也为后来詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)提出多数简单的病毒都是由一种或几种蛋白质重复所构成的理论打下了基础。1939年第一张病毒的电镜照片显示，TMV是一个杆状的病毒粒子；1945~1946年，TMV的相关研究让人们意识到病毒是可以自组装的；1956年，TMV的遗传物质被证明为RNA，这也是首次证明RNA可以作为遗传物质。^[4]

与此同时，噬菌体的研究也带动了整个病毒学及分子生物学的发展。特沃特（Twort）和德赫雷尔（d'Heelle）分别在1915年和1917年发现噬菌体^[12]。噬菌体研究得益于麦克斯·德尔布吕克(Max Delbrtick)、埃默里·埃利斯(Emory Ellis)、萨尔瓦多·卢瑞亚(SalvadorE.Luria)这几位科学家的合作，科学家以噬菌体为模型研究生命现象；^[4]阿弗雷德·赫希(Alfred D.Hershey)和玛莎·蔡斯(Martha Chase)于1952年利用同位素证实噬菌体的遗传物质只含有DNA的著名实验，将人类带入病毒的分子生物学研究阶段。^[13]

与植物病毒和噬菌体研究不同，动物病毒的早期研究受限于缺乏合适的培养系统。1948~1955年，通过下面一系列重要的研究进展，这方面终于取得了突破：1948年Sanford及其美国国立卫生研究院(National Institutes of Health，NIH)的同事突破了单细胞培养；1949年约翰·富兰克林·恩德斯(John Franklin Enders)、弗雷德里克·查普曼·罗宾斯(Frederick Chapman Robbins)和托马斯·哈克尔·韦勒(Thomas Huckle Weller)证实脊髓灰质炎病毒可以在体外培养的人类组织中增殖；1952年George Gey建立了第一个人类的传代细胞系——HeLa细胞系；1955年Harry Eagle发明了可用于单细胞培养的培养基。1953年罗纳托·杜尔贝科(Renato Dulbecco)等建立了空斑技术，开启了动物病毒学研究的新时代。同时，对疫苗的生产也产生了重大影响，在1949年以前，人类的天花疫苗、狂犬病疫苗、流感疫苗都是利用动物(牛、兔)或鸡胚生产的，而有了细胞培养之后，脊髓灰质炎疫苗成为首个利用培养细胞生产出的疫苗。^[4]

病毒学作为一门独立的生物学科，出现于20世纪50年代。^[4]病毒学相继出现若干经典研究领域如：1.人类病毒生物学。主要关注病毒的大小、形态、组成、结构，病毒的基因等的研究；2.人类病毒遗传与进化。除了关注一般意义的病毒遗传变异规律，该领域还特别重视病毒在感染人类或与人类共存过程中，基于病毒变异或在宿主环境改变的选择压力下产生的进化过程与结果；3.病毒与宿主的相互作用及病毒致病机理。主要研究和描述病毒感染机体后，病毒及其基因、基因组和蛋白与宿主细胞及宿主环境之间的相互作用等。^[9]同时病毒学已经衍生出多种分支学科，如医学病毒学、兽医病毒学、植物病毒学、分子病毒学、病毒流行病学等。^[4]

1952年噬菌体的研究揭示DNA是遗传物质；1956年，TMV的研究证明RNA也可以作为遗传物质，这些研究为对遗传物质的认识奠定了基础。此外，与细胞生物的遗传物质多为双链DNA不同，病毒的遗传物质呈现多种形态，除双链DNA之外，还有单链DNA以及不同形式的RNA，这极大地丰富了人类对遗传物质的认知，也在一定的程度上支持了病毒在生命形成的早期就已出现的假说，即病毒保留了原始大分子的多种形态。^[4]

20世纪80年代，多聚蛋白的合成、蛋白质的后修饰以及在细胞内的运输等，都以病毒为模型得到了很好的阐释。2002年，科学家发现CRISPR（规律间隔成簇短回文重复序列）序列，并提出CRISPR可能参与细菌的免疫功能。^[4]进入21世纪，随着新一代测序和生物信息学等技术的发展，大大加快了新病毒的发现过程。过去一个病毒的发现往往需要十几年或更长的时间，利用宏基因组或转录组学等分析技术，人类已发现一千多种新的RNA病毒。^[9]

病毒的基本结构包括核心(core)和衣壳(capsid)，两者构成核衣壳(nueleoeapsid)，有些病毒在衣壳外面还有包膜(envelope)包绕，称为包膜病毒(enveloped virus)。仅有核衣壳而无包膜的病毒称裸露病毒(naked virus)，核衣壳就是其病毒体。^[6]

病毒核心位于病毒体的中心，主要由病毒核酸即DNA或RNA组成，构成病毒的基因组。除核酸外，有些病毒核心还有少量病毒基因编码的非结构蛋白，是病毒增殖所需要的功能蛋白，如甲型流感病毒的RNA多聚酶、逆转录病毒的逆转录酶等。^[6]

病毒衣壳包绕病毒核酸，是包围在病毒核心外面的一层蛋白质结构，是由一定数量壳粒(capsomere)按一定的排列方式聚集形成的蛋白质外壳。壳粒是衣壳的形态学亚单位(morphological subunit)。用X线衍射和化学检测，发现壳粒由一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基组成，因此多肽分子是构成衣壳蛋白的最小单位，是衣壳的化学亚单位(chemical subunit)，不同的病毒体，衣壳所含壳粒的数目和排列方式不同，决定衣壳的不同对称型结构，进而决定病毒的形状，可作为病毒鉴别和分类的重要依据。^[6]

病毒包膜是包绕在病毒核衣壳外面的脂质双层膜，是某些病毒在复制后期，核衣壳穿越宿主细胞的核膜、高尔基体膜、内质网膜和细胞膜等，以出芽的方式向细胞外释放过程中获得的宿主细胞的脂质膜成分，有些病毒包膜表面有突起，称为包膜子粒或刺突，是病毒基因编码的蛋白质。有些包膜病毒的核衣壳外层和包膜内层之间有基质蛋白(matrix protein)，将病毒核衣壳与包膜联系起来，此区城称为被膜(tegument)，如人类免疫缺陷病毒的内膜蛋白p17和甲型流感病毒的M1蛋白。^[6]

病毒侵入机体后，首先进入易感细胞并在细胞中增殖，进而对宿主产生致病作用。病毒能否感染机体、引起疾病，取决于病毒致病性和宿主免疫力两个因素。病毒致病性是指某病毒感染特定宿主并引起疾病；病毒毒力则是反映其引起宿主产生症状和病理变化的强弱。如流感病毒可感染人群，具有致病性，但人群中个体症状轻重程度不一。而同是流感病毒，其流行株和减毒疫苗株相比，则明显因毒力强弱不同，前者引起疾病，后者并不引起疾病。病毒的致病作用是从入侵细胞开始，并扩延到多数细胞，最终影响组织器官的损伤、功能障碍。显然，病毒致病作用表现在细胞和机体两个水平上。另一种是病毒感染诱导的宿主免疫对细胞的损伤作用。由于病毒表达异源蛋白，其感染宿主后必然诱导机体产生免疫应答，而在清除病毒的过程中，会产生对受感染的细胞的免疫攻击，如出现过强的免疫反应甚至可攻击自身正常细胞，从而会造成宿主细胞和组织损伤。^[7]

病毒的种类繁多。国际病毒分类委员会制定了病毒分类的标准和方法。主要根据生物学性状和理化特性进行分类。^[6]

宿主种类 根据寄生宿主的种类，自然界存在的病毒可分为动物病毒、植物病毒、细菌和真菌病毒(噬菌体)。^[6]

病毒基因组特性 包括核酸类型(DNA或RNA)，单链或双链，线状或环状，是否分节段，基因组大小(kb)，核酸占病毒体总量的百分比及G+C含量、核苷酸序列及特异结构等。^[6]

病毒体形态学 包括形态、大小、结构、核衣壳对称型、衣壳壳粒数目。^[6]

病毒体的理化特性 包括浮密度、pH稳定性，末端稳定性，对乙醚等脂溶剂、消毒剂的敏感性。^[6]

病毒蛋白特性 包括蛋白含量、结构蛋白和非结构蛋白特异活性(转录酶、逆转录酶、神经氨酸酶等)、氨基酸序列。^[6]

抗原性 主要用于病毒的型及亚型等血清型分类。^[6]

病毒在宿主细胞中的生长特性 包括对细胞种类的敏感性、复制方式、包涵体形成等。^[6]

生物特性 包括自然宿主范围、传播方式及传播媒介、流行病学特征、致病性和病理学特点、组织亲嗜性等。^[6]

病毒的复制周期或称复制循环(replicative circle)是指自病毒吸附于宿主细胞开始，到子代病毒从感染细胞释放到细胞外的病毒复制过程。由于病毒的种类很多，各种病毒都有其独特的复制方式，但也有其共同的特征。故通常将这一连续过程分成吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配与释放五个阶段。^[7]

