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干细胞研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划（公示稿）( ^) u ? e4 L6 W, a. D. i
干细胞研究国家重大科学研究计划
( \; X5 v' h( G3 X“十二五”专项规划
7 v6 p/ V% X+ U/ l# g+ X `（公示稿）
; p3 F+ e: S( b2 O- s" M中华人民共和国科学技术部
% c' |* }4 s1 d+ L7 L9 j" f+ J2012 年4 月
3 ?3 K5 Z& j. f1 H7 `目录
- P6 q3 ^% S, x/ Q) k, g$ i6 G+ k一、形势与需求.......................................... 1
; @2 K; q* U R0 v8 l二、总体思路与发展目标.................................. 3, t. B8 c" z: S9 q0 N3 n( ]: a
（一）总体思路.......................................... 3+ ? k* ~2 p" Y1 i, O
（二）发展目标.......................................... 30 M# C3 _6 [4 P0 D0 T: `4 u
三、主要任务............................................ 3# `0 V- T. q% C) [6 h) }
（一）细胞重编程研究.................................... 3
* h% i* f# w% j6 f* [（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种
0 Z, `) e% l, [& }/ J7 V多能干细胞的建立........................................ 4
4 ?9 {) a% @) z" m6 J（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5! I$ t! i; O9 c+ H
（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6
" V/ r) h) }/ ]( V- K4 @（五）干细胞临床前研究.................................. 6" E+ Q8 O! G, p; i, e
（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 7
4 m( E+ q! \4 Q8 h; @) l6 [四、保障措施............................................ 8
6 c' P; P# }( p' j* H（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8
7 I" l2 _+ K. Z: ?8 z+ v（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9
7 f7 G# W5 c0 r$ c（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9
1 G& M2 ~, n1 u3 r# p（四）加强国际合作与科学普及............................ 9
! c- [4 H B! j! c6 f7 r8 a一、形势与需求
4 e4 I4 F9 c0 v5 X5 d3 S干细胞作为一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞群体，
4 H6 x- S' a+ g8 J& k& J! H能进一步分化成为多种类型的细胞，构成机体各种复杂的组织和
7 u* U, m. Z* ^1 Y器官。干细胞及其分化产品为有效修复人体重要组织器官损伤及- U V9 c8 q" d' I6 G n
治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、
' Y: ]: R* I6 Q( v自身免疫性疾病等重要疾病提供了新的途径。以干细胞治疗为核
; }) E O, {. M心的再生医学，将成为继药物治疗、手术治疗后的另一种疾病治/ F9 I3 c/ ^- [
疗途径，从而成为新医学革命的核心。加强干细胞和再生医学研
/ @! |7 E- e( i ]7 ~8 O; V究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。, `) z! f( w0 |" A* h& ~
干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公: o3 v9 U. t2 X/ ]- |
众的高度关注，美日等发达国家均在国家科技战略规划中将其作! d% H6 u, Z, V: g, n9 J
为重要发展领域，在干细胞发育调控、干细胞制备技术、干细胞% X/ a0 Z* U; o5 O7 }
临床应用等领域进行了重点部署。很多国家持续增加对干细胞的9 @# v* z9 l, E
研发投入，医药企业也逐渐加大对干细胞和再生医学研究与应用* [: P) c5 \& ]" N6 g9 h
的投入。
4 ]4 K: I' [; W随着对干细胞多能性调控分子网络及多能性维持基本规律 d* \+ e1 G! g. N4 u2 C- t
的了解，科学家们逐渐探索出胚胎干细胞体外培养的适宜条件，
) r; O) m& _* j/ C5 u4 O- j建立起包括小鼠、大鼠、恒河猴和人类的胚胎干细胞系。美国和
% m1 {) v5 {3 l) c2 Q英国已批准部分胚胎干细胞临床应用研究计划，涉及的疾病包括6 v7 j/ {7 I0 }8 z5 |5 Z
视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。* _6 Q1 e Q# t
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计 R# }5 ?: o: ^9 ]7 Q+ j, y
划、863 计划和发育与生殖研究国家重大科学研究计划大力支持
2 \6 i' x. h" i7 b6 m3 l3 E干细胞的基础研究、关键技术和资源平台建设，在干细胞研究及
" y& w: P0 F) f8 i0 B转化应用领域取得了一批标志性成果：在世界上首次证明了小鼠4 @' i# c c' j' A1 z; Q
诱导性多能干细胞（iPS 细胞）的发育全能性；首次揭示体细胞) F1 f+ g/ e3 x( \4 a, @
重编程起始的分子机制；首次成功建立大鼠和猪的诱导性多能干
* k# |# s3 A* }6 ?3 X9 }细胞；发现提高诱导性多能干细胞的转化效率的有效途径；鉴定- d0 n+ O) E! n6 ^# V& W; d
了干细胞干性的分子标志物等；研发了一批治疗性干细胞产品和9 e, Y) Q9 {- u! ^5 ?
