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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）
7 Z1 Y9 q* H, t) N6 S干细胞研究国家重大科学研究计划0 f% C" o, s0 X4 B
“十二五”专项规划
$ z/ x8 _& Z6 A" N6 O（公示稿）' W7 z' [& t- r8 E
中华人民共和国科学技术部& ^1 C* l1 h) j* @
2012 年4 月
& P& G+ M) u" L/ e! m1 s4 x目录
1 G; @1 t! t, U k/ \, k一、形势与需求.......................................... 16 D2 y' ~, [4 t
二、总体思路与发展目标.................................. 3
' t7 k' ]: ~, A4 U, Z$ l（一）总体思路.......................................... 34 y$ U5 p5 n: r' x
（二）发展目标.......................................... 3
+ D7 n3 x9 g- j: i- r三、主要任务............................................ 3& }$ b# `% a$ B8 V: j, ^
（一）细胞重编程研究.................................... 3
; Y* x: u; C0 H3 _（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种
5 h8 w$ q; D$ f: _6 d# G# C多能干细胞的建立........................................ 47 A' f3 q0 p5 T
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5
; \) s+ `1 e; h( G* Q, M6 i8 j（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6) e. W* z* r U8 T4 E# L9 o0 \! w
（五）干细胞临床前研究.................................. 6
$ s( L. O K6 x1 y$ h3 i" T* H（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 70 \$ I" l$ n+ `$ F8 y* Y7 s
四、保障措施............................................ 8
) d; U( ^9 f# ~4 U/ c7 H（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8
7 k+ U1 j1 l( g/ R（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 90 u0 y/ N8 f& f: J- S
（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9
% r5 n7 c, X$ H' Y（四）加强国际合作与科学普及............................ 9
( G! q* m$ f" `" u5 l6 T一、形势与需求
: _% n( l v* T3 w$ I! c7 v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， Q; B. n8 H" r- }& j4 ^
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
* n8 E8 t7 b* X! C5 m7 X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2 r5 v) g2 B, A. ~" A1 B
治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、; e3 {. q5 L. }5 W
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
" z" q8 W! P. k' r7 L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* l* i' u/ u" t' B; A3 }/ L# w
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8 c7 j( {% u/ [! d5 e
究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。1 d( D& S% s6 Q# w2 ?
干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公
3 X* I# @9 n& V+ [% R' C9 u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) H B0 U B, V
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; `* Y; ~2 ~9 e* E: d: N
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
- \- |- ?- f3 I2 d5 k+ G; X/ 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( K$ e) n% f9 ~3 {
的投入。3 a" y) f1 u" M: Z
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0 d3 l$ I' m; a# ]6 `6 {" J
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，% Q! w1 e! g$ E8 R
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; Z6 e" p9 t) j- t a
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
! g& V! w6 E8 S& R* M+ W视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。5 P( X4 v" z# b* T. E z2 E8 v" _; G$ S
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计
7 G5 E. [+ I- f4 p* X' c7 I: `5 D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
# i/ ?5 D1 E4 q8 I0 G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8 g8 i) [* `9 ]% G
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2 S% ^. B+ I! k' Y. 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 u. b: i1 v# D8 K
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
: s: b$ [+ i' O5 P: _- J( H1 ~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
) f, S8 J- q+ I) ]0 y, O [' L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
2 M) l( e5 x E; Q# K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
9 ?1 m1 o/ i1 G! t5 P0 z3 U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8 t# W$ Z. I4 a- P; i
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
& c. V$ K* j) t; h" s7 M% M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% W7 S2 y ]- n" X2 |/ n
影响力显著提升。; \& Q' F4 c3 z! \3 t0 `5 S ~& 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 J* w% ]. b" O
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
8 W9 z$ y, n6 n- t8 X$ U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 L6 D6 T. D& U! o
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
3 `& \# {, z j, @, r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
4 A1 e6 {2 V G% b! x+ p1 l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% G8 \ d0 t/ r- d5 K心技术。
2 y7 j2 u( v4 m4 X* c二、总体思路与发展目标
3 D, O6 U% ^0 \3 e' b（一）总体思路/ A: D8 q$ ^1 k
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% B. a; Y" k( n8 @# k& j
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
' q* t+ f B* k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
6 R% E1 W2 J% M1 M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
/ j( g, X! p) [& o& W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
: A" t& Y3 y+ M+ M平提供基础理论支持。
