许磊：窥见传染病中的数据秘密

倪海波

人类的发展史，在某种意义上，也是一部人类与传染病进行艰苦卓绝抗争的历史。以鼠疫为例，从公元541年一直持续到大约公元750年、“死的人比活人多”的查士丁尼瘟疫，到14世纪中叶开始暴发并周期性复发、在欧洲一直持续到17世纪、“杀死了1/4～3/4欧洲人”的黑死病，再到1855年起始于云南地区后造成1894年香港鼠疫、并在此后传向世界各地的第三次鼠疫大流行，均造成了毁灭性的结果。除此之外，天花、麻疹、流感、鼠疫、疟疾、黄热病和伤寒等致命的烈性传染病，同样带来了严重的危害。即使在20世纪上半叶，医学微生物学的进展已经大大促进了药物、抗毒素、抗生素和疫苗的发展，许多重大传染病的防治成为可能，并取得了举世瞩目的成功，但是诸如SARS（传染性非典型肺炎）等新发传染病依然成为全世界范围内的重大公共卫生威胁。2019年年底暴发的新型冠状病毒肺炎疫情，更是引人深思：

在人类与传染病的抗争过程中，传染病究竟如何影响了人类世界？社会采取了哪些应对措施？如今人类又应该如何对待传染病？过去克制重大传染病的经验能为当今提供怎样的借鉴意义？从重大传染病的宏观大尺度层面入手，以“早有渊源”的鼠疫、登革热及最近暴发的新型冠状病毒肺炎作为研究对象，探索气候变化对动物疫源性传染病的发生与流行的影响，并在此过程中对多科学交叉思路进行探索，为重大疾病控制提供强大的技术和理论支持，这是清华大学万科公共卫生与健康学院副教授许磊一直在做的事情。

知也无涯 心有所“鼠”

1996年，一只名为“多利”的克隆绵羊呱呱坠地，以此为标志，越来越多的人意识到：21世纪将会是生命科学的世纪。这股风潮也影响了许磊，本科阶段他选择进入河南师范大学生命科学学院，就此展开生命科学领域的探秘之旅。

2004年，时任中国科学院动物所（以下简称“动物所”）所长的张知彬教授应邀到河南师范大学作学术报告。“那是我第一次见到我的导师。”许磊回忆道，“这场报告我听得津津有味，使我茅塞顿开，同时也让我下定了本科毕业后‘投奔’动物所、师从张老师的决心。”机会总是眷顾有准备的人，许磊作为当年的推免生，第一时间与动物所联系，直奔这所中国科学院生物研究领域中规模最大、历史最悠久的研究所。许磊说，这番义无反顾的“奔赴”，既是忠实于自己对动物研究的兴趣，又来源于他对动物所整体实力的认可，更是基于他对张老师人格魅力和科研实力的推崇。

许磊

建立起较为系统全面的、关于生态学大学科背景和应用的认知体系，是许磊进入动物所之后获得的第一份馈赠。许磊用了一定的时间，先后在动物生理生态学、分子生物学、营养生态学等方向不断尝试，在这个过程中，他逐渐发现：“我最喜欢的还是用数学的方法来解决生命科学的问题。”就此，这个一度觉得数学研究太过辛苦的年轻人，最终将生态学数理统计及建模方向，作为自己日后研究的落脚点。

确定了研究方向，下一步要确定的就是研究对象。大学期间因SARS封校、取消野外实习的经历，让许磊充分意识到，传染病深刻影响着人类社会的正常秩序，关于传染病的研究是极为重要且有深刻的社会价值的。加之许磊所在课题组对于鼠类研究的先发优势，在与导师张知彬恳切地促膝长谈两小时后，许磊很快将目光投向了人类历史上危害极大的烈性传染病——鼠疫。

据许磊介绍，鼠疫是人类历史上影响力最大的传染病，是中国传染病防控的1号病。虽然鼠疫在新中国成立以来得到了有效控制，但其时空动态的传播与调节机制问题仍不明确。近年来，地球和人类社会正面临气候变化的严重挑战，且已有研究结果表明气候变化对某些重大传染性疾病可能产生影响。在这样的背景下，通过建立尽可能详细完善的数据统计模型，从宏观尺度上面去分析环境因素对于传染病流行和暴发的规律，研究环境、地理、气候、社会经济等外部因素对传染病的影响，并以此为基础分析鼠疫大流行受气候调节的宏观格局，为气候影响下的鼠疫发生与传播提供新的认识和防控对策，是许磊研究的动力所在。

