許磊：窺見傳染病中的數據秘密

倪海波

人類的發展史，在某種意義上，也是一部人類與傳染病進行艱苦卓絕抗爭的歷史。以鼠疫為例，從公元541年一直持續到大約公元750年、“死的人比活人多”的查士丁尼瘟疫，到14世紀中葉開始暴發并周期性復發、在歐洲一直持續到17世紀、“殺死了1/4～3/4歐洲人”的黑死病，再到1855年起始于云南地區后造成1894年香港鼠疫、并在此后傳向世界各地的第三次鼠疫大流行，均造成了毀滅性的結果。除此之外，天花、麻疹、流感、鼠疫、瘧疾、黃熱病和傷寒等致命的烈性傳染病，同樣帶來了嚴重的危害。即使在20世紀上半葉，醫學微生物學的進展已經大大促進了藥物、抗毒素、抗生素和疫苗的發展，許多重大傳染病的防治成為可能，并取得了舉世矚目的成功，但是諸如SARS（傳染性非典型肺炎）等新發傳染病依然成為全世界范圍內的重大公共衛生威脅。2019年年底暴發的新型冠狀病毒肺炎疫情，更是引人深思：

在人類與傳染病的抗爭過程中，傳染病究竟如何影響了人類世界？社會采取了哪些應對措施？如今人類又應該如何對待傳染?。窟^去克制重大傳染病的經驗能為當今提供怎樣的借鑒意義？從重大傳染病的宏觀大尺度層面入手，以“早有淵源”的鼠疫、登革熱及最近暴發的新型冠狀病毒肺炎作為研究對象，探索氣候變化對動物疫源性傳染病的發生與流行的影響，并在此過程中對多科學交叉思路進行探索，為重大疾病控制提供強大的技術和理論支持，這是清華大學萬科公共衛生與健康學院副教授許磊一直在做的事情。

知也無涯 心有所“鼠”

1996年，一只名為“多利”的克隆綿羊呱呱墜地，以此為標志，越來越多的人意識到：21世紀將會是生命科學的世紀。這股風潮也影響了許磊，本科階段他選擇進入河南師范大學生命科學學院，就此展開生命科學領域的探秘之旅。

2004年，時任中國科學院動物所（以下簡稱“動物所”）所長的張知彬教授應邀到河南師范大學作學術報告?！澳鞘俏业谝淮我姷轿业膶??！痹S磊回憶道，“這場報告我聽得津津有味，使我茅塞頓開，同時也讓我下定了本科畢業后‘投奔’動物所、師從張老師的決心?！睓C會總是眷顧有準備的人，許磊作為當年的推免生，第一時間與動物所聯系，直奔這所中國科學院生物研究領域中規模最大、歷史最悠久的研究所。許磊說，這番義無反顧的“奔赴”，既是忠實于自己對動物研究的興趣，又來源于他對動物所整體實力的認可，更是基于他對張老師人格魅力和科研實力的推崇。

許磊

建立起較為系統全面的、關于生態學大學科背景和應用的認知體系，是許磊進入動物所之后獲得的第一份饋贈。許磊用了一定的時間，先后在動物生理生態學、分子生物學、營養生態學等方向不斷嘗試，在這個過程中，他逐漸發現：“我最喜歡的還是用數學的方法來解決生命科學的問題。”就此，這個一度覺得數學研究太過辛苦的年輕人，最終將生態學數理統計及建模方向，作為自己日后研究的落腳點。

確定了研究方向，下一步要確定的就是研究對象。大學期間因SARS封校、取消野外實習的經歷，讓許磊充分意識到，傳染病深刻影響著人類社會的正常秩序，關于傳染病的研究是極為重要且有深刻的社會價值的。加之許磊所在課題組對于鼠類研究的先發優勢，在與導師張知彬懇切地促膝長談兩小時后，許磊很快將目光投向了人類歷史上危害極大的烈性傳染病——鼠疫。

據許磊介紹，鼠疫是人類歷史上影響力最大的傳染病，是中國傳染病防控的1號病。雖然鼠疫在新中國成立以來得到了有效控制，但其時空動態的傳播與調節機制問題仍不明確。近年來，地球和人類社會正面臨氣候變化的嚴重挑戰，且已有研究結果表明氣候變化對某些重大傳染性疾病可能產生影響。在這樣的背景下，通過建立盡可能詳細完善的數據統計模型，從宏觀尺度上面去分析環境因素對于傳染病流行和暴發的規律，研究環境、地理、氣候、社會經濟等外部因素對傳染病的影響，并以此為基礎分析鼠疫大流行受氣候調節的宏觀格局，為氣候影響下的鼠疫發生與傳播提供新的認識和防控對策，是許磊研究的動力所在。