0 J# X x% h4 G. q（二）发展目标, a s3 Q) f: b( c/ w
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重
/ U4 `- w2 E% v* ?2 | |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
- r* W2 E+ u8 B! B8 w) L3 G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
4 o3 v7 o% X3 H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! S/ D* M9 g+ _, |. i( B6 n
病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研! }/ R( X* E) L" r/ R
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
/ [( c* f, S1 S6 G3 d- @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' `7 ~) N7 Y0 r* m+ @2 O
伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。$ o1 O$ C& X d2 m+ e( ]2 e
三、主要任务
2 J# V0 R6 G+ ^! H9 R9 P（一）细胞重编程研究5 D1 ?4 p1 r0 O0 ]1 Z; d+ Z
利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得
i% X5 h: C; m3 t% S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% Y6 o @5 o( E9 k
性技术难题。8 L0 w- ]. [9 ~, n: ~
细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
/ r! {5 u# {' y' ~8 u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
* F1 u( q, W/ A( w( Q8 q+ L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4 O) G4 ]% x# h& i8 C, `/ o% p
的动态过程。
9 P7 `1 Z3 @+ r/ B" z# c细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非. M* J t9 Q9 S7 O; Q" H( f# c* B
编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。1 A: h8 R) u" o. p! @* |
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。
6 Y) }! D* D; K7 Y8 I9 h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
* W# U( r R' B" [* y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# w5 a9 T7 {; ]& u, f3 @" `
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5 F x. _5 ^& f" i% g
性。
7 K- x" p* d9 P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
x6 C- @' C2 r* W5 o. L4 i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
* U, `% O: O! f3 [* ?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
7 O( ?5 z, Z* S/ o细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
% i5 {; P6 i- S5 C（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种多
2 R+ [- X; f& \2 O3 ^3 T能干细胞的建立
" Y: _! } u$ `! _: `0 y m2 H研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，& b4 {* e4 m$ \+ Z! O6 R4 a
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6 U% I% `* k' ?
能性干细胞系。0 m, ^" y/ g, n* i, H4 B
干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物
1 R- n* Z, M6 g+ c+ w1 B0 P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3 l ?2 C5 s) r; W3 r
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1 s9 m( J2 }, r! @! L W- T4 C
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& j) J( A+ n q) r) K
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
' I( [9 ?5 e7 J* o1 N* P n; c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
. d+ M% _6 z: w6 s6 l5 K% Z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，) u& w$ U0 H! N1 @* N- C% r
比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
9 E7 I* N4 t& [+ q a1 d% X建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化
6 h6 H( r% [( |# I- a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7 t; ^: c7 X( ^' }( y+ H
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
* L$ n/ C1 e5 ~, I, O- Q" }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
# Q8 S' c* _2 S4 u; v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0 d* C& |% A! D8 m. n6 m2 ]
胞。
6 b& W. k6 E/ s; Z5 N. u（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究4 ]6 n- u" i- R* z
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
5 ]& E4 Z% R: Z% X0 u# T: i7 f- o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
, C \( g- o; l. K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。
" }( b" K3 l) V干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干" u5 u5 `& w) w' I$ [4 p2 y/ a
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
* R- r3 h$ r5 h! T3 E3 S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$ v- |% y9 d! O" Z/ |* O0 A
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# S0 n! H+ Q4 l5 N F7 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
7 [* E" @, \% W, G9 J+ ^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。
: k6 P" C: r* a2 S干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理
5 Z* S* W* N; f# D$ i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，
1 r% Z- h0 U$ ^* M8 ~如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操
- ~1 f' T w) H! y- S作等在大动物中生成人类重要组织和器官。- m/ G1 D. n) m- M8 m3 p
（四）干细胞与微环境相互作用研究
3 s9 d ]4 L6 N% O3 g! G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
4 Q) k( v8 [$ T, a! P志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。0 E% E; ]; a4 j2 L
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
/ U, ~6 Y# m9 I% G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, o* t7 L; S) V8 a. j
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5 M8 ?1 s) `7 A2 Y
更新及分化能力的影响。4 g1 @3 |# E/ z/ U
干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段
; [1 A# W; T5 f' z3 H# Y6 s5 |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1 B6 }+ d1 B) _, i4 e* M+ S2 f