万事开头难。鼠疫数据库的建立，仅录入资料这一步，就给许磊来了个“下马威”。国内关于鼠疫的历史资料，多是手工记录或绘制而成，有不同程度的错漏和误差。要完成历史数据的数字化，单纯的数据录入就需要几个月时间，之后对数据的核校才是真正的“大工程”。其中最大的困难，出现在对老地图的数字化上。囿于绘图技术和地理知识的局限性，很多历史资料中的地图无法与现行地图一一对应。为了让这些地图材料发挥其真正的价值，许磊绞尽脑汁，尝试了各种办法。在比对现存最古老的地图仍旧无果的情况下，他将地图中的山川河流作为固定坐标锚定下来，并利用其将一幅幅变形的老地图重新固定到今天的地图框架内。每张老地图都有数百个坐标点，把这400多张老地图逐一“复原”，许磊花了足足3年时间。功不唐捐，3年后，许磊构建的“300年中国鼠疫流行历史”数据库成为当时关于鼠疫的最古老、大规模、数据比较详细的数据库。

在清华大学青年教师工作坊中交流

据许磊介绍，对于运用数据统计进行建模的一个研究者而言，数据是一切研究的基础。建数据库，是为了给后面的研究提供材料，唯有打好基础，后续工作才可以逐渐展开。故而越完善、越完整、越平衡的数据库，越有利于研究者分析其中的规律。建立一个中国的鼠疫数据库不是终点，许磊希望将数据收集的范围，逐步向全世界扩大。这个机会来得很快。在导师张知彬的帮助下，许磊远赴挪威奥斯陆大学生物系生态与进化整合研究中心进行访问学习，就此让许磊与挪威这个科研氛围浓厚、理论沉淀精深的“冰与绿的国家”结下缘分。此后许磊在挪威奥斯陆大学生物系生态与进化整合研究中心工作期间，将世界卫生组织（WHO）近百年的Weekly Report（每周档案）进行数字化处理，并从中提取关于鼠疫的资料。通过这些基本覆盖全世界的鼠疫研究档案，结合欧洲对黑死病的历史研究成果，许磊比较全面地看到了鼠疫在全世界各个地区的流行状况与基本规律。随后在许磊参与的国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目“气候变化对全球鼠疫发生和流行的影响”中，中挪双方强强联合，构建了第三次全球鼠疫流行数据库和扩散图，分析了气候变化对世界主要疫区鼠疫发生流行规律的影响，并提出了鼠疫预警和防控的新对策。通过动物学、公共卫生、病原学、分子遗传与进化等多种技术手段相结合，“千年全球鼠疫流行历史”这一世界级的数据库顺利建成，许磊发现了“鼠-蚤-疫”生物系统与气候波动的复杂非线性联系，分析了中国南北方鼠疫人间疫情受降水调节的差异，重建了鼠疫在全球扩散的路径与速率，揭示了长时间周期上鼠疫的发生规律。这一突破性的成果也被Science、Discovery等多个国际知名媒体报道。

奔赴疾控 继续研究

结束博士阶段的学习，许磊做出了一个新的选择：去中国疾病预防控制中心（以下简称“中国疾控中心”）工作。“在他们看来，比起到疾控部门工作，在动物所做研究显然是更稳妥的一个选择。”许磊回忆道，“但是经过了长期的研究学习，我最强烈的愿望就是继续深入系统地对鼠疫展开研究。诚然动物所是一个研究鼠类比较成熟的单位，但是鼠疫的‘疫’，尚未列入主要研究领域之内。”为此，许磊虚心请教了导师和许多业内专家，经过多次深入交谈和沟通，许磊更加坚定了自己想要研究的方向。2014年，他正式进入中国疾控中心传染病所，师从刘起勇教授，展开博士后阶段的研究工作。

