个人简介

　　孙开元博士于2018年获得美国东北大学物理学博士学位，师从复杂系统与传染病建模交叉领域的Alessandro Vespignani教授，博士期间专注于多尺度复杂系统理论及其在传染病动力学中的应用。博士毕业后，在美国国立卫生研究院福格提国际中心（Fogarty International Center）担任博士后（导师：Cécile Viboud）及研究科学家，系统开展呼吸道病毒（包括流感病毒、SARS-CoV-2和RSV）的传播动力学、免疫保护机制、跨尺度传播建模与疫情防控策略研究。其代表性成果发表于《Science》《Nature Medicine》《Science Translational Medicine》《The Lancet Digital Health》等期刊。孙开元博士计划于2026年2月加入西湖大学应急医学中心，任研究员、助理教授，并兼聘于西湖大学交叉科学中心。

学术成果

多尺度宿主-病原动力学实验室致力于利用数学与计算模型，系统揭示感染性疾病，特别是呼吸道病毒的跨尺度传播与免疫机制，搭建从分子、个体到人群层面的系统建模框架。实验室结合数理建模、流行病学、生物信息学与免疫学的方法，探索病毒进化、免疫保护与疾病传播之间的动态关系。

    核心研究方向包括：

    · 呼吸道病毒免疫保护指标（Correlates of Protection, CoPs）建模： 结合血清学、流行病学与临床数据，识别感染与传播防护相关的免疫标志物，助力疫苗设计与评估。系统探索免疫记忆、抗原进化与免疫印记等复杂免疫现象的动力学规律，为新一代疫苗开发提供理论支撑与方法依据。

    · 跨尺度感染、免疫与传播动力学机制研究：构建多尺度数学与计算模型，连接个体内病毒复制与免疫应答过程至人群层面的传播与演化动力学，解析病原体适应性演变、抗原漂移与免疫印记等关键过程。

    · 疫情干预策略的建模与人工智能交叉研究：基于高质量流行病学与行为学数据，构建数据驱动的动态建模平台，系统量化疫苗接种、非药物干预、个体反应性行为（reactive behavior）等多因素对疫情传播动态的多尺度影响。进一步，融合博弈论与多智能体强化学习方法，创新探索疫情响应策略的智能模拟与自适应优化，突破传统建模与决策体系的局限，显著提升传染病预测、干预设计与资源配置的智能化水平，为公共卫生政策制定提供更具前瞻性、科学性与适应性的决策支持。

    · 蛋白质语言模型在基因组流行病学与毒株预测中的应用：应用蛋白质语言模型与分子进化分析方法，预测病毒适应性变异，促进分子演化机制与宏观传播动力学模型的融合，提升对病毒传播与演化趋势的前瞻性理解。

    · 传染病大流行预警与预测平台开发：集成流行病学监测数据、病原体基因组数据与人群行为数据，开发动态风险评估与趋势预测系统，实现对潜在大流行病原的早期识别、传播动态监测及智能预警，支撑全球健康安全与应急响应体系建设。

代表论文

*并列第一作者，#并列通讯作者

Sun, Kaiyuan*#, Jinal N. Bhiman*, Stefano Tempia, Jackie Kleynhans, Vimbai Sharon Madzorera, Qiniso Mkhize, Haajira Kaldine, Meredith L. McMorrow, Nicole Wolter, Jocelyn Moyes, Maimuna Carrim, Neil A. Martinson, Kathleen Kahn, Limakatso Lebina, Jacques D. du Toit, Thulisa Mkhencele, Anne von Gottberg, Cécile Viboud, Penny L. Moore, Cheryl Cohen#, and PHIRST-C group. 2024. “SARS-CoV-2 Correlates of Protection from Infection against Variants of Concern.” Nature Medicine, July. Springer Science and Business Media LLC, 1–8.

Sun, Kaiyuan#, Stefano Tempia, Jackie Kleynhans, Anne von Gottberg, Meredith L. McMorrow, Nicole Wolter, Jinal N. Bhiman, Jocelyn Moyes, Maimuna Carrim, Neil A. Martinson, Kathleen Kahn, Limakatso Lebina, Jacques D. du Toit, Thulisa Mkhencele, Cécile Viboud, Cheryl Cohen#, and PHIRST-C group. 2023. “Rapidly Shifting Immunologic Landscape and Severity of SARS-CoV-2 in the Omicron Era in South Africa.” Nature Communications 14 (1): 246.

Sun, Kaiyuan#, Stefano Tempia, Jackie Kleynhans, Anne von Gottberg, Meredith L. McMorrow, Nicole Wolter, Jinal N. Bhiman, Jocelyn Moyes, Mignon du Plessis, Maimuna Carrim, Amelia Buys, Neil A. Martinson, Kathleen Kahn, Stephen Tollman, Limakatso Lebina, Floidy Wafawanaka, Jacques D. du Toit, Francesc Xavier Gómez-Olivé, Thulisa Mkhencele, Cécile Viboud, and Cheryl Cohen#. 2022. “SARS-CoV-2 Transmission, Persistence of Immunity, and Estimates of Omicron’s Impact in South African Population Cohorts.” Science Translational Medicine, May, eabo7081.

Sun, Kaiyuan*#, Wei Wang*, Lidong Gao*, Yan Wang, Kaiwei Luo, Lingshuang Ren, Zhifei Zhan, Xinghui Chen, Shanlu Zhao, Yiwei Huang, Qianlai Sun, Ziyan Liu, Maria Litvinova, Alessandro Vespignani, Marco Ajelli, Cécile Viboud, and Hongjie Yu#. 2021. “Transmission Heterogeneities, Kinetics, and Controllability of SARS-CoV-2.” Science 371 (6526). doi:10.1126/science.abe2424.

Zhang, Qian, Kaiyuan Sun, Matteo Chinazzi, Ana Pastore Y Piontti, Natalie E. Dean, Diana Patricia Rojas, Stefano Merler, Dina Mistry, Piero Poletti, Luca Rossi, Margaret Bray, M. Elizabeth Halloran, Ira M. Longini Jr, and Alessandro Vespignani. 2017. “Spread of Zika Virus in the Americas.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 114 (22): E4334–43.

联系方式

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