吸附(adsorption)是指病毒表面蛋白与宿主细胞的病毒受体特异性的结合，病毒附着于细胞表面的过程，这个病毒增殖的第一个阶段。^[7]

病毒吸附蛋白(viral attachment protein，VAP)是能够特异性地识别宿主细胞的病毒受体并与之结合的毒粒表面的结构蛋白分子，又称反受体(antireceptor)。有包膜病毒的VAP为包膜糖蛋白，无包膜病毒的VAP往往是衣壳的组成部分，如流感病毒包膜表面的血凝素糖蛋白、T偶数噬菌体的尾丝蛋白。还有一些复杂的病毒，含有多种反受体，而且反受体可能有几个功能结构域，各与不同的细胞受体作用。病毒的细胞受体或称病毒受体，是指能被病毒吸附蛋白特异性地识别并与之结合，介导病毒进入宿主细胞，启动感染发生的宿主细胞表面组分。病毒受体主要为蛋白质，也可能是糖蛋白或磷脂。病毒受体是细胞的功能性物质，为细胞正常生长代谢所必需，而不是病毒专一性的成分。^[7]

侵入(penetration)又称穿入或病毒内化，它是一个病毒吸附后几乎立即发生，病毒或其一部分进入宿主细胞的过程，是一个依赖能量的感染步骤。^[7]

不同的病毒侵入宿主细胞的方式和机制不同。注射式侵入一般为有尾噬菌体的侵入方式。T偶数噬菌体先通过尾丝吸附于宿主细胞表面，尾丝的末端与革兰氏阴性菌外壁层的多糖核心特异性地结合。尾丝收缩使尾管触及细胞壁，尾管端携带的溶菌酶溶解局部细胞壁的肽聚糖成一小孔，然后尾鞘收缩，尾管推出，使尾管穿透细胞壁和膜，并将头部的核酸通过尾管注入宿主细胞内，其噬菌体的蛋白质空壳留在宿主细胞外。^[7]

脱壳(uncoating)是病毒侵入后，脱去病毒的包膜和(或)衣壳，释放出病毒核酸的过程，它是病毒基因组进行功能表达所必需的感染事件。病毒脱壳的机制和细节仍未完全清楚，但病毒与细胞受体的作用对于病毒脱壳是至关重要的。^[7]

有包膜病毒脱壳(包括脱包膜和脱衣壳两个步骤)和无包膜病毒(只需脱衣壳的过程)脱壳的方式随不同病毒而不同。大多数病毒在侵入时，就在宿主细胞表面完成脱壳过程，脱壳与侵入是同时发生，仅有病毒核酸及结合蛋白进入细胞，壳体留在细胞外，如T偶数噬菌体。有些病毒在宿主细胞内脱壳，如痘病毒需要在吞噬的衣被小泡中溶酶体酶的作用下部分脱壳，然后启动病毒基因部分表达出脱壳酶，在脱壳酶作用下完成全部脱壳。有些无包膜病毒的脱壳不是一步完成的，如呼肠孤病毒粒子具有双层衣壳，当病毒粒子通过细胞内吞的方式进入细胞后，首先被溶酶体中的酶水解脱掉外衣壳，形成中间次病毒颗粒(intermediate subviral particle，ISVP)，然后ISVP进一步脱壳生成病毒核心。少数病毒脱壳比较复杂，这些病毒往往是在脱壳前，病毒基因组已经开始mRNA的转录。^[7]

病毒基因组一旦从衣壳中释放后，就进入病毒复制的生物合成(biosynthesis)阶段。病毒的生物合成是指病毒利用宿主细胞提供的低分子物质和酶类合成大量病毒核酸、结构蛋白和一系列的非结构蛋白。简言之，病毒的生物合成包括核酸的复制、转录和蛋白质的合成。病毒生物合成是通过病毒基因组的表达与复制完成的，病毒基因组的表达与复制具有强烈的时序性，其主要表现为基因组转录的时间组织(temporal organization)，即病毒基因组的转录是分期进行的。在整个生物合成阶段如用血清学方法和电镜检查，在细胞内检查不出病毒颗粒，故将此期间称为隐蔽期。隐蔽期实际是在病毒基因控制下，进行病毒核酸和蛋白质合成的阶段。^[7]

病毒的装配是指生物合成的蛋白质和核酸以一定的方式结合，组装成完整的病毒颗粒的过程，又称成熟(maturation)或形态发生(morphogenesis)。子代病毒颗粒成熟后，以一定的途径释放到细胞外，病毒的释放完成标志着病毒复制周期结束。病毒复制周期的时间长短与病毒种类有关，如小RNA病毒6~8h，腺病毒约25h，正黏病毒15~30h，疱疹病毒15~72h。^[7]

当病毒在宿主内完成人侵、扩散、释放过程后，子代病毒感染其他易感宿主的过程称为病毒的传播。^[4]

从子代病毒传播的载体而言，带有囊膜的病毒由于表面被脂质双分子层覆盖，因此倾向于通过气溶胶、分泌物或者输血(包括器官移植)等方式进行传播；而无囊膜病毒由于表面被病毒蛋白覆盖，因此可以耐受更加严酷的外界环境，通常以粪-口途径或呼吸道途径传播。^[4]

从子代病毒再感染对象的角度划分，病毒传播分为同类物种传播(如麻疹病毒和甲肝病毒只能以人传人的形式传播)和跨物种传播(如狂犬病病毒只能通过猫或狗等传播给人)。在同类物种传播中，垂直传播是指病毒由母亲通过胎盘、乳汁传播给子代；水平传播则指发生在非母子之间的病毒传播过程。虫媒病毒是一类由昆虫充当传播载体的跨物种传播病毒。常见的虫媒病毒包括登革热病毒、日本脑炎病毒、蜱传脑炎病毒、非洲猪瘟病毒等。这些病毒在脊椎动物(包括人)体内复制并出现病毒血症。当蚊子、蜱虫、白蛉等昆虫叮咬受病毒感染的脊椎动物时，病毒通过病毒血症传播给昆虫，进而在昆虫的唾液腺内形成新的感染；当昆虫再次叮咬其他脊椎动物时，昆虫睡液腺内的病毒再次通过血源途径传播给脊椎动物。^[4]

一步生长曲线是研究烈性病毒复制的一个经典试验，最初是为研究噬菌体的复制面建立，推广应用到动物病毒和植物病毒复制研究中。基本方法是以适量的病毒接种于标准培养的高浓度的敏感细胞，随即在适宜的温度下混合培养物继续培养，定时取样测定培养物中的病毒效价。以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出定量描述病毒的繁殖特征曲线，称为一步生长曲线。^[7]

一步生长曲线分为潜伏期、裂解期和平稳期3个阶段。有3个特征参数：潜伏期、裂解期和裂解量。^[7]

潜伏期(latent period)是病毒吸附于细胞到受染细胞释放出子代病毒所需的最短时间。不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体以分钟计，动物病毒和植物病毒以小时或天计。潜伏期有可分为2个阶段：①隐蔽期：在潜伏期的前一阶段，对病毒感染细胞进行人工裂解，感染细胞内检测不到感染性病毒粒子，在感染前可被检测到的病毒粒子消失了。在此期间，裂解液中没有完整的具有侵染性的病毒粒子，病毒在进行自身核酸和蛋白质的合成等工作，不具有侵染性，这个时期称为隐蔽期或隐晦期(eelipse period)。不同病毒的隐蔽期长短不同，如，DNA动物病毒的隐蔽期为5~20h，RNA动物病毒隐蔽期为2~10h。②胞内累积期：在潜伏期的后一阶段，具有侵染性的完整的病毒形成，且数量开始增加，宿主细胞即将裂解，病毒粒子可以通过电镜观察到。这个时期称为胞内累积期(intracellular accumulation period)。^[7]

从被感染的细胞开始裂解至最后一个细胞裂解完成所经历的时间，称为裂解期(rise period)(又称增殖期、上升期或成熟期)。在潜伏期后，宿主细胞迅速裂解、溶液中病毒粒子急剧增多的一段时间。噬菌体或其他病毒粒因只有个体装配而不存在个体生长，再加上其宿主细胞裂解的突发性，因此，从理论上来分析，其裂解期应是瞬间出现的。但事实上因为宿主群体中各个细胞的裂解不可能是同步的，故会出现较长的裂解期。^[7]

平稳期(plateau period)发生在裂解末期，是指感染后的宿主细胞已全部裂解，溶液中病毒效价达到最高点的时期。此时子代毒粒数目在最高处达到稳定，不再有新的病毒粒子释放。在这个时期，每一个宿主细胞释放的平均噬菌体粒子数称为裂解量，即裂解量等于稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目与潜伏期受染细胞的数目之比，也等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。^[7]

从一步生长曲线中，还可以获得病毒繁殖的裂解量(burst size)特征数据。裂解量是每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目，其值等于平稳期受染细胞所释放的全部子代病毒数目除以潜伏期受染细胞数目，即等于平稳期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。通过一步生长曲线测定，噬菌体的裂解量一般为几十到上百个，植物病毒和动物病毒可达数百乃至上万个。^[7]