组织工程产品；筛选和研究了一批能够促进干细胞自我更新、改
$ |3 G- d7 v# ?2 j& O4 Z进iPS 细胞诱导及提高干细胞定向分化效率的小分子化合物；建
, ]& E4 i6 B2 C" E d# q立了更加适合临床应用的人胚胎干细胞（ES）系；发现了新的调4 A2 C5 w' \2 J' v+ k
控ES 细胞自我更新的转录因子。我国在干细胞研究领域的国际
: |5 Z5 I% l4 m% Z+ t2 O! I影响力显著提升。/ X, A) }( M# }& O
但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始4 S; u, k! f, r# D
创新能力与标志性成果方面仍有一些差距。针对干细胞与再生医
2 p& N6 L( c9 O学研究领域亟待解决的问题，我国干细胞研究应力争在干细胞多2 s1 o4 ^. ~3 w3 I4 y$ E/ S
能性维持与重编程的分子机制、干细胞与微环境的相互作用、干
6 N$ c/ H- ] g! T" _5 a细胞定向分化与转分化、干细胞应用转化研究与关键性技术等方3 P3 g% `4 X) W. P
面取得突破，尤其应该重点支持未来干细胞临床和转化应用的核
( i' F0 r4 l( H0 Y. T心技术。
& h3 e+ w% i; t: S3 h二、总体思路与发展目标: n: Q( e$ G! h* X
（一）总体思路
# _& k0 g- W( X6 F, Z! J6 J) Q; M以深化干细胞研究和促进转化应用为总体目标，优化整合干6 a0 Z4 O6 K7 W9 Z t1 Y
细胞研究资源，培养创新能力强的高水平科研队伍，加速干细胞
A! R7 s' U {+ y: o1 D基础和临床前研究。实现干细胞基本理论的突破，开发并推广一& w/ q2 B1 O# I5 I8 @
批临床级干细胞产品和以干细胞为靶点的药物，为形成干细胞临
: S6 Z5 L6 b- k# v8 w4 t$ \床应用标准、发展干细胞临床治疗新技术、和提高疾病的治疗水
$ j- O8 q5 L( n% m平提供基础理论支持。
4 i, u, U" {0 p6 w. Z（二）发展目标
% M g7 P% S5 m4 v6 C研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重
/ \# A1 r% A5 l; J7 `& |大疾病的干细胞治疗途径，重点突破干细胞干性的获得、维持和
, H& h$ ^# c% v. h' k转化调控的机制；揭示微环境与干细胞的相互作用规律；研制以: K9 M; \; M- q" p
大动物和非人灵长类为特色的用于干细胞临床前研究的重要疾
& H( P5 Q; G( @病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研
9 l Z/ r# @( d, n9 y制若干具有重大临床需求的人工组织器官；阐明干细胞再生修复% P, |3 n" U5 w! g" ~/ n7 X9 ~
治疗的机制，取得干细胞应用领域关键技术重大突破；推动符合
- r& p, s* L0 y: L3 l伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。
) X2 }- ?9 p( P9 j# N' q, K( w三、主要任务
1 p5 n" v! k- O3 _4 [（一）细胞重编程研究
* I" P B( B% v( ?4 ]6 Q. S利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得/ f" X9 E/ m$ ]# i7 q( D
功能细胞，解答发育生物学、干细胞研究和再生医学领域的关键# t G9 g2 H3 L) q2 I
性技术难题。
6 @7 y x, H1 H! W- Z细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，. l5 e4 i/ ^' O, b, a
描绘出细胞重编程过程的精细图谱；揭示参与重编程的各种信号
$ U# c6 f) l/ K0 \7 G4 W6 W) d统一协调的作用方式；建立精确的数学模型模拟分析细胞重编程3 \ P4 c$ Y7 k! i: q
的动态过程。
& J7 G# o7 |5 V+ o细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非
- V3 k; T' T' C0 c, Y2 \0 E7 g4 y8 h编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。# h" ]# y; |. g% D* D
利用这些可调控步骤提高重编程效率，开发新一代重编程手段。% Z" m6 O; c* z; `
谱系重编程和细胞类型转换研究。研究体细胞谱系重编程过
! q/ e8 q4 m$ S& N2 W程及其调控机制。通过细胞类型转换获取具有功能和能用于治疗 S% u, {) A1 K2 g1 y9 @6 o& s
