生命科学是关系人类健康、公共安全和未来生物技术发展的战略性前沿领域。随着人口增长、全球环境变化以及病原体快速演化，重大传染病防控、复杂疾病机制解析和精准医学发展面临越来越多的挑战。生命过程本质上涉及从分子、细胞器到细胞整体尺度的多层次动态调控，而疾病发生往往源于这些复杂生物体系中的结构变化、功能失衡以及时空调控异常。

其中，新发传染病（以“X疾病”为代表）的病原识别、致病机制解析及防控策略研究具有重要战略意义。新发和再发传染病通常具有病原来源未知、跨物种传播机制复杂、感染过程高度动态以及缺乏有效早期诊断和治疗手段等特点，对全球公共卫生体系和国家生物安全构成重大挑战。围绕病原体生命周期、病毒–宿主相互作用以及抗病毒药物作用机制开展基础研究，是建立主动防御体系和快速响应能力的关键。然而，目前仍缺乏对病毒完整生命周期进行实时动态观测的能力，也难以在纳米尺度同时捕获病毒颗粒、宿主细胞器以及分子相互作用过程。另一方面，细胞稳态维持机制及其失衡过程是理解衰老和重大疾病发生发展的核心科学问题。细胞通过细胞器互作、蛋白质稳态调控、代谢网络平衡以及微环境响应维持复杂生命活动，而这一过程的异常与神经退行性疾病、心血管疾病、代谢疾病以及癌症等密切相关。当前的重要挑战在于，如何在活细胞或接近生理条件下解析细胞器动态重组、分子运输、代谢变化以及局部化学微环境演化之间的关联机制。

同步辐射X射线技术凭借高空间分辨率、高化学敏感性以及无标记成像能力，为生命体系中复杂结构和动态过程的解析提供了独特研究手段。在病毒感染与抗病毒药物研究中，软X射线断层成像（SXT）具有高空间分辨能力和强结构解析能力，能够在接近天然生理状态下对完整细胞进行三维成像，可用于研究病毒侵染过程中宿主细胞器重构、病毒复制区域形成以及病原体与细胞组分之间的相互作用。同步辐射软X射线成像技术能够在水合、接近天然状态下实现单细胞三维结构观测，直接解析细胞器空间组织、纳米材料/药物胞内分布及代谢过程，为研究细胞稳态调控提供无损、高分辨表征手段。进一步结合X射线吸收谱、相干成像及先进数据重构方法，可同时获得细胞结构、元素分布和化学状态信息，建立细胞微观结构变化与疾病发生机制之间的关联。

高空间分辨率和时间分辨率的同步辐射X射线成像技术，为单细胞高分辨动态表征提供更强有力的手段，并为揭示细胞稳态失衡机制提供关键数据支撑。