病毒和其他微生物一样，具有遗传性和变异性。早在1798年琴纳(Edward Jenner)接种牛痘来预防天花，1884年巴斯德(Louis Pasteur)研制了狂犬病疫苗，这为预防医学开辟了广阔的前途。实际上这些疫苗株均是利用病毒变异性制备而成的，由于病毒仅含有一种核酸，基因组也较简单，所以病毒是最早研究遗传学的工具。对病毒遗传学研究，开始仅是对病毒生物学性状的变异现象及变异株的产生进行研究，随着分子生物学的迅速发展，病毒的分子遗传学研究有很大进展，使人们对病毒基因组结构和功能、病毒遗传变异的机制有了深入的认识。^[6]

病毒在增殖过程中常发生基因组中碱基序列的置换、缺失或插入，引起基因突变，其自发突变率为10-8~10-6，用物理因素(如紫外线或X射线)或化学因素(如亚硝基胍、5-氟尿嘧啶或5-溴脱氧尿苷)处理病毒时，也可诱发突变，或提高突变率，由基因突变产生的病毒表型性状发生改变的毒株称为突变株(mutant)，突变株可呈多种表型，如病毒空斑的大小，病毒颗粒形态、抗原性、毒力、宿主范围、营养要求，以及细胞病变等均可发生改变。^[6]

条件致死性突变株 是指在某种条件下能够增殖，面在另一种条件下不能增殖的病毒株。温度敏感性突变株(temperature-sensitive mutant，ts)就是典型的条件致死性突变株，ts突变株在28~35℃条件下可增殖(称为容许性温度)，而在37~40℃条件下不能增殖(称为非容许性温度)，这是因为引起ts变异的基因所编码的蛋白质或酶在较高温度下失去功能，故病毒不能增殖。ts变异可来源于基因任何部位的改变，因此能产生各种各样的ts突变株。ts突变株常具有减低毒力而保持其免疫原性的特点，是生产减毒疫苗的理想毒株，但ts突变株容易出现回复突变(回复率为10-4)，因此制备疫苗时须经多次诱变后，方可获得在一定宿主细胞内稳定传代的突变株，亦称变异株(variant)，脊髓灰质炎减毒活疫苗就是这种稳定性ts变异株。^[6]

宿主范围突变株 由于病毒基因组改变影响了对宿主细胞的感染范围，能感染野生型病毒所不能感染的细胞，可利用此特性制备疫苗，如狂犬病疫苗。^[6]

耐药突变株 临床上应用针对病毒酶的药物后，有时病毒经短暂被抑制后又重新复制，常因编码病毒酶基因的改变而降低了靶酶对药物的亲和力或作用，从而使病毒对药物不敏感而继续增殖。^[6]

缺陷型干扰突变株(defective interference mutant，DIM)因病毒基因组中碱基缺失、突变引起，其所含核苷酸较正常病毒明显减少，多数病毒可自然发生DIM，其特点是由于基因的缺陷而不能单独复制，必须在辅助病毒(通常是野生株)存在时才能进行复制，并同时能干扰野生株的增殖，DIM在一些疾病中起重要作用，特别是与某些慢性疾病的发病机制有关。^[6]

两个或更多的病毒感染同一细胞时，它们可发生多种形式的互相作用，如干扰现象、共同感染、基因转移与互换、基因产物的相互作用等，但常发生于有近缘关系的病毒成宿主敏感性相似的病毒间，两种病毒在同一宿主细胞内发生基因组互换，产生具有两个亲代病毒特性的子代病毒，并能继续增殖，称为基因重组(gene recombination)，子代病毒称为重组体(recombinant)。重组不仅可发生于两种活病毒之间，也可发生于一种活病毒与另一种灭活病毒之间，甚至可发生于两种灭活病毒之间，基因组不分节段病毒的重组，是由于核酸内切酶和连接酶的作用，两种病毒核酸分子发生断裂和交叉连接，核酸分子内部序列重新排列所致。分节段RNA病毒基因组的重组，是两病毒株通过基因片段的交换使子代基因组发生改变，这种重组又称重配(reassortment)，流感病毒、轮状病毒产生新基因型就是经过这种机制发生的。基因重组可使灭活病毒复活，即一种活病毒与一种近缘的灭活病毒(常用紫外线灭活)感染同一细胞时，经基因重组而使灭活病毒复活，称交叉复活(crossing reactivation)，灭活病毒之间基因重组，即两个或两个以上同种灭活病毒(病毒基因组的不同部位受到损伤)感染同一细胞时，经过基因重组而出现感染性的子代病毒，称多重复活。^[6]

在病毒感染细胞的过程中，有时病毒基因组中某一片段可插入到宿主染色体DNA中，这种病毒基因组与细胞基因组的重组过程称为整合(integration)。多种肿瘤病毒、逆转录病毒等均有整合特性。整合既可引起病毒基因组的变异，也可引起宿主细胞基因结构的改变，导致细胞发生恶性转化。^[6]

当两种或以上的病毒感染同一细胞时，除可发生基因重组外，还可发生病毒基因产物的相互作用，包括互补作用、表型混合等，产生子代病毒表型变异。^[6]

互补作用(complementation) 两种病毒感染同一细胞时，其中一种病毒的基因产物(如结构蛋白和代谢酶等)促使另一病毒增殖。互补作用可以发生于感染性病毒与缺陷病毒或灭活病毒之间。也可以发生在两种缺陷病毒之间，其原因是一种病毒能提供另一种病毒所需要的基因产物，例如病毒的衣壳、包膜或酶类等。^[6]

表型混合(phenotypic mixing) 两种病毒感染同一细胞时，可出现一种子代病毒的衣壳或包膜来自另一种病毒的现象，或来自两亲代的相嵌衣壳或包膜，这种现象称为表型混合。因为基因组未改变，所以这种变异不稳定，传代后产生的子代病毒又可恢复亲代的表型。因此在获得新表型病毒株时，应通过传代来确定病毒新性状的稳定性，以区分是重组体还是表型混合。在自然界中，病毒衣壳和包膜的表型混合能改变病毒的宿主范围，并可影响或干扰病毒的血清学鉴定。^[6]

病毒的宿主范围是其能够感染并增殖的宿主生物种类和组织细胞种类。通常病毒可以感染几乎所有的细胞生物。另一方面，病毒又具有宿主特异性，即某一种病毒仅能感染一定种类的微生物、植物或动物。因此，根据病毒的专性宿主可将病毒分为噬菌体(phage)、植物病毒(plant viruses)和动物病毒(animal viruses)等。^[7]

从原核生物中分离到的病毒统称噬菌体，它们包括感染细菌的噬菌体，感染蓝绿藻的噬蓝(绿)藻体(eyanophage)以及感染柔膜细菌(支原体和螺旋体)的支原体噬菌体(mycoplasma phage)等。^[7]

植物病毒的种类繁多，能够影响受感染植物的生长和繁殖，到2021年已经鉴定的植物病毒高达1000多种，其中以高等植物为宿主的植物病毒最为普遍。此外，在低等植物藻类和真菌中也发现了病毒存在，分别称为噬藻体(phycophage)和真菌噬菌体(或称为真菌病毒)(mycophage或mycoviruses)。^[7]

动物病毒包括原生动物病毒(protozoal viruses)、无脊椎动物病毒(invertebrate viruses)和脊椎动物病毒(vertebrate viruses)。据统计，无脊椎动物病毒约1288种，其中绝大多数为昆虫病毒，有1255种，螨类的病毒16种，除昆虫和螨类外的其他无脊椎动物病毒约17种。脊椎动物病毒是以脊椎动物(包括人类)为宿主的病毒。在脊椎动物病毒中，能感染人类并引起人类疾病的病毒被称为医学病毒(medieine viruses)。能感染家养动物和野生动物的病毒被统称为兽医病毒(vertebrate viruses)。有些病毒，可以通过禽类传染给人类，对人类健康和生命造成严重威胁，如狂犬病毒、亨德拉病毒、埃博拉病毒、禽流感病毒、非典型性肺炎病毒(SARS-CoV)、中东呼吸系统综合征冠状病毒(MERS-CoV) 及2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)等。^[7]

有些病毒的宿主谱较宽，如虫媒病毒(arboviruses)能在蚊、苍蝇、跳蚤、蠓měng、蜱、白蛉、蟑螂等节肢动物中繁殖，并以它们为介体在哺乳类和禽类等脊椎动物中广泛传播。^[7]

人免疫缺陷病毒(human immumodeficiency virus，HIV)是获得性免疫缺陷综合征(acquire immunodeficiency syndrome，AIDS，又称艾滋病)的病原体。AIDS是一种慢病毒病，以全身免疫系统损伤为特征，由于免疫缺陷，抗感染能力下降，以致发生机会感染、恶性肿瘤及神经障碍等一系列临床综合征。^[8]