萬事開頭難。鼠疫數據庫的建立，僅錄入資料這一步，就給許磊來了個“下馬威”。國內關于鼠疫的歷史資料，多是手工記錄或繪制而成，有不同程度的錯漏和誤差。要完成歷史數據的數字化，單純的數據錄入就需要幾個月時間，之后對數據的核校才是真正的“大工程”。其中最大的困難，出現在對老地圖的數字化上。囿于繪圖技術和地理知識的局限性，很多歷史資料中的地圖無法與現行地圖一一對應。為了讓這些地圖材料發揮其真正的價值，許磊絞盡腦汁，嘗試了各種辦法。在比對現存最古老的地圖仍舊無果的情況下，他將地圖中的山川河流作為固定坐標錨定下來，并利用其將一幅幅變形的老地圖重新固定到今天的地圖框架內。每張老地圖都有數百個坐標點，把這400多張老地圖逐一“復原”，許磊花了足足3年時間。功不唐捐，3年后，許磊構建的“300年中國鼠疫流行歷史”數據庫成為當時關于鼠疫的最古老、大規模、數據比較詳細的數據庫。

在清華大學青年教師工作坊中交流

據許磊介紹，對于運用數據統計進行建模的一個研究者而言，數據是一切研究的基礎。建數據庫，是為了給后面的研究提供材料，唯有打好基礎，后續工作才可以逐漸展開。故而越完善、越完整、越平衡的數據庫，越有利于研究者分析其中的規律。建立一個中國的鼠疫數據庫不是終點，許磊希望將數據收集的范圍，逐步向全世界擴大。這個機會來得很快。在導師張知彬的幫助下，許磊遠赴挪威奧斯陸大學生物系生態與進化整合研究中心進行訪問學習，就此讓許磊與挪威這個科研氛圍濃厚、理論沉淀精深的“冰與綠的國家”結下緣分。此后許磊在挪威奧斯陸大學生物系生態與進化整合研究中心工作期間，將世界衛生組織（WHO）近百年的Weekly Report（每周檔案）進行數字化處理，并從中提取關于鼠疫的資料。通過這些基本覆蓋全世界的鼠疫研究檔案，結合歐洲對黑死病的歷史研究成果，許磊比較全面地看到了鼠疫在全世界各個地區的流行狀況與基本規律。隨后在許磊參與的國家自然科學基金國際（地區）合作與交流項目“氣候變化對全球鼠疫發生和流行的影響”中，中挪雙方強強聯合，構建了第三次全球鼠疫流行數據庫和擴散圖，分析了氣候變化對世界主要疫區鼠疫發生流行規律的影響，并提出了鼠疫預警和防控的新對策。通過動物學、公共衛生、病原學、分子遺傳與進化等多種技術手段相結合，“千年全球鼠疫流行歷史”這一世界級的數據庫順利建成，許磊發現了“鼠-蚤-疫”生物系統與氣候波動的復雜非線性聯系，分析了中國南北方鼠疫人間疫情受降水調節的差異，重建了鼠疫在全球擴散的路徑與速率，揭示了長時間周期上鼠疫的發生規律。這一突破性的成果也被Science、Discovery等多個國際知名媒體報道。

奔赴疾控 繼續研究

結束博士階段的學習，許磊做出了一個新的選擇：去中國疾病預防控制中心（以下簡稱“中國疾控中心”）工作?！霸谒麄兛磥?，比起到疾控部門工作，在動物所做研究顯然是更穩妥的一個選擇?！痹S磊回憶道，“但是經過了長期的研究學習，我最強烈的愿望就是繼續深入系統地對鼠疫展開研究。誠然動物所是一個研究鼠類比較成熟的單位，但是鼠疫的‘疫’，尚未列入主要研究領域之內。”為此，許磊虛心請教了導師和許多業內專家，經過多次深入交談和溝通，許磊更加堅定了自己想要研究的方向。2014年，他正式進入中國疾控中心傳染病所，師從劉起勇教授，展開博士后階段的研究工作。