的细胞或组织；评估转分化来源的组织和器官的安全性及有效# w- Q" U& k+ i4 j0 j! p3 U
性。: B* ?; h( \$ u. C' R* N
利用重编程技术建立疾病的细胞模型。利用重编程技术建立
+ H/ Z. C: z( p& H$ q1 \病人体细胞来源的多能干细胞，作为疾病的体外模型；结合基因
9 S& o) F7 m/ d3 N修饰及重编程技术等多种方法建立大动物和非人灵长类疾病的
: K- c" [* z- o- i- o细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
/ b) n- a2 n& U& W7 S4 v4 V（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种多
* z, I+ i/ L' p5 Q$ \能干细胞的建立1 z) b# H T4 l! T$ S" }. p
研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，# u: K( K2 X8 i4 n
取得理论突破，利用新技术建立新型多能干细胞系和新物种的多
7 X4 ?' H V* B+ n! `能性干细胞系。
4 u$ J+ u d) |' a' M干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物, J/ Y/ s' t/ C3 K, h, u$ o# v
学、生物化学、细胞生物学等多种手段研究维持干细胞自我更新
& k( k% @5 ~0 [( I1 y的条件；分离鉴定干细胞特有的包括非编码RNA 在内的多种分
3 e" c) p9 Z; u3 Z: k子标记，检测与干细胞自我更新相关的特有的表观遗传状态；建
6 V I* G. m4 c2 H# b) F5 V立评估干细胞多能性的标准；比较各种不同来源、不同发育能力: |2 ~. r) h( H7 w
干细胞的基因及蛋白表达谱；研究转录后修饰等对干细胞自我更
4 J: \: H3 O7 e/ A+ F2 S1 i新进行调控的途径，寻找各个物种特有的维持自我更新的通路，5 v! @: v: { n/ Z! I) f# f
比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
' E# R( d6 z) i" S建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化: o# x: m+ ]) {2 ^4 e% E
合物诱导等多种手段建立新型的多能干细胞。利用重编程或其它
" i/ [7 W: }+ P发育生物学手段在新物种中建立起稳定的多能干细胞系；结合材
/ V- E8 a5 Q* I1 M- |4 X6 d料科学、生物力学开发新型材料，大规模培养干细胞；开发新型
- X7 O" d* n5 o0 o1 p6 u# Q培养系统，稳定培养能满足临床治疗或药物开发等需求的干细, w4 f0 T1 v# N
胞。
8 o' K1 x5 L* j* ^. d（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究/ }! [% z' U S+ K* N! ~9 f
研究干细胞向某一特定细胞类型分化的条件，定向诱导胚胎- e9 A1 `, r& c. u, Q
干细胞、iPS 细胞及成体干细胞分化为可用于细胞治疗的功能细" N% v2 Z% a1 S+ q# j: S, U; Y
胞。结合材料学与组织工程技术研制功能性的人工组织器官。
1 _9 `8 A# O1 ~& v9 h. _1 ^- I干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干
% T5 T2 z- a. N9 X+ a" l细胞诱导分化的分子机制。结合发育生物学，研究干细胞在体内
! k1 m" B/ o6 o6 x外的分化过程。揭示重要调控元件、转录程序、表观遗传网络调
, `/ a' e9 V, b/ ?6 _% b! z控干细胞分化的机制；利用计算生物学、系统生物学等方法建立7 P4 }* G9 A3 i" {5 t& n
干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白4 \* d+ d$ K, S: h! o/ |( C* F
质，开发新型定向分化技术，将干细胞高效诱导为功能性细胞。
$ ^' ]6 x. z& R+ ^/ ?9 L' R- T干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理
, s7 \0 {4 \- \( s学、化学等技术诱导干细胞分化为具有特定功能的组织和器官，
7 s( i$ M+ Z1 X5 e& S, }2 r/ |, b# ?如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操/ v* W) [7 @; `! k- k+ e0 [