HIV属反转录病毒科(Retroviridae)慢病毒属。发现HIV有两个型，即HIV-1和HIV-2。HIV基因组由两条相同的正链RNA在5'端通过氢键结合形成二聚体。基因组RNA长约9749个核苷酸，有3个结构基因：gag(编码组特异性抗原即壳体蛋白)、pol(编码反转录酶、整合酶)、env(编码包膜糖蛋白)，以及其他一些附加基因和调节基因。在基因组的5'端和3'端各有相同的一段核苷gān酸序列，称作长末端重复序列(LTR)，其中含有病毒的启动子、增强子、TATA序列等调节病毒基因转录的顺式作用元件。HIV毒粒呈球形，直径约为110nm，表面有包膜，内为截头圆锥状的致密核心。^[8]

HIV通过包膜糖蛋白gpl20与T4淋巴表面的CD4分子结合，此外还需要辅助受体CCR3及CCR8等参与，以膜融合方式进入细胞。进入细胞的病毒核心脱壳后，在毒粒携带的反转录作用下，由病毒基因组RNA反转录产生cDNA，并进一步复制，产出双链DNA中间体，双链DNA进入细胞核并整合人细胞染色体成为前病毒并与细胞DNA同步复制，随细胞分裂垂直传递给子代细胞。整合的前病毒DNA在宿主细胞的依赖DNA的RNA聚合酶作用下转录产生正链RNA，其中有的为病毒基因组RNA，有的为mRNA并翻译产生结构蛋白。然后经装配，出芽成熟从受染细胞中释放出子代病毒。^[8]

由于病毒的依赖RNA的RNA聚合酶(RdRp)和反转录酶(RT)皆缺乏校正修复活性，所以在由这些酶催化的病毒基因组复制过程中有很高的碱基错配率，从而导致RNA病毒及在复制过程中有反转录阶段的DNA病毒和RNA病毒频于变异。HIV与HBV、SARS CoV、流感病毒及HCV等一样，变异非常频繁，从而给其诊断与控制带来许多困难。^[8]

HIV的传染途径为性传播、血液传播和母婴传播。^[8]

冠状病毒(Coronavirus)是有包膜的病毒，毒粒形状不规则，直径60~220nm，包膜表面有长约20nm、末梢部分膨大的包膜糖蛋白的突起。病毒基因组正链RNA大小27-31kb不等，为感性核酸，5'端有帽子结构，3'端有poly(A)，有7-10个基因。SARS CoV基因组，长29736个核苷酸，其基因组结构与其他的冠状病毒非常相似，为：5'帽子结构-Pol(依赖RNA的RNA聚合酶)-糖蛋白突起(S)-包膜蛋白(E)-基质蛋白(M)-核壳蛋白(N)-3'poly(A)，另还存在几个功能未明的非结构蛋白的编码序列。通过SARS CoV的基因组序列与其他一些冠状病毒基因组序列比对表明，SARS CoV不仅仅表现有其他冠状病毒的共有特征，还有其自身独具的特征。从其S蛋白、M蛋白和Ｎ蛋白的进化树可以得知，SARS CoV与其他的冠状病毒的相应蛋白进化关系密切，许多关系未超出科的界限，因此可以认定SARS病毒仍属冠状病毒科(Coronaviridae)。SARS CoV不是其他冠状病毒的变异而来，而是一种与其他冠状病毒相似，可能早已独立存在，但此前未被人类认识的新病毒，且是发现的唯一确定能引起人类严重呼吸系统疾病的冠状病毒。^[8]

SARS CoV可能通过S蛋白或HE糖蛋白与细胞表面受体结合，然后以与细胞质膜融合或胞吞方式进入细胞。与其他冠状病毒一样，在病毒脱壳后，病毒基因组RNA 5'端非结构蛋白区翻译产生一聚蛋白前体，继而此聚蛋白被蛋白酶水解为病毒依赖RNA的RNA聚合酶和其他的非结构蛋白。然后病毒依赖RNA的RNA聚合酶复制病毒基因组产生反基因组负链，再以负链为模板转录产生全长的基因组正链和一整套大小不同的亚基因组mRNA，这些亚基因mRNA 3'端相同，故称同3'端成套结构，其5'端非重叠部分被分别翻译为病毒不同的结构蛋白，其中新合成的Ｎ蛋白包装病毒RNA的基因组形成核壳，M、S和HE蛋白结合入粗面内质网和高尔基体之间的膜上，通过N蛋白与M蛋白的相互作用，核壳在粗面内质网或高尔基体等芽出获得包膜成熟，病毒毒粒以外排作用或裂解细胞方式释放出来。^[8]

SARS CoV的主要通过近距离的空气飞沫、接触病毒感染者的呼吸道分泌物和密切接触进行传播，另外，患者的消化管排泄物及其污染的水、食物和物品等也是重要的传播途径。^[8]

流感病毒属于正黏病毒科(Orthomyxoviridac)。根据病毒核蛋白(NP)和膜蛋白(MP)抗原及其基因特性的不同，正黏病毒科分为甲型(A)流感病毒属、乙型(B)流感病毒属、丙型(Ｃ)流感病毒属和托高土病毒属。^[8]

流感病毒是有包膜的多形性球型病毒，直径为80-120nm，表而有血凝素和神经氨酸酶突起，核壳为螺旋对称，基因组为分段的负链RNA，甲、乙型流感病毒基因组有8个节段，丙型流感病毒和托高土病毒属基因组有7个节段。^[8]

禽流感病毒属甲型流感病毒。甲型流感病毒根据其表面血凝素(H)和神经氨酸酶(N)的结构及其基因特性的不同又可分成许多亚型，血凝素有15个亚型(H1~H15)，神经氨酸酶有9个亚型(N1~N9)。甲型流感病毒命名以型别/宿主(若宿主是人则无需注明)/分离地点/毒株序号(指采样时标本号)/分离年代(血凝素亚型或神经氨酸酶亚型)表示，例如：A/香港/156/97(H5N1)。甲型流感病毒常以流行形式出现，引起世界性流感大流行，且在动物中广泛存在，也能引起动物大量死亡。^[8]

离流感病毒以空气传播为主，随着病禽的流动，污染空气通过呼吸道感染，亦可通过接触污染环境感染。从受感染禽类的呼吸道和泄殖腔拭子分离出病毒，从而证明病毒可通过气溶胶和粪便传播。禽流感可感染多种禽类，其中水禽亦是其重要宿主。^[8]

病毒性肝炎是一类严重威胁人类健康的传染病。能够引起肝炎的病毒很多，包括甲型肝炎病毒(hepatitis A virus，HAV)、乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)、丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)、丁型肝炎病毒(hepattis D virus，HDV)、戊型肝炎病毒(hepatitis E virus，HEV)、庚型肝炎病毒(hepatitis G virus，HGV)及输血后传播肝炎病毒(TTV)等。^[8]

乙型肝炎病毒

乙型肝炎是一种世界性疾病。全世界HBV感染者超过2.5亿人，且乙型肝炎病毒感染易转变为慢性活动性肝炎、慢性迁延性肝炎或无症状携带者，其中部分会发展为肝硬化或原发性肝细胞癌(HGG)。^[8]

HBV属嗜肝DNA病毒科(Hepadnaviridae)，其毒粒即Dane颗粒为有包膜、直径42~49nm的颗粒，包膜表面有乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)糖蛋白突起，包膜内为直径25~27nm的核壳，构成壳体的蛋白是C蛋白，即乙型肝炎病毒核心抗原(HB cAg)。另还有一种与壳体有关的可溶性抗原，称作乙型肝炎病毒e抗原(HBeAg)。^[8]

丙型肝炎病毒

HCV属黄病毒科(Flaviviridae)，病毒为直径约50nm、有包膜的球形颗粒，包膜内是密度很高的病毒核心。病毒基因组为长9.4kb的正链RNA，含一个几乎占据了HCV整个基因组的巨大的可读框，编码由3010或3011个氨基酸组成的聚蛋白前体，此聚蛋白前体在细胞及病毒的蛋白酶作用下，水解产生包括病毒结构蛋白和非结构蛋白在内的10余种病毒蛋白质。^[8]

HCV主要是通过血液传播、母婴传播和性传播。由于HCV与HIV、HBV、HGV等血液传播病毒有共同的传播途径，所以极易发生联合感染，导致病情的复杂化。^[8]

丁型肝炎病毒

HDV是一种缺损病毒，它必须利用乙型肝炎病毒的包膜蛋白才能完成自身的复制循环，而且土拨鼠肝炎病毒亦能辅助其复制。HDV为直径约36nm的球形颗粒，有包膜，包膜蛋白质来源于其辅助病毒HBV的HBsAg，包膜内包裹的是δ型肝类的病毒抗原HDAg，即δ抗原及病毒基因组RNA。HDV是唯一已被证实其环状RNA基因组的病毒，其单链环状RNA的基因组与植物类病毒类似，呈杆状二级结构，但其大小与类病毒不同，而且它具有编码蛋白能力。HDV的反基因组(antigenome)RNA含有一个可读框(ORF)，依靠特异性的RNA编辑(RNA editing)功能可产生称之为“δ抗原”的两种RNA结合蛋白，它们分别参与基因组复制，产生的多聚体RNA链经过自我位点特异性的切割和连接(核酶活性)形成子代共价闭合环状分子。^[8]