中国疾病预防控制中心传染病所，是一个有着较长历史的“元老级”单位，国内鼠疫防控的原始资料几乎全都保存于此。在这个全新的工作环境中，抱着“用更专业的角度看鼠疫”的想法，许磊深切地感受到自己进入了一个更广阔的研究空间。“做烈性传染病学的研究，疾控中心是必去的一站。”在这里，许磊看到了对烈性传染病研究的更多维度。

就在此时，广东登革热疫情暴发。在对登革热疫情的研究中，许磊意识到，登革热这种通过蚊虫叮咬传播的疾病在现有卫生条件下影响更大。故此，许磊迅速反应，将一部分在鼠疫研究上获得的研究思路和方法运用到对登革热的研究上来。通过对疫情、媒介检测密度、环境变量的收集整理，许磊及其团队建立了登革热暴发风险的预报模型，得出“登革热暴发之后不会引起本地化、疫情将继续以传播输入为主”的结论，为登革热防控提供指导和支持。

经此一“疫”，许磊验证了先前的研究结论——烈性传染病会在气候变化下产生传播路径和传播范围的变化；同时也明确了从鼠疫这种经典传染病中间研究取得的成果，在更多的传染病研究上有其应用价值：基于鼠疫研究的海量样本和完善体系，其研究成果对于烈性传染病的研究和防控都有积极意义。此外，许磊也清晰地认识到，诸如鼠疫或登革热这一类动物疫源性传染病，在未来将会是对公共卫生的重大威胁。许磊希望可以将对动物生态学的科研力量和公共卫生的研究力量合而为一，让动物生态学的研究指向更现实的靶标；让公共卫生的研究者看到的不光是“水面上的冰山”，还看到“水面以下的更大的冰山”，并针对疫源动物带来的威胁，扎牢当地公共卫生的防控网络。他是这么想的，也是这么做的。后续在鼠疫、登革热研究上取得的理论和预报模型，已逐渐用于出血热、禽流感、非洲猪瘟等其他传染病的研究。许磊认为，“这项工作不仅有科学意义，更有重要的现实意义”。

重回校园 服务社会

做过研究，去过“一线”，2020年许磊又一次做出了人生中重要的选择，他以副教授的身份进入清华大学地球系统科学系。许磊坦言，在高校做科研工作，对他来说是全新的领域，更是一个不小的挑战。这次的选择，来源于始终关心他成长的导师们的鼓励。“导师给了我很多指点，准确地说，他们为我指明了一种‘做科研’的未来方向，即在中国未来的科研领域，大学将会扮演更为重要的角色，因为大学兼具人才和社会横向联系的综合性优势。考虑到这一点，我就做出了到高校任教的决定。”

在挪威进行野外生态环境考察

许磊说，做出这个决定并不轻松，这意味着自己要投入较少涉足过的研究环境和研究体系之中。然而尚未完全适应新的环境，新型冠状病毒肺炎疫情就催促他全力投入国家重点研发计划项目“新冠病毒溯源与进化的多学科交叉研究思路探索”中。在疫情仍在世界范围内扩散的时间节点，有研究表明，经基因测序确定，2019-nCoV和2003年SARS冠状病毒（SARS-CoV）来自共同祖先，具有相似的传播途径。这也提醒许磊，对于新型冠状病毒肺炎这一新发疾病的理解，绝不能仅停留在其暴发传播的时间内，而应从历史的角度来看待它。故此，许磊从已有研究取得的相关成果出发，从多学科交叉的角度入手，将综合遥感科学在城市化、地表识别等科学问题上获得的重要第一手宏观数据与已经发表的新冠病毒（2019-nCoV）的系统进化树等流行病学数据结合起来，对人类社会与自然环境中最重要的变异发生地区，开展“生物-地理-信息学”的综合分析，为病原回溯提出方向并将风险形成预警图，传达给政府、行业、卫生系统和公众。

