病毒感染研究中的分子通信：建模、实验数据与未来方向

全球每年有数亿人受病毒感染影响，然而其中多种感染在感染期间及感染后既无疫苗也无有效治疗。这一挑战已被COVID-19大流行凸显，表明病毒可迅速传播并影响整个社会。必须涌现融合不同学科的新技术，以提供应对病毒感染及未来可能大流行的前瞻性策略。过去十年，一个涉及生物工程、纳米技术与信息通信技术(ICT)的跨学科领域正在发展，称为分子通信(Molecular Communications)。这一新兴领域运用经典通信系统的要素并将其映射到体内外的分子信号与通信，旨在开发可服务于未来医学的新工具。本文中，我们详尽讨论分子通信如何融入病毒传染病建模研究，以及如何在将分子视为信息载体的前提下开发可能的治疗与疫苗。我们综述了已有的病毒感染分子通信模型（体内与体外）相关文献，深入分析其对宿主的影响及体内其他系统（如免疫应答）的后续通信过程，梳理已知病毒感染的实验数据来源及其对分子通信领域的用途，并探讨开放问题与未来方向。由于治疗/疫苗开发需要以ICT为核心的跨学科方法，我们确信分子通信能通过详细表征与操控分子在不同介质中的传播，在此发挥核心作用。