类病毒为含246~375个核苷酸的单链环状RNA分子。所有的类病毒RNA均无mRNA活性，不能编码蛋白质。大多数类病毒RNA都呈高度碱基配对的双链区与单链环状区相间排列的杆状构型。各种类病毒之间序列有较大的同源性，有几种类病毒，如唇膏蔓蔷薇潜隐类病毒(columnea latent viroid，CLVd)等可能是相关的类病毒之间重组产生的嵌合分子。^[8]

随着科学的不断发展，技术手段的日趋完善、病毒学研究也越来越深入、广泛。在此基础上，派生出许多彼此独立但又相互关联的病毒学专业学科，如医学病毒学(medicine virotogy)、动物病毒学(animal virology)或兽医病毒学(veterinary virology)、植物病毒学(plant virology)、昆虫病毒学(insect virology)、肿瘤病毒学(tumor yirology)、细菌病毒学(bacteria virology)、病毒生态学(viral ecology)、^[14]普通病毒学、病毒生物化学、分子病毒学、病毒分类学、噬菌体学等等。^[2]

细菌病毒学亦称噬菌体学，这是一门以噬菌体为研究对象的病毒学专业学科。其任务是阐明噬菌体的性质、噬菌体与宿主细菌的相互关系及其在各相关实践领域中的应用。^[14]

噬菌体是研究病毒的复制、遗传、感染过程的极好材料。从1938年Delbruck、Luria和Hershey等在美国建立噬菌体小组开始，一大批病毒学工作者集中对大肠杆菌T系噬菌体和A噬菌体等进行了系统的研究，获得了包括噬菌体的复制周期、溶源性、转导作用、DNA是噬菌体的遗传物质、噬菌体的整合感染、基因的精细结构、基因表达的控制以及突变的分子机制等一系列重要知识。^[14]

噬菌体的研究是分子生物学发展的奠基石。细菌病毒学的发展不但极大地丰富了病毒学的知识内容，而且也带动了其它病毒学专业学科的发展。某些噬菌体系统可以作为动物的肿瘤病毒的研究模型；噬菌体与宿主细菌的实验系统为其它各类病毒研究提供了可借鉴的模型系统；噬菌体的定量测定方法和阐明噬菌体复制周期的方法，都迅速移植于其它各专业病毒学研究。另一方面，有些噬菌体直接与病原微生物的致病机制有关，或是由于能选择性地与病原微生物结合而可用于菌种鉴定，所以具有重要的医学意义；有些噬菌体能够感染人类生产实践中使用的工业和农业微生物，因而与经济有密切的关系；由某些噬菌体构建的病毒载体和一些噬菌体酶，在基因工程领域有重要的应用价值。^[14]

动物病毒(包括人与其它脊椎动物的病毒)研究，是在Enders、Dulbacco等的杰出工作基础上发展的。动物病毒学迅速发展，取得了一系列重大的研究成果，其中包括，纯化结晶脊髓灰质炎病毒；证实流感病毒(Influenza virus)基因组由多个RNA分子构成；发现RNA肿瘤病毒(Tumor viruses)的癌基因和逆转录酶；完成猴病毒40(Simian virus 40，SV 40)的序列测定；阐明腺病毒(Adenovirus)DNA的转录本有拼接加工；揭示RNA肿瘤病毒的转化基因(Src)的产物是磷酸激酶；发现乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus，HBV)DNA复制有逆转录过程；利用高分辨率的X射线晶体衍射阐明鼻病毒(Rhino viruses)和脊髓灰质炎病毒的三维结构等。动物病毒学的研究重点一直集中在与人类利益有密切关系的家禽、家畜、各种经济动物、水产动物和一些重要的野生动物的病毒感染、病原学诊断和针对性进行检疫、监测、治疗及控制方面，所以动物病毒学常称为兽医病毒学。^[14]

医学病毒一直是人们最为关注的研究对象，医学病毒学历来是病毒学研究的最活跃的领域。由于研究思想、技术方法不断的进步，特别是分子病毒学的建立和发展，导致医学病毒学的基础研究和应用研究都发生了深刻变化。如人免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus，HIV)、人嗜Ｔ淋巴细胞病毒(Human T lymphotropic virus，HTLV)、丁型肝炎病毒(Hepatitis D virus，HDV)相继被发现；病毒的持续性感染、病毒与细胞受体的相互作用，病毒毒力产生的分子机制，病毒感染的分子流行病学等方面的研究工作不断地深入；基因工程疫苗的研制，用基因工程方法生产干扰素和其它抗病毒多肽均已获得成功；更为迅速、灵敏的病毒性疾病的诊断方法逐步建立；传统的全病毒疫苗不断被改进；病毒感染的化学治疗也有了新的进步。^[14]

自劳斯肉瘤病毒发现以来，人们相继发现许多能引起动物肿瘤以及与人类肿瘤有关的病毒。为了研究肿瘤的病毒病因、肿瘤病毒的性质、病毒的致转化和致癌机理以及防治肿瘤疾病，从医学病毒学和兽医病毒学中派生出病毒学的新的学科分支——肿瘤病毒学。在DNA肿瘤病毒方面，以猴病毒40为模型对病毒转化细胞的机理进行了深入的研究，同时在阐明人类肿瘤的病毒病因方面做了大量工作。在RNA肿瘤病毒方面，从Temin和Baltimore(1970)发现逆转录酶，第一次说明了RNA肿瘤病毒致癌问题的重要性以来，发现了病毒癌基因与细胞癌基因，揭示了一些病毒癌基因的产物的性质及作用机制，初步说明了RNA肿瘤病毒的致病机理。肿瘤病毒学的发展不仅提供了病毒与癌症关系的重要信息，而且也为人类攻克这一顽疾带来希望。^[14]

植物病毒学主要研究粮食作物、经济植物、药用植物和观赏植物等的病原病毒的性质，以及病毒感染的病原学监测、检疫、针对性处理与控制。植物病毒材料来源方便、易于纯化，与其它病毒比较，结构更为简单，所以病毒学的一些开创性工作都是以植物病毒为材料。例如，在烟草花叶病毒的研究中，证实RNA是RNA病毒的遗传物质；阐明病毒外壳蛋白是由蛋白质亚基构成及其一级结构；进行病毒重建(virus reconstitution)试验等。在植物病毒的研究中，发现了不能独立在细胞内复制的卫星病毒(sa-tellite virus)；基因组由数个分离的核酸分子构成，这些核酸分子分别包装在不同的颗粒中，并且只有这些颗粒的复合体才具有感染性的多分体病毒(multicomponent virus)；以及类病毒、卫星RNA与拟病毒等亚病毒病原因子。除了这些基础研究的成果外，对植物病毒的感染方式及传播途径、植物病毒疾病的发生和流行规律、诊断和防治方法等应用研究也进行了大量的工作，积累了丰富的知识。植物病毒学研究起步较早，但由于病毒和宿主植物的特殊性，以及缺乏像噬菌体和动物病毒研究那样有效的实验系统，所以其基础研究落后于细菌病毒学和动物病毒学研究。由于实验系统的改进，植物病毒的分子生物学研究，特别是在抗病毒的植物基因工程研究方面已有相当进展。^[14]

植物病毒与动物病毒同属真核生物病毒。有些植物病毒能在昆虫内繁殖，可以说这些病毒是植物病毒又是昆虫病毒。它们在植物和动物宿主中都能生存繁殖，这说明病毒在进化过程中，已能选择性地适应在这两类宿主中生活。有些植物病毒与动物病毒关系密切，分类地位相同，如植物弹状病毒(Photo-rhabdoviruses)、植物呼肠孤病毒(Photo-reoviruses)。另外，许多植物病毒的分类虽与动物病毒划在不同的病毒类群，它们的基因组结构与复制方式十分相似。因此，植物病毒学和动物病毒学研究存在一定的内在联系，这种联系不仅表现在植物病毒与动物病毒的起源和进化关系方面，而且还意味着这两门专业学科的发展相互依赖，各自的研究思想和方法可以互为借鉴。^[14]

昆虫病毒的生物学、生物化学和分子生物学基础研究，对蜜蜂、三蚕(家蚕、蓖bì麻蚕、柞蚕)等益虫的病毒病的控制，以及利用病毒进行农林害虫的生物防治已有迅速进步。杆状病毒(baculoviruses)的分子生物学研究日臻深入，以杆状病毒作为外源基因表达载体已获成功。通过杆状病毒载体，在昆虫虫体或昆虫细胞培养中表达的外源基因达数十种，以杆状病毒制备的病毒杀虫剂已经商品化。^[14]

