許磊：窺見傳染病中的數(shù)據(jù)秘密

倪海波

人類的發(fā)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(xù)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(fā)并周期性復發(fā)、在歐洲一直持續(xù)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(qū)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(jié)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(yī)學微生物學的進展已經(jīng)大大促進了藥物、抗毒素、抗生素和疫苗的發(fā)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(fā)傳染病依然成為全世界范圍內(nèi)的重大公共衛(wèi)生威脅。2019年年底暴發(fā)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(jīng)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(fā)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(fā)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(shù)和理論支持，這是清華大學萬科公共衛(wèi)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(shù)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(yè)后‘投奔’動物所、師從張老師的決心。”機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(lián)系，直奔這所中國科學院生物研究領域中規(guī)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(tǒng)全面的、關于生態(tài)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(tài)學、分子生物學、營養(yǎng)生態(tài)學等方向不斷嘗試，在這個過程中，他逐漸發(fā)現(xiàn)：“我最喜歡的還是用數(shù)學的方法來解決生命科學的問題?！本痛?，這個一度覺得數(shù)學研究太過辛苦的年輕人，最終將生態(tài)學數(shù)理統(tǒng)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(jīng)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(fā)優(yōu)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(jù)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(tài)的傳播與調(diào)節(jié)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(zhàn)，且已有研究結(jié)果表明氣候變化對某些重大傳染性疾病可能產(chǎn)生影響。在這樣的背景下，通過建立盡可能詳細完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型，從宏觀尺度上面去分析環(huán)境因素對于傳染病流行和暴發(fā)的規(guī)律，研究環(huán)境、地理、氣候、社會經(jīng)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(diào)節(jié)的宏觀格局，為氣候影響下的鼠疫發(fā)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(shù)據(jù)庫的建立，僅錄入資料這一步，就給許磊來了個“下馬威”。國內(nèi)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(shù)據(jù)的數(shù)字化，單純的數(shù)據(jù)錄入就需要幾個月時間，之后對數(shù)據(jù)的核校才是真正的“大工程”。其中最大的困難，出現(xiàn)在對老地圖的數(shù)字化上。囿于繪圖技術(shù)和地理知識的局限性，很多歷史資料中的地圖無法與現(xiàn)行地圖一一對應。為了讓這些地圖材料發(fā)揮其真正的價值，許磊絞盡腦汁，嘗試了各種辦法。在比對現(xiàn)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(nèi)。每張老地圖都有數(shù)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(gòu)建的“300年中國鼠疫流行歷史”數(shù)據(jù)庫成為當時關于鼠疫的最古老、大規(guī)模、數(shù)據(jù)比較詳細的數(shù)據(jù)庫。

在清華大學青年教師工作坊中交流

據(jù)許磊介紹，對于運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計進行建模的一個研究者而言，數(shù)據(jù)是一切研究的基礎。建數(shù)據(jù)庫，是為了給后面的研究提供材料，唯有打好基礎，后續(xù)工作才可以逐漸展開。故而越完善、越完整、越平衡的數(shù)據(jù)庫，越有利于研究者分析其中的規(guī)律。建立一個中國的鼠疫數(shù)據(jù)庫不是終點，許磊希望將數(shù)據(jù)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(tài)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(jié)下緣分。此后許磊在挪威奧斯陸大學生物系生態(tài)與進化整合研究中心工作期間，將世界衛(wèi)生組織（WHO）近百年的Weekly Report（每周檔案）進行數(shù)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(jié)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(qū)的流行狀況與基本規(guī)律。隨后在許磊參與的國家自然科學基金國際（地區(qū)）合作與交流項目“氣候變化對全球鼠疫發(fā)生和流行的影響”中，中挪雙方強強聯(lián)合，構(gòu)建了第三次全球鼠疫流行數(shù)據(jù)庫和擴散圖，分析了氣候變化對世界主要疫區(qū)鼠疫發(fā)生流行規(guī)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(wèi)生、病原學、分子遺傳與進化等多種技術(shù)手段相結(jié)合，“千年全球鼠疫流行歷史”這一世界級的數(shù)據(jù)庫順利建成，許磊發(fā)現(xiàn)了“鼠-蚤-疫”生物系統(tǒng)與氣候波動的復雜非線性聯(lián)系，分析了中國南北方鼠疫人間疫情受降水調(diào)節(jié)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(fā)生規(guī)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(xù)研究