作等在大动物中生成人类重要组织和器官。# m; a& N3 g5 _2 K0 O0 N( K! K: T
（四）干细胞与微环境相互作用研究
5 H* U. U4 C$ T( ~" w( b围绕干细胞与微环境的相互作用，发现新的干细胞多能性标( i' N0 k; t6 [& @1 |
志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
1 y9 y$ B3 ]- @; _ e" s成体干细胞的分离鉴定。研究成体干细胞维持自我更新的分# Y2 N' x0 j$ W {) q1 N
子机制，分离培养成体干细胞，建立稳定的细胞系，全面检测成
6 e4 w7 S1 d) o) f& Y0 d$ e9 l3 x体干细胞的扩增和分化能力，比较体内外微环境对干细胞的自我3 e1 x: |" l; ]9 U
更新及分化能力的影响。+ K; h) J$ k: B( o
干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段
, X& t* R; Y& h8 g! L1 G- t g分离鉴定干细胞微环境的重要组成成分；研究微环境与干细胞的5 V& r7 ^2 d3 z' P5 V+ g Q
相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。
9 d! d4 b5 u" R% j（五）干细胞临床前研究& }6 u7 ^% e. f0 O- J( z: T6 v4 c+ _* }
以临床级干细胞建系与建库为基础，规模化培养扩增并定向
7 G; \2 b0 H( t! L; A+ l诱导分化干细胞，分离、鉴定和纯化特定功能细胞；选取理想疾
+ r% v7 V" X' Q; K7 F. p6 W# I病模型，进行标准化的细胞移植、功能评价及致畸与致瘤等风险' V0 B- u4 b4 I! o$ P
评估。
g- D" { L$ H! ]" P* S临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结
+ J. L2 L! c. F7 Y6 I% M5 c6 e6 r合生物制品相关规定和临床应用的实际需求建立统一、规范、明
/ \( P; ? T1 ]( x确的临床级干细胞标准；依据标准，结合化学生物学、细胞生物
; A9 C( j3 B1 D' ^% u6 ]学、材料学等技术开发安全无污染的干细胞培养方法；建立不同3 F! u2 q. j# ]/ z8 G% e. R
方法、不同来源的多样化的临床级干细胞系，为临床前研究提供
% J. T, S: W, h2 [丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、 A9 ~% y+ B" n* \
利用和共享资源。
6 }5 Q# p, B& n: ^0 C- M8 A: J重要疾病动物模型的建立。针对人类重要疾病如神经退行性
/ E1 v( r/ m! {9 M W疾病、代谢类疾病、心血管疾病等，利用并优化已有的动物模型
) x. n# n* Z! g9 K建立方法，如自然筛选、药物诱导和基因修饰等，建立新型疾病, j- ^( {9 Y5 H' `$ X
动物模型，重点发展大动物和非人灵长类动物的疾病模型；制定$ A! L s* |, \6 S* s" `
针对不同物种动物模型的标准化评估体系。& f( X4 c7 y+ D, z
干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技+ _0 u7 O, j2 N, z
术、分子成像技术和新的临床医疗手段，建立和完善干细胞植入# N- F/ V5 t# G% `
后细胞存活率、移植物与宿主的整合情况、功能改善状况、致畸6 f' k4 I1 d5 ~! ~; d
和致瘤风险评估等方面的系统监测指标；依据这些技术和指标对& O* i, q D* H/ D' l" Q z2 K& i
干细胞临床治疗进行系统评价，建立可行的干细胞移植治疗方
. A5 H. D) X; F案。
" k+ K) i) H4 l（六）植物细胞全能性与器官发生+ Z) @' b, O( S, O! t: w8 Q
系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机
- @$ {4 i4 [) _. i2 r制，植物细胞全能性的遗传与进化机理，细胞全能性和器官分化
- R3 c+ F' P- I& w" J" {, L的激素调控，植物生长点的维持、再生和器官发生的遗传与表观/ R! E" [6 U0 `4 c( @
机制，植物无融合生殖的机制，植物遗传转化的新技术等，研究
5 V' @# \: A; E% s$ ~2 _+ C植物如何由单个体细胞发育成完整植株机理，促进揭示体内受精