相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。- E- S2 r2 w+ m! _* X$ ^5 H, K
（五）干细胞临床前研究2 _/ x! _. h8 n3 I: R$ @
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
1 G U, M, y- h5 \+ f4 J' ]; q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 A5 _. G8 p: Q2 } l
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- j+ o6 B6 l+ u! C& P
评估。
' G( v7 r w, e4 z- g/ Q临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结' x( s- M* e3 g. @, V& O
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" b8 j8 U- g5 G% @! u ^3 r4 H7 m
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0 R- D' m8 X9 R1 X# N. P" _
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% b g N2 c1 ~' W s
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) O/ u1 M# j9 w5 {; V
丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、
/ K1 v) L; w3 Y- [+ f, j利用和共享资源。
: V6 L5 R$ U @6 Q7 S. f7 E C6 F/ q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2 }2 Z. O/ u/ Z I- r
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
. c3 f# O0 \% h3 w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4 L) n- ]8 n2 i3 ?/ M% Q( @4 D
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5 H8 u+ k9 ~. H
针对不同物种动物模型的标准化评估体系。6 {/ |; c6 A& ^$ W
干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技
; G: {0 D% |3 Z" E1 {$ ^' @0 `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
" t/ I" a6 U1 x* y9 |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
8 k. I! |& l( e$ k7 V m9 k# P2 ?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; w# ]: i# U; {
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
4 @8 P4 n1 a/ m m: t* \$ q案。
% G# w/ D9 }. T6 Q+ t3 `' o3 M（六）植物细胞全能性与器官发生
$ O5 l" m6 ]3 I# }0 v' B2 z% C系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机
0 j7 G7 }4 V. b' q" e! W) _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
& X: ?! T ?* G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
0 x) }7 W( Y m8 Y2 D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" F6 A; o& J: Z9 R6 _2 ]6 x* ?5 @
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
) b7 b2 a* w- I9 M1 [卵发育成完整个体的机制。
1 K, |* |4 e+ |& {3 T" C( E" G+ t植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因
" `: g9 j- r2 h- p* Q! @$ g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
/ K! \1 m6 H2 z4 Q; w- G: q2 P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 z: f/ @& m9 `( a+ d
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
8 Q" q f4 O9 `1 s2 s- {精细分化图谱和调控机制。
, U' C* }7 ^" R; M植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
, C$ v& g. |& W" C) B" ]7 [1 L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
$ Z0 p* [: d5 `) W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
6 h$ o3 W7 ?+ ?* L和表观遗传调控方式。) j2 N b& o( [; H# y" Q
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3 |) e% P3 ~" _4 @6 n B
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
]) Q2 |- F$ F6 N$ Z3 r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' G. p' k' [. A: Q( C) Y
了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。8 i" G% N6 H& b6 }$ A7 {
四、保障措施
+ {8 t# u1 w, h2 b$ O+ ?$ l（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
5 b% I) x6 Q& A4 k5 _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6 {! [ i9 x- {* Y/ a
筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，
7 G0 o! R! P% U! _7 C; g6 L' z3 E; C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
" ?( Z5 c3 ?8 p! D. C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
/ B5 ] l# Y' C# H8 H! H" E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
8 e) }+ {6 I3 K+ J ]% X成果的产出。
: E& s1 h' F' L5 A: ?. ?（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合
8 k# f8 f' h& o. c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
9 t' n& z2 _1 o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; q0 Q" v# c+ F) p% M( o
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
% B- K4 V# s# A2 A) h/ j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5 a% x, @" n5 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。/ F" A" }8 b3 ]+ _. K6 L
（三）加大创新人才培养和引进力度
+ ?6 C p4 b2 `& m8 V p( w" D3 w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
w/ ^2 U0 m" B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0 ]8 I' V# q, K) V! e' I$ V! B
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, j& K' Q: \5 V; J$ L. z. S
力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。$ Y$ Q' i1 Z+ L( l/ V
（四）加强国际合作与科学普及8 n1 w% @& e* |7 J' r+ G
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6 N, ~ H+ | m! M# b
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: @( l" A6 I b+ A7 D) ?6 |
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，7 C, l4 `" d( K4 [9 o# c/ x
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7 u O5 V$ |' d" _% T. U
标和任务之一，促进全民科学素养的提高。
/ m& A+ V$ m/ k- s: J) C |
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发表于 2012-4-26 15:43