中國疾病預防控制中心傳染病所，是一個有著較長歷史的“元老級”單位，國內鼠疫防控的原始資料幾乎全都保存于此。在這個全新的工作環境中，抱著“用更專業的角度看鼠疫”的想法，許磊深切地感受到自己進入了一個更廣闊的研究空間。“做烈性傳染病學的研究，疾控中心是必去的一站。”在這里，許磊看到了對烈性傳染病研究的更多維度。

就在此時，廣東登革熱疫情暴發。在對登革熱疫情的研究中，許磊意識到，登革熱這種通過蚊蟲叮咬傳播的疾病在現有衛生條件下影響更大。故此，許磊迅速反應，將一部分在鼠疫研究上獲得的研究思路和方法運用到對登革熱的研究上來。通過對疫情、媒介檢測密度、環境變量的收集整理，許磊及其團隊建立了登革熱暴發風險的預報模型，得出“登革熱暴發之后不會引起本地化、疫情將繼續以傳播輸入為主”的結論，為登革熱防控提供指導和支持。

經此一“疫”，許磊驗證了先前的研究結論——烈性傳染病會在氣候變化下產生傳播路徑和傳播范圍的變化；同時也明確了從鼠疫這種經典傳染病中間研究取得的成果，在更多的傳染病研究上有其應用價值：基于鼠疫研究的海量樣本和完善體系，其研究成果對于烈性傳染病的研究和防控都有積極意義。此外，許磊也清晰地認識到，諸如鼠疫或登革熱這一類動物疫源性傳染病，在未來將會是對公共衛生的重大威脅。許磊希望可以將對動物生態學的科研力量和公共衛生的研究力量合而為一，讓動物生態學的研究指向更現實的靶標；讓公共衛生的研究者看到的不光是“水面上的冰山”，還看到“水面以下的更大的冰山”，并針對疫源動物帶來的威脅，扎牢當地公共衛生的防控網絡。他是這么想的，也是這么做的。后續在鼠疫、登革熱研究上取得的理論和預報模型，已逐漸用于出血熱、禽流感、非洲豬瘟等其他傳染病的研究。許磊認為，“這項工作不僅有科學意義，更有重要的現實意義”。

重回校園 服務社會

做過研究，去過“一線”，2020年許磊又一次做出了人生中重要的選擇，他以副教授的身份進入清華大學地球系統科學系。許磊坦言，在高校做科研工作，對他來說是全新的領域，更是一個不小的挑戰。這次的選擇，來源于始終關心他成長的導師們的鼓勵?！皩熃o了我很多指點，準確地說，他們為我指明了一種‘做科研’的未來方向，即在中國未來的科研領域，大學將會扮演更為重要的角色，因為大學兼具人才和社會橫向聯系的綜合性優勢。考慮到這一點，我就做出了到高校任教的決定?！?/p>

在挪威進行野外生態環境考察

許磊說，做出這個決定并不輕松，這意味著自己要投入較少涉足過的研究環境和研究體系之中。然而尚未完全適應新的環境，新型冠狀病毒肺炎疫情就催促他全力投入國家重點研發計劃項目“新冠病毒溯源與進化的多學科交叉研究思路探索”中。在疫情仍在世界范圍內擴散的時間節點，有研究表明，經基因測序確定，2019-nCoV和2003年SARS冠狀病毒（SARS-CoV）來自共同祖先，具有相似的傳播途徑。這也提醒許磊，對于新型冠狀病毒肺炎這一新發疾病的理解，絕不能僅停留在其暴發傳播的時間內，而應從歷史的角度來看待它。故此，許磊從已有研究取得的相關成果出發，從多學科交叉的角度入手，將綜合遙感科學在城市化、地表識別等科學問題上獲得的重要第一手宏觀數據與已經發表的新冠病毒（2019-nCoV）的系統進化樹等流行病學數據結合起來，對人類社會與自然環境中最重要的變異發生地區，開展“生物-地理-信息學”的綜合分析，為病原回溯提出方向并將風險形成預警圖，傳達給政府、行業、衛生系統和公眾。