昆虫病毒种类繁多，形态特异，普遍地存在潜伏性感染。许多动物病毒和植物病毒都能在昆虫介体中增殖，从广义上讲，它们也属于昆虫病毒。昆虫病毒的这种特殊地位表明，昆虫病毒学与动物病毒学和植物病毒学有着十分密切的联系。虫媒病毒和以昆虫介体进行传播的植物病毒，分别是昆虫病毒学和动物病毒学，以及昆虫病毒学和植物病毒学研究的共同内容。在应用研究中，昆虫病毒学研究对于切断病毒通过介体传播的途径，防治动物和植物的病毒性疾病具有特殊的意义。^[14]

病毒在整个自然生态系统占据着特殊的位置，动物病毒、植物病毒等各类病毒都是相应各类生物生态体系的不可分割的一部分。病毒生态学是从群体水平研究病毒与其它生物之间，以及病毒与非生物环境之间的相互关系的病毒学分支学科，它是病毒学的一个新兴的研究领域。通过病毒生态学研究，阐明病毒在生态环境中的存在状态、时空动态分布、与其它生物的相互关系，以及非自然环境对此关系的影响，从而可能进一步揭示病毒的生物学特性，为控制病毒性疾病的流行、保护生态环境和开发有益的病毒资源提供理论根据。^[14]

病毒生态学研究中最为活跃的方向，是了解病毒在非生物环境中的活动及其控制的环境病毒学(environment virology)，其重点又在水病毒研究。50年代末，印度发生水源性甲型肝炎暴发流行，中国上海暴发的甲型肝炎及新疆暴发的非甲非乙型肝炎流行，皆说明环境病毒学研究的重要性。^[14]

病毒是作为病原而被发现的，所以按照它们的“原始宿主”来分为若干类群是合乎逻辑的。所谓“原始宿主”是指对病毒的反应首先引起人类注意的宿主。^[15]

从原核生物的细菌、支原体、放线菌、立克次体、蓝绿藻；真核生物的藻类、真菌、蕨类、裸子植物、被子植物、原生动物、腔肠动物、线虫、节肢动物、软体动物、脊椎动物乃至人类中都能分离到病毒。其中从细菌、被子植物、节肢动物、脊椎动物和人类中找到的病毒最多；但不少低等植物如硅藻、黏菌、苔藓、苏铁属植物和低等动物的许多门，如多孔动物门、扁虫动物门、腕足动物门、棘皮动物门等均未报道有病毒的存在。这种分布不均的现象也许部分地反映了处于演化系统中不同位置的动、植物对病毒有不同的易感性，但更可能的是反映了人们以更多的注意力用于发现并研究与人类健康和经济生活有关的一些宿主的病毒。^[15]

分子病毒学(molecular virology)是病毒学与分子生物学相互渗透融合而形成的一门学科。它也是一门研究病毒基因组结构与功能，探寻病毒基因组复制、基因表达及其调控机制，揭示病毒感染、致病的分子本质，为病毒基因工程疫苗和抗病毒药物的研制以及病毒病的诊断，预防和治疗提供理论基础及其依据的科学。分子病毒学的研究内容包括：病毒基因组的结构与功能、病毒基因表达的调控原理、病毒感染的分子机制、病毒致癌的分子机理、抗病毒活性物质、病毒基因工程疫苗。^[16]

病毒学家要进行研究，首先需要对其研究对象进行扩增培养，因此开发了一系列病毒培养的方法流程。病毒培养(virus cultivation)，又称为病毒扩增(virus propagation)或者病毒增长(virus growth)。有些技术能够做到在无细胞体系中进行病毒培养，但是绝大多数病毒培养需要有合适的寄主细胞。^[17]

噬菌体依赖活菌中的营养物质进行繁殖，植物病毒可以在特殊培养的植物、组织培养物或原生质体(植物细胞，细胞壁已被移除)中进行增殖。动物病毒可以在动物体内增殖，例如小鼠，包括野生小鼠或转基因小鼠。转基因小鼠可用于乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒的研究。部分脊椎动物病毒能够在鸡胚中扩增，而一些昆虫病毒则能够在昆虫幼虫体内扩增。但大多数时候，动物病毒是在培养细胞中扩增的。^[17]

许多病毒有能力在宿主细胞单层形成肉眼可见的空斑，从而得以分离。宿主细胞单层接种少量的病毒后，由于病毒感染区域的细胞可能死亡或形状改变，从而形成空斑。空斑是由于病毒感染从单个细胞辐射扩散到周围细胞形成的。^[17]

通过向感染的细胞单层覆盖一层琼脂糖凝胶，可以有利于空斑形成；琼脂糖凝胶能够将子代病毒限定在一定范围内。噬菌体也能在菌苔上形成空斑。^[17]

通常认为，一个病毒体感染一个细胞最终形成一个空斑。因此空斑内的病毒属于同一克隆株，或者说它们的基因序列是完全一致的。该克隆株也可以称为分离株；如果该分离株有别于其他分离株，那么它可以认为是一个新的病毒毒株。其原理和从琼脂平板上的一个单克隆菌落分离得到细菌菌株相同。^[17]

当然还有一种可能，即一个空斑可能来源于两个或三个病毒体。为了增加收获单克隆病毒株的概率，可将挑取空斑获得的病毒进行两轮甚至三轮空斑纯化过程，最终收获的病毒即是空斑纯化病毒。^[17]

实验室条件下，首次分离得到的某种病毒在细胞中的复制率较低，经过几轮复制周期以后，其复制效率可能提高。病毒每经过一次“转接”(细菌学术语)，即可视为一次传代。经过数次传代后，病毒基因可能发生变化，有别于最初的野生株系，称为实验室病毒。^[17]

大多数病毒体都非常小，超出了光学显微镜的分辨极限，但是光学显微镜在病毒感染导致细胞变化的研究方面——如细胞病变效应，具有非常重要的应用价值。荧光显微镜常被用于检测带有荧光基团标记的病毒产物。荧光基团能够吸收特定波长的光，从而激发出一种更大波长的发射光。^[17]

共聚焦显微镜在病毒学研究中占据非常重要的地位。其应用原理是通过一个针孔收集位于焦平面处样品的反射光，而焦平面区域外的反射光则被排除。大多数共聚焦显微镜利用激光对样品扫描，得到多层样品或荧光样品的精细图像。此外，通过对一个样品进行多层成像采集，可以重构样品的三维图像。该技术可观察活细胞，从而实时追踪蛋白质的转运过程。这类研究往往需要对目标病毒蛋白或细胞蛋白进行相应的标记，例如融合绿色荧光蛋白(一种水母蛋白)等。^[17]

为了研究病毒结构或病毒感染后的细胞，常常需要更高分辨率的放大观察，透射电子显微镜可以满足此需求。其样品通常包括病毒体、病毒体的某一成分、病毒感染的细胞或者细胞切片。为了精密地观察样品，需要对样品进行负染，或者超低温处理，有时候是二者联合。^[17]

负染色技术利用重金属盐(如磷钨酸钠、钼酸铵等)进行染色，使得样品与背景形成显著对比。在病毒体的电镜图像中，病毒体周围被染黑，而未被染色的病毒体则是透亮的，从而凸显整个病毒体的形状和大小。如果染色剂渗透进病毒体表面的裂缝或其他孔洞里，则可能观察到更多病毒体的细微结构。利用负染色技术生成了许多高质量的电镜照片，但是传统的电镜技术也存在一定的局限，如干燥引起的结构扭曲等。^[17]

冷冻电镜技术是近些年发展起来的。该技术通过将液体或半液体样品快速冷冻到-160℃以下，使水冻结成玻璃态，并对冷冻的样品进行图像采集。冷冻电镜采集的数据需要利用计算机进行处理，以获取最多的细节，同时对不同角度采集的图像数据综合分析可以帮助重构病毒颗粒的三维图像。其中涉及许多复杂的变换及整合。^[17]

X线晶体学是另一种研究病毒体(DNA、蛋白质及DNA-蛋白的复合体)三维结构细节的技术。该技术需要将待研究的病毒体或某种分子制备成结晶，然后将该结晶置于一束X线的照射下，随着X线不断扫描到晶体中的分子/原子而发生衍射。对X线衍射光谱的分析能够判断晶体中分子/原子的相对位置。^[17]

还有一些技术在病毒结构的研究中应用较多，包括核磁共振以及原子力显微镜。^[17]

不同大小的蛋白质或核酸能够通过聚丙烯酰胺凝胶电泳或琼脂糖凝胶电泳分离开来。在多数电泳技术中，每一种蛋白质或核酸会在凝胶中形成一个条带。电泳技术的原理在于不同分子量的分子在凝胶中移动的速率不同。将大小未知的蛋白质或核酸分子在凝胶电泳中的位置与相同凝胶中大小已知分子所在的位置进行比对，可以估算未知分子的分子量。SDS-PAGE技术可用于估算蛋白质分子量，即去污剂十二烷基硫酸钠存在条件下的聚丙烯酰xiān胺凝胶电泳。^[17]