等到这一项目画上句点，又有一个新的选择摆在许磊面前——新晋成立的清华大学万科公共卫生与健康学院向他投来橄榄枝，这又给了他一个选择的空间。这一包含预防医学、大健康、健康大数据、公共健康政策与管理4个学科方向，旨在培养具有特色的高层次公共卫生人才，为全球疫情监控和先进疫苗研制提供重要支撑的学院，与许磊心中理想的研究领域和研究方向不谋而合。这让许磊感到十分激动，然而作为清华大学的“新人”，是否要在入职不满一年的时间里“二级跳”？许磊内心充满了忐忑。在清华大学地球系统科学系和万科公共卫生与健康学院相关领导的鼓励和支持下，许磊决定再次放弃“安稳”，将刚刚安顿下来的工作转入万科公共卫生与健康学院，在更加精专集中的研究领域发挥作用。

据许磊介绍，万科公共卫生与健康学院的初步研究方向是One Health，即“全健康”。其主要意义是将人类健康推广到生态健康、动物健康的大概念里面去，致力于共同促进人和动物健康，维护和改善生态环境。许磊“将动物生态学和公共卫生学的研究结合起来”的想法，在这一框架下有了更多实现的途径。加之目前新型冠状病毒肺炎仍在全世界范围肆虐的实际情况，身兼烈性传染病的资深研究者、高校教师及疾病控制工程参与者等诸多身份，谈及未来的工作规划，许磊说，他要从基础科学研究、教书育人、服务社会3个角度发力。

首先，对新型冠状病毒肺炎的有效防控，为科研领域解决类似的公共卫生突发疫情时提供了宝贵经验：其一，应结合历史经验，做长周期的研究，探索环境变迁对重大传染病的影响；其二，公共卫生不等效于临床医学的放大，公共卫生学有针对群体研究、宏观思维、较强的应用平台特色的学科发展方向的特点；其三，近年来的公共卫生事件绝大部分与动物疫源性疾病有关，如鸟传的禽流感、蚊传的登革热、鼠传的鼠疫和肾综合征出血热等。SARS与新型冠状病毒肺炎的动物宿主目前尚未有定论，但学界基本对其同样来源于动物宿主已有多个证据支持并形成初步共识。基于这些经验，许磊将更加偏重于国际合作化、多学科交叉的研究方式，充分利用大数据和网络信息技术开展科学研究工作。

其次，此次积极应对和有效控制新型冠状病毒肺炎疫情，也对疾控体系的更新与完善提出了新的要求，其中专业人才缺口亟待填补，未来几年需要大量的公共卫生人才进入疾控体系中。作为高校教师，许磊自认责无旁贷：“一路走来，我能获得今天的成就，离不开老师的栽培和帮助。从基本研究方向的确定开始，老师们一直在科研上引领我，在工作上支持我，在生活上帮助我。‘做人、做事、做学问’，几乎我的每一点进步、每一个重要的决定都与老师的引导分不开。在挪威学习期间，其严谨系统的治学传统和平等友好的学术风气也让我受益匪浅。得益于这些良师的帮助，我也希望在平等交流的基础上，为学生打造兼收国内数据优势和国外理论优势、科学严谨而又自由开放的学习环境。我也会从自己的研究出发，开设‘公共卫生研究方法’‘生物统计与大数据分析’两门研究生课程，将自己的研究成果传递给后来人，以求教学相长，共同进步。”

最后，许磊认为，公共卫生的学科特点具有天然的服务社会的内涵。当新发突发重大传染病疫情来临，作为基于高校的公共卫生学科的教师，一方面应当应用自己的专业知识进行风险评估，另一方面更应充分发挥高端智库的作用。在此次抗击新型冠状病毒肺炎疫情的过程中，许磊充分发挥了“疫情不退，我不退”的疾控精神，参加了世卫组织（WHO）针对武汉新型冠状病毒肺炎溯源的联合工作组，并参与撰写报告，为与国际接轨的公共卫生防疫工作贡献出自己力所能及的一份力量。他希望，在未来的工作中进一步深入研究，丰富针对重大疫情的国际调查的经验，从而提高国家重大疫情国际视野下合作溯源领域的工作能力。“传染病并没有因为人的科技水平的进步而消失，我们要做的，是用科学来战胜疫情。”

不负韶华，勇于追梦，科学之路，永无止境！许磊还在继续努力工作之中！