等到這一項目畫上句點，又有一個新的選擇擺在許磊面前——新晉成立的清華大學萬科公共衛生與健康學院向他投來橄欖枝，這又給了他一個選擇的空間。這一包含預防醫學、大健康、健康大數據、公共健康政策與管理4個學科方向，旨在培養具有特色的高層次公共衛生人才，為全球疫情監控和先進疫苗研制提供重要支撐的學院，與許磊心中理想的研究領域和研究方向不謀而合。這讓許磊感到十分激動，然而作為清華大學的“新人”，是否要在入職不滿一年的時間里“二級跳”？許磊內心充滿了忐忑。在清華大學地球系統科學系和萬科公共衛生與健康學院相關領導的鼓勵和支持下，許磊決定再次放棄“安穩”，將剛剛安頓下來的工作轉入萬科公共衛生與健康學院，在更加精專集中的研究領域發揮作用。

據許磊介紹，萬科公共衛生與健康學院的初步研究方向是One Health，即“全健康”。其主要意義是將人類健康推廣到生態健康、動物健康的大概念里面去，致力于共同促進人和動物健康，維護和改善生態環境。許磊“將動物生態學和公共衛生學的研究結合起來”的想法，在這一框架下有了更多實現的途徑。加之目前新型冠狀病毒肺炎仍在全世界范圍肆虐的實際情況，身兼烈性傳染病的資深研究者、高校教師及疾病控制工程參與者等諸多身份，談及未來的工作規劃，許磊說，他要從基礎科學研究、教書育人、服務社會3個角度發力。

首先，對新型冠狀病毒肺炎的有效防控，為科研領域解決類似的公共衛生突發疫情時提供了寶貴經驗：其一，應結合歷史經驗，做長周期的研究，探索環境變遷對重大傳染病的影響；其二，公共衛生不等效于臨床醫學的放大，公共衛生學有針對群體研究、宏觀思維、較強的應用平臺特色的學科發展方向的特點；其三，近年來的公共衛生事件絕大部分與動物疫源性疾病有關，如鳥傳的禽流感、蚊傳的登革熱、鼠傳的鼠疫和腎綜合征出血熱等。SARS與新型冠狀病毒肺炎的動物宿主目前尚未有定論，但學界基本對其同樣來源于動物宿主已有多個證據支持并形成初步共識?；谶@些經驗，許磊將更加偏重于國際合作化、多學科交叉的研究方式，充分利用大數據和網絡信息技術開展科學研究工作。

其次，此次積極應對和有效控制新型冠狀病毒肺炎疫情，也對疾控體系的更新與完善提出了新的要求，其中專業人才缺口亟待填補，未來幾年需要大量的公共衛生人才進入疾控體系中。作為高校教師，許磊自認責無旁貸：“一路走來，我能獲得今天的成就，離不開老師的栽培和幫助。從基本研究方向的確定開始，老師們一直在科研上引領我，在工作上支持我，在生活上幫助我。‘做人、做事、做學問’，幾乎我的每一點進步、每一個重要的決定都與老師的引導分不開。在挪威學習期間，其嚴謹系統的治學傳統和平等友好的學術風氣也讓我受益匪淺。得益于這些良師的幫助，我也希望在平等交流的基礎上，為學生打造兼收國內數據優勢和國外理論優勢、科學嚴謹而又自由開放的學習環境。我也會從自己的研究出發，開設‘公共衛生研究方法’‘生物統計與大數據分析’兩門研究生課程，將自己的研究成果傳遞給后來人，以求教學相長，共同進步?！?/p>

最后，許磊認為，公共衛生的學科特點具有天然的服務社會的內涵。當新發突發重大傳染病疫情來臨，作為基于高校的公共衛生學科的教師，一方面應當應用自己的專業知識進行風險評估，另一方面更應充分發揮高端智庫的作用。在此次抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情的過程中，許磊充分發揮了“疫情不退，我不退”的疾控精神，參加了世衛組織（WHO）針對武漢新型冠狀病毒肺炎溯源的聯合工作組，并參與撰寫報告，為與國際接軌的公共衛生防疫工作貢獻出自己力所能及的一份力量。他希望，在未來的工作中進一步深入研究，豐富針對重大疫情的國際調查的經驗，從而提高國家重大疫情國際視野下合作溯源領域的工作能力?！皞魅静〔]有因為人的科技水平的進步而消失，我們要做的，是用科學來戰勝疫情。”

不負韶華，勇于追夢，科學之路，永無止境！許磊還在繼續努力工作之中！