复杂的病毒蛋白混合成分可以通过双向电泳进行分离，即先按照蛋白质等电点进行分离(等电聚焦电泳)，再依据蛋白质的分子量进行第二向的分离(SDS-PAGE)。^[17]

核酸或蛋白质经过电泳分离后的谱型可以通过将其从凝胶转移(印记)到一层固相膜上。如果转移的分子是DNA，该技术则称为Southern印记，以Edwin Southern的姓氏命名；如果是RNA分子，则称为Northern印记；如果是蛋白质分子，则称为Western印记。^[17]

病毒抗原一般用特异性抗血清或单克隆抗体进行检测。在许多技术中，一般在病毒特异性抗体(直接检测)或二抗(间接检测)上标记特殊的标记，之后通过检测标记的存在指示阳性结果。病毒特异性抗体是通过把病毒抗原注射到某种动物体内得到的，二抗则是通过将该种动物的免疫球蛋白注射到另外一种动物体内进行制备的。^[17]

抗体标记有许多种类，这些标记可以通过很多方法检测。^[17]

有些样品只含有低拷贝的病毒核酸，对其进行扩增后可增加其被检测的概率。DNA可通过PCR进行扩增，而RNA可利用逆转录酶(RT)复制成DNA之后再进行PCR扩增(RT-PCR)。PCR过程需要病毒序列特异性的寡核苷酸引物。扩增产物可以通过琼脂糖凝胶电泳转移至硝酸纤维素膜，之后利用标记探针进行杂交检测。^[17]

PCR技术同样可用于测定样本中特异性核酸序列的拷贝数。实时PCR就是常用的一种定量PCR技术。通过PCR荧光标记监测DNA浓度：DNA的初始拷贝数越多，荧光强度增加越明显，浓度越高。^[17]

剑桥大学的Fred Sanger及其同事发明了DNA分子碱基序列测定的开创性技术——双脱氧末端终止法。该研究组于1971年首次测定了一段12碱基对长度的DNA序列，该序列来源于λ噬菌体。六年后，该研究组完成了针对噬菌体φX174基因组DNA序列的测定。在以Sanger测序为主的时期，对测序技术的不断改进使得DNA能够以片段的形式被读取。^[17]

计算机程序的应用在序列分析中占据重要地位，例如Artemis和BLAST。利用计算机技术可以从序列中发现更多有用的信息。^[17]

针对核酸进行操作的许多技术同样适用于病毒基因组。这些技术包括利用限制性内切酶分离特定的基因组片段、将基因片段克隆进细菌质粒，以及向病毒基因组引入定点突变等。自然发生的病毒基因组重组和重排等过程，可以在实验室加以重复从而人为制造新的病毒基因型。^[17]

当基因表达被阻断时，其功能可能也会降低；在基因功能的研究中，通常会构建特定基因突变的病毒。不能在野生型病毒的复制条件下进行复制的病毒突变称为条件致死突变。许多研究使用温度敏感型突变体，这种突变体不能在野生型病毒复制的温度条件下进行复制(非许可温度)，但是却可以在其他温度条件下进行复制(许可温度)。^[17]

DNA突变技术已被广泛认可并应用到DNA病毒的研究中。针对RNA病毒基因组的操作技术也越来越成熟，该技术通过将RNA基因组逆转录为DNA，继而针对DNA进行突变后，再次转录为RNA。这些技术统称为反向遗传学技术。^[17]

另外一个抑制基因表达的方法是RNA沉默(RNA silencing)，或者RNA干扰(RNA interference，RNAi)。这种方法利用了一种细胞防御机制，该机制能够被特异性的dsDNAs诱导激活，从而破坏病毒的mRNA。因此，可以通过dsRNA的短序列抑制病毒基因的表达进而研究这些基因的功能。^[17]

当然还可以通过将基因引入细胞进行瞬时表达，并监测该表达带来的细胞变化，进而对基因的功能进行研究。^[17]

除了构建病毒突变体，病毒学研究中还会用到其他基因修饰的方法。可以给一个病毒蛋白基因附加一段能够编码标签(例如绿色荧光蛋白)的序列，这样一来通过基因表达合成的即是这种带有该标签的病毒蛋白，从而可以帮助我们监控该蛋白在感染细胞中的分布。^[17]

可以借助DNA微阵列监测被感染细胞内病毒基因的表达情况。微阵列技术能够同时监测成百上千个基因的表达，因而是研究较大基因组病毒(例如疱疹病毒及大基因组DNA噬菌体)基因表达的理想手段。病毒mRNA检测的基本流程包括从感染的细胞中提取RNA并逆转录为DNA、PCR扩增DNA、DNA荧光标记，然后将产物加到微阵列中——通过合适波长的激光对微阵列进行扫描，如果某个探针结合样品中的DNA，即可以被激发出相应的荧光信号。^[17]

DNA微阵列也能够用于研究与病毒相关的宿主细胞基因的表达。该方法成功应用于细胞表面病毒受体的鉴定。^[17]

经过长时间的发展，既产生了各领域的专门知识和人才队伍，同时又在整体上构成了较为稳定的人类病毒学知识体系和学科科学体系；既映射出人类病毒的客观本质和行为规律，也体现了人们在历史进程和现实需要中对人类病毒的基本认识框架。在这一稳定知识体系的前端，必定不断地形成一些最为活跃、探索性极强并且日益更新的研究前沿，使人类病毒学无论是作为一门科学还是一个学科，都迅速地不断向前开拓新的认识领地。基于对病毒病诊防治的需要，以及人们在知识积累中由量变到质变飞跃的规律，人类病毒学的新兴、前沿领域包括：^[9]

1.新病毒的发现。新病毒的发现是各时代人类病毒学的重要前沿，具有高度技术依赖性。进入21世纪以来，随着新一代测序和生物信息学等技术的发展，大大加快了新病毒的发现过程。过去一个病毒的发现往往需要十几年或更长的时间，而近年来，利用宏基因组或转录组学等分析技术，人类已发现一千多种新的RNA病毒。^[9]

2.病毒与微生物组学。大量病毒存在于自然界环境和生物体内，而病毒/微生物组学在整体层面上揭示存在于某一个或某一类生物体，或某一特定环境中所有的病毒和微生物，由此研究它们与人类健康的关系。^[9]

3.动物源性病毒对人类感染的研究。从过去到现在，大部分人类新发传染病都来源于动物，我们需要了解动物源性病毒在动物宿主中的生态及分布特征，解析病毒基因变异和进化现象，阐明病毒跨物种间感染与致病的规律，为新发病毒性传染病的防治提供有力的科学支撑。^[9]

4.病毒免疫病理与“炎症风暴”的研究。大多数病毒病具有自限性特征，随着病毒自然清除，疾病表现消退甚至产生免疫力，但一些容易引起重症的病毒感染如SARS等，其致死机制往往是以炎症风暴为特征的免疫病理，如何抵御该种病理侵害，已成为人类病毒学的重大前沿课题。^[9]

5.病毒关键分子的结构生物学。结构生物学为人类病毒疫苗和药物创制提供理论基础，因此在人类病毒学学科发展中地位特殊。基于结构基础的人类病毒学基础研究和药物疫苗创制呈现出巨大生命力。^[9]

6.特异性、靶向性抗病毒治疗策略的研究。抗病毒治疗策略是人类病毒学研究的重要目标，以病毒关键基因或蛋白作为治疗靶点，辅以计算机模拟手段，进行病毒靶分子与药物分子的高通量虚拟筛选，极大地提高了发现特异性、靶向性抗病毒治疗药物的可能性，大大地加快了研发速度。^[9]

7.病毒疫苗研制。病毒疫苗作为预防、控制和消除病毒性传染病的有效策略，一直是人类病毒学研究的重点和活跃领域。近年来，除了传统灭活疫苗、减毒活疫苗外，病毒载体重组疫苗、DNA疫苗、mRNA疫苗等新型疫苗制备技术得到快速发展，将为人类病毒性传染病的防治提供重要的手段。^[9]

世界卫生组织(World Health Organization，WHO)于1966年启动了消灭天花运动，通过全球范围的疫苗接种，彻底消灭了天花，这是人类历史上消灭的第一种病毒，也是人类卫生运动的重大成就(Henderson，1987)。2011年，世界动物卫生组织(World Organisation for Animal Health，OIE)和联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO)联合宣布牛瘟病毒为世界上第二种被成功消灭的病毒(Mariner et al.，2012)。另外，脊髓灰质炎疫苗也取得了重要成果，20世纪50年代初期，美国每年约有21000例脊髓灰质炎患者，而现在该病在美国已经被消灭，全世界也仅有几个国家还在流行(Nathanson and Kew，2010)。^[4]