* e" N/ F b. p4 ~卵发育成完整个体的机制。( S1 I! G4 Z8 X) Q7 t0 ?0 j
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因
& p4 b) u1 t9 J s8 B2 p* @* n组学和体外培养技术、体内示踪技术，分离和鉴定不同物种、不
! e O+ z7 j9 Z4 \5 ]& u- Z1 I同部位中存在的植物干细胞；揭示干细胞在植物器官发生和发育. f: S7 `: j1 D! T6 l. L
过程中的功能和起作用的关键基因；阐明干细胞在器官发生中的5 \: v$ } B, S5 }" G
精细分化图谱和调控机制。! a7 t7 I2 e8 P$ Z: ^
植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
" ~% g2 u# V- k$ S9 y因组学和生物信息学等方法系统研究环境因素、激素和遗传因子- F: N- t7 Z/ C" d5 d( p
在植物干细胞维持和分化中的统一协调关系，挖掘新的调控基因
/ j* n" y0 U' U1 X$ {和表观遗传调控方式。
: x0 A& t7 l1 c- A植物细胞去分化和再分化的调控机制。以植物细胞特有的去% T s, @: }, l
分化和再分化应激形式为模型，研究在体细胞去分化和再分化的
5 V. _: _: ?1 y- y, W" ^分子调控网络，揭示环境因素和遗传物质相互作用的关系，深入
/ j0 E3 r; B3 D9 h了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
% _0 @! l6 [+ F$ l& N; N四、保障措施
- r" w* \0 {; ^3 Y& g+ L6 ~ U（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
6 Y$ P7 p" C6 S6 L2 h1 R+ ]0 v继续实施干细胞研究重大科学研究计划，加强顶层设计与统* N/ X. w$ D G6 e$ g
筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，
, t3 N3 H. r3 N |协调我国干细胞基础和应用研究工作, 面向国家重大战略需求4 k5 w9 T+ m5 `( d7 o! M
和世界科学前沿，进一步强化重大科学目标导向，完善项目首席+ c: [( ^: P: o' @+ k
科学家负责制及鼓励创新的评价机制，促进系统性、原创性重大
# h) {4 N$ ]8 [! a6 Z" R% Q9 d成果的产出。) x8 o! d8 n! X1 Z8 P
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合, ?/ f% g1 f# p% C* a
继续加强干细胞研究基地建设，充分发挥国家重点实验室等
5 `( f8 E$ l+ O+ k6 |& `基地的科研平台作用，促进项目、基地与人才紧密结合；强化科
8 x+ N% O8 K2 D5 g; E; J技资源开放共享机制，促进科技资源的合理配置和高效利用；鼓4 D6 n( T* O' f o
励科研机构与临床单位合作，注重建设干细胞临床研究基地和临
2 g+ x/ ^# j" c2 L# K p1 n$ i2 X床转化基地。设立试点单元，推动干细胞转化研究和规范化应用。
) w+ I8 z' P! [9 H5 C2 R（三）加大创新人才培养和引进力度
* ]3 d& j4 Z4 u9 T6 w9 J5 R充分利用各种高层次人才计划，培养和造就一批具有国际视$ [8 b* c9 x+ E$ L, q2 a7 J
野、能够引领干细胞科学技术发展的高水平领军人才，创新体制
5 n" a* X+ {: S6 o5 q3 Z) u5 {机制、优化政策环境、强化保障措施，加大海外优秀人才的引进
V, y9 ~6 b( y, @3 b, X4 ]力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。
2 @; h, d* A3 Z5 \4 P# X9 E（四）加强国际合作与科学普及2 K1 `9 e9 L* {6 B% F4 b4 F
吸纳优秀外国科学家和海外优秀华人学者以多种方式参与8 \; Z+ g6 |6 Z: U7 B* o0 q
干细胞研究重大科学研究计划实施，支持我国科学家参与国际合, q# z: R- [2 m" `' G2 ~. ?
作和在国际组织中任职，鼓励提出国际合作计划。重视科学普及，, A9 d$ p7 y! g I* s; N
弘扬科学精神，将科学普及工作作为重大科学研究计划实施的目
" `9 {5 H0 X0 n' n1 Z# {标和任务之一，促进全民科学素养的提高。
8 T7 C" ?+ j/ F t! X4 ]! ^ |
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发表于 2012-4-26 15:43