結(jié)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(wěn)妥的一個選擇?！痹S磊回憶道，“但是經(jīng)過了長期的研究學習，我最強烈的愿望就是繼續(xù)深入系統(tǒng)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(nèi)?！睘榇耍S磊虛心請教了導師和許多業(yè)內(nèi)專家，經(jīng)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(nèi)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(huán)境中，抱著“用更專業(yè)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?！白隽倚詡魅静W的研究，疾控中心是必去的一站?！痹谶@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(fā)。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(xiàn)有衛(wèi)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(huán)境變量的收集整理，許磊及其團隊建立了登革熱暴發(fā)風險的預報模型，得出“登革熱暴發(fā)之后不會引起本地化、疫情將繼續(xù)以傳播輸入為主”的結(jié)論，為登革熱防控提供指導和支持。

經(jīng)此一“疫”，許磊驗證了先前的研究結(jié)論——烈性傳染病會在氣候變化下產(chǎn)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(jīng)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(wèi)生的重大威脅。許磊希望可以將對動物生態(tài)學的科研力量和公共衛(wèi)生的研究力量合而為一，讓動物生態(tài)學的研究指向更現(xiàn)實的靶標；讓公共衛(wèi)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?shù)毓残l(wèi)生的防控網(wǎng)絡。他是這么想的，也是這么做的。后續(xù)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(xiàn)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(tǒng)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(zhàn)。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?yōu)槲抑该髁艘环N‘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(lián)系的綜合性優(yōu)勢?？紤]到這一點，我就做出了到高校任教的決定。”

在挪威進行野外生態(tài)環(huán)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(huán)境和研究體系之中。然而尚未完全適應新的環(huán)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(fā)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(nèi)擴散的時間節(jié)點，有研究表明，經(jīng)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(fā)疾病的理解，絕不能僅停留在其暴發(fā)傳播的時間內(nèi)，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(fā)，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(shù)據(jù)與已經(jīng)發(fā)表的新冠病毒（2019-nCoV）的系統(tǒng)進化樹等流行病學數(shù)據(jù)結(jié)合起來，對人類社會與自然環(huán)境中最重要的變異發(fā)生地區(qū)，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(yè)、衛(wèi)生系統(tǒng)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(wèi)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(yī)學、大健康、健康大數(shù)據(jù)、公共健康政策與管理4個學科方向，旨在培養(yǎng)具有特色的高層次公共衛(wèi)生人才，為全球疫情監(jiān)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(nèi)心充滿了忐忑。在清華大學地球系統(tǒng)科學系和萬科公共衛(wèi)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(wěn)”，將剛剛安頓下來的工作轉(zhuǎn)入萬科公共衛(wèi)生與健康學院，在更加精專集中的研究領域發(fā)揮作用。

據(jù)許磊介紹，萬科公共衛(wèi)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(tài)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(tài)環(huán)境。許磊“將動物生態(tài)學和公共衛(wèi)生學的研究結(jié)合起來”的想法，在這一框架下有了更多實現(xiàn)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(guī)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(fā)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(wèi)生突發(fā)疫情時提供了寶貴經(jīng)驗：其一，應結(jié)合歷史經(jīng)驗，做長周期的研究，探索環(huán)境變遷對重大傳染病的影響；其二，公共衛(wèi)生不等效于臨床醫(yī)學的放大，公共衛(wèi)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(fā)展方向的特點；其三，近年來的公共衛(wèi)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(jù)支持并形成初步共識?；谶@些經(jīng)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(shù)據(jù)和網(wǎng)絡信息技術(shù)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(yè)人才缺口亟待填補，未來幾年需要大量的公共衛(wèi)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?！鋈恕⒆鍪?、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(tǒng)的治學傳統(tǒng)和平等友好的學術(shù)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(nèi)數(shù)據(jù)優(yōu)勢和國外理論優(yōu)勢、科學嚴謹而又自由開放的學習環(huán)境。我也會從自己的研究出發(fā)，開設‘公共衛(wèi)生研究方法’‘生物統(tǒng)計與大數(shù)據(jù)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。”

最后，許磊認為，公共衛(wèi)生的學科特點具有天然的服務社會的內(nèi)涵。當新發(fā)突發(fā)重大傳染病疫情來臨，作為基于高校的公共衛(wèi)生學科的教師，一方面應當應用自己的專業(yè)知識進行風險評估，另一方面更應充分發(fā)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(fā)揮了“疫情不退，我不退”的疾控精神，參加了世衛(wèi)組織（WHO）針對武漢新型冠狀病毒肺炎溯源的聯(lián)合工作組，并參與撰寫報告，為與國際接軌的公共衛(wèi)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(diào)查的經(jīng)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(zhàn)勝疫情?！?/p>

不負韶華，勇于追夢，科學之路，永無止境！許磊還在繼續(xù)努力工作之中！