在中国，乙型肝炎(简称乙肝)疫苗的应用取得了巨大成功。1979年和1992年开展的两次大规模人口血清学调查结果显示，中国人群乙型肝炎病毒(hepatiis B virus，HBV)表面抗原的阳性率接近10%(李明，1986；戴志澄和祁国明，1995)。1992年起，卫生部(现为国家卫生健康委员会)将乙型肝炎疫苗纳入计划免疫管理，2002年开始对所有新生儿免费接种乙肝疫苗。2006年第3次全国血清学普查结果显示，在5岁以下儿童中HBV表面抗原阳性率仅为1%，相对于1992年下降了90%(Liang et al.，2009)。2014年第4次血清学普查结果显示，小于15岁的儿童中HBV表面抗原阳性率下降了92%(从1992年的10.5%下降为0.8%)，而小于5岁的儿童中HBV表面抗原阳性率下降了97%(从1992年的9.9%下降为0.3%)(Cui et al，2017)。^[4]

传统的疫苗包括灭活疫苗、减毒疫苗、亚单位疫苗等，新的疫苗类型包括重组亚单位疫苗、类病毒颗粒、DNA疫苗、RNA疫苗等。从早期人类对天花疫苗的原理一无所知，到现在已经可以根据细胞免疫和体液免疫效果来针对性地评价疫苗，人类对疫苗的认识、研制和应用已经有了质的飞跃。^[4]

相对于早期疫苗的成功，抗病毒药物的研究则起步较晚，直到20世纪60年代，杜邦公司才研发出了抗流感的药物金刚烷wán胺(symmetrel)。勃罗‧韦尔康实验室（Burroughs Wellcome）公司生产的阿昔洛韦(acyclovir)，对20世纪七八十年代单纯疱疹病毒2型的流行起到了很好的抑制作用。很多核苷类似物对DNA病毒都有很好的抑制效果。在人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)出现之前，抗RNA病毒的药物很少，随着对HIV研究的深入，出现了一系列抑制病毒核酸复制的核苷类似物药物，以及阻止病毒入侵、抑制病毒蛋白酶活性等的药物。^[4]

干扰素是在病毒的研究中发现的，干扰素在乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、疱疹病毒等的感染中都有临床应用，同时还在肿瘤、多发性硬化等的治疗中得到了应用。特异性抗体在抗击埃博拉病毒感染中也发挥了重要作用。^[4]

病毒载体用于基因治疗起始于20世纪90年代，在发展初期，因为出现了两次恶性事件，它的发展受到了严重影响：1999年，在美国针对鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺乏症的基因治疗中，一位患者因对腺病毒载体的异常免疫反应而死亡(Raper et al.，2003)；2002年，在法国以逆转录病毒为载体来治疗重症联合免疫缺陷的实验中，逆转录病毒整合到原癌基因上，导致几名被试儿童患上了白血病(McCormack and Rabbitts，2004)。但是，经过科学家多年的努力，病毒载体在传递和安全性上都取得了较大改良，到2017年，全世界开展的基因治疗临床试验已经超过3000个，其中70%用到了病毒载体(Beitelshees et al.，2017)。临床试验中基因治疗主要针对的是癌症、单基因遗传病、传染病和心血管疾病。常用的病毒载体包括腺病毒、腺相关病毒、单纯疱疹病毒、逆转录病毒、慢病毒等(Lundstrom，2018)。其中，有些病毒不仅作为基因的传递载体，同时还发挥其他的治疗作用。例如，单纯疱疹病毒等溶瘤病毒可选择性地感染和杀伤肿瘤细胞，并激发免疫反应，起到对肿瘤的治疗作用(Martuza et al.，1991；Choi et al.，2016)。^[4]

昆虫病毒特别是杆状病毒，由于具有对人和家畜没有危害、杀虫致死率高、能产生流行性疾病、生产成本适中等优点，从20世纪70年代起，被世界卫生组织和国际粮食及农业组织推荐作为化学农药的替代品，在农林生产中进行推广应用。病毒杀虫剂在巴西、中国、美国、加拿大、欧洲等国家和地区得到了广泛的应用(Lacey et al.，2015)。中国从20世界60年代开始研发昆虫病毒杀虫剂，第一例商品化的病毒杀虫剂——棉铃虫病毒杀虫剂于1993年在中国登记注册，已经有32种病毒被用于农林害虫的防治，主要是杆状病毒，也有少量的质型多角体病毒、浓核病毒。中国病毒杀虫剂产品的年产量稳定在1600吨左右，在农林害虫的综合防治中发挥着重要作用(Sun，2015)。^[4]

除此以外，病毒在外源基因表达、抗菌治疗(噬菌体)、新型纳米材料、人工合成等生物技术领域中也有着广泛的应用。^[4]

乙型肝炎病毒（HBV）感染是由一种包膜DNA病毒-乙型肝炎病毒感染肝脏引起的肝细胞坏死和炎症。HBV感染可以呈急性或慢性，其严重程度可从无症状到有症状，甚至进展性疾病。慢性乙型肝炎(CHB)的定义为乙型肝炎表面抗原持续阳性6个月或以上，它是一个重要的公共卫生问题。目前全球约有2.4亿慢性感染患者，尤其在中低收入国家。CHB的主要并发症为肝硬化和肝细胞癌(HCC)。^[18]大约20%的乙肝病毒长期携带者会转变成肝癌(肝细胞的恶性上皮细胞肿瘤)，并且每年约有100万人死于乙肝病毒引发的肝癌。这种病毒到底是如何致癌的尚未可知，但明确该病毒生活史的数个层面与致癌有关。^[19]。大部分患者并未意识到自己感染了HBV，因此就诊时病情可能已至进展期。针对婴儿的乙肝疫苗普遍接种项目，有效地降低了许多乙型肝炎流行国家的乙型肝炎发病率和患病率。已有针对HBV的有效抗病毒药物，且已被证实可以抑制HBV复制、预防疾病进展至肝硬化，同时降低肝细胞癌和肝脏相关死亡风险。但对于大部分接受治疗者，现有的治疗手段不能清除病毒，因此可能需要终身治疗。^[18]

另一个原癌病毒——人类乳头瘤病毒(HPV)的致癌机制已经被人们熟知。^[19]人类乳头瘤病毒(HPV)对上皮细胞有高度亲嗜性，可引起人类上皮的肿瘤和疣。根据感染部位不同可将HPV分为嗜皮肤性和嗜黏膜性两大类，均在局部增殖，不进人血液循环。根据与宫颈癌等肿瘤发生的关系，分为高危型和低危型。高危型的有HPV16、18、31、33、35、45、49、51、52、56、58、59、66、68等，其持续感染与宫颈癌发生密切相关，亦可诱发其他生殖道肿瘤及口腔癌、喉癌；低危型有HPV6、11、42、43、44等，引起生殖器尖锐湿疣。^[20]

人是HPV唯一的自然宿主。其传播方式主要有皮肤黏膜直接接触，包括性接触和经共用毛巾、内衣等物品的间接接触。新生儿通过产道也可被HPV感染。上市的HPV预防疫苗有3种，分别是二价疫苗、四价疫苗和九价疫苗，均具有良好保护作用。疣可用激光、冷冻、电灼或手术等方法除去。^[20]

大约有10%的丙肝患者会引发肝硬化最终罹患肝癌(肝细胞性肝癌)，肝癌通常在初始感染三十年后发生。两种病毒蛋白质(core和NS5A)已经被证明能抑制p53或干扰其功能，并且转基因小鼠实验已经被设计去表达该病毒导致肝癌的核心蛋白。然而，这还不足以说明丙肝病毒为何容易诱发人类得肝癌。^[19]抗丙型肝炎病毒（HCV）药物研发发展迅猛，有效治疗率达到了前所未有的90%以上，且副作用小、疗程短，极大地改善了慢性丙肝患者抗病毒治疗的现状。相信未来10年HCV的全球流行将能够得到很好的控制。但是，想要彻底控制甚至消灭HCV病毒感染仍面临巨大的挑战。对于晚期肾病HCV感染患者、肾或者肝脏移植的HCV感染患者等仍需要更加有效的治疗药物。由于HCV病毒基因变异迅速，对于作用于单靶点的直接抗病毒药物（DAA类药物）来说，耐药性的出现、治疗效果的下降以及交叉感染仍是一个值得关注的问题。发展泛基因型药物及治疗方案仍然很重要。^[4]

大多数感染人类嗜T淋巴细胞病毒（HTLV）的人很少会有不利后果，但是大约有2%的患者会最终罹患血癌——T细胞白血病(ATL)，这种类型的白血病通常在患者40多岁或50多岁才能被诊断出来。尽管细节尚不清楚，但导致Ｔ细胞白血病的病因很可能是因为在HTLV慢性感染期间，病毒Tax蛋白反复刺激Ｔ淋巴细胞而导致人体控制系统紊乱。^[19]人类嗜T淋巴细胞病毒传播主要有母婴、性接触以及输血3个途径。由于HTLV所致疾病的危害性及其血液传播的特点，很多国家和地区越来越重视HTLV的检测与确证，特别是不少发达国家和地区已把HTLV筛检纳人献血者血液筛查常规项目。HTLV感染的诊断方法包括病毒培养法、血清学方法、核酸杂交、多聚酶链反应(PCR)法等。^[21]