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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）
! Q+ D: n/ }( j* p& ?. z0 m干细胞研究国家重大科学研究计划
9 f" y/ |. z/ I$ n% H3 C4 Q“十二五”专项规划
7 [% t( `6 @( j( m) Q) i（公示稿）
S( ]0 ?5 b" q8 R4 f9 m中华人民共和国科学技术部- l1 z% W: i7 k) B3 L6 x$ D4 r7 `
2012 年4 月2 y* S+ V8 U6 e5 J) O6 g
目录
# c; Q% ^/ w4 T9 y1 Q3 v一、形势与需求.......................................... 1- K9 W2 j6 R9 S: j8 F/ | J
二、总体思路与发展目标.................................. 34 y4 I X8 T. E3 |: t/ x+ g
（一）总体思路.......................................... 3+ k6 g, ]" O: H) X* ^9 i9 c, P+ k
（二）发展目标.......................................... 3/ Y2 b$ f1 \' @/ D0 W, H
三、主要任务............................................ 3
7 H( Y, U8 e, N; t) l! B" s$ V（一）细胞重编程研究.................................... 3
9 H3 [' |0 m! x1 M4 N9 b( p（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种/ [$ Q8 X$ v1 D( c4 i
多能干细胞的建立........................................ 4
) |0 O y2 q1 M7 A7 D（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5" G( d% g3 h; ]8 u
（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 63 m+ R1 L+ ^" {( o6 m6 k8 M
（五）干细胞临床前研究.................................. 6( c7 S1 _& @8 ~6 D2 o
（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 7
3 x4 j. O9 A: ~. s& G+ f) m四、保障措施............................................ 8
% J, I9 {8 F& m( Q, ~5 Y+ t（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8: f$ K5 H3 g2 w* ^, ^
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9+ }* \3 a: b/ T f$ n, q6 d- M6 H
（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 97 N5 t: ^8 u: G) }( u; I5 q. I
（四）加强国际合作与科学普及............................ 9
0 a% ?4 z, k9 e. ?% G' b一、形势与需求! O# [$ E9 t% j* Q" u
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，
9 G! R' ~ ~+ O/ `6 O6 V7 n2 A3 ]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* w+ N! h8 W" r: i1 M
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/ @( S1 O) G5 I2 y" C: e- k
治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、6 n9 j) }# ?7 |9 p& X/ m. Z6 ^4 y* F
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
* U; B1 V. @' E0 r! J: ]- Z' P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
. G. r" _: j! i: 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
f0 D& j4 }! z* v究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。0 Y% z/ e4 S z* J4 a% J. B
干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公
( L9 A: y$ W$ b/ P8 \* f5 l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
5 L, y% a% I8 B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4 t2 O% s7 _. ~+ Z% f" G8 h
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& Y: J# G% \1 }! |' }7 A6 ~) b
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# g4 o v; J' Y- H5 a
的投入。- ~2 w! i3 l3 q' S+ `6 b
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2 p2 \& O& s( P! v! Z
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，
; M1 b$ M& Y8 ?8 b6 e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
- B7 J5 y3 ?- T! M3 K$ `- F/ z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
4 }! K6 M) M! [% J+ S视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。* M; w( V, ^+ o5 B% ] b+ u7 F
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计6 m) h# w& K9 g
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% u( w6 ^, [" f* w3 `
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
$ C( y/ m1 F( ~2 e, d% A" A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
) x. N/ k2 O( w' I! X' a& A) D! v诱导性多能干细胞（iPS 细胞）的发育全能性；首次揭示体细胞
/ D6 S0 i5 o; E" e* L U+ h) d( \6 j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
4 t# u9 C& [! F6 F9 S* _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3 R* h5 a- E' N
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0 ]9 i9 `# u4 s( ~. U" M8 \
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
8 ]8 r( i% C3 M( k# O0 L' O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 [! J! B! I O5 R' a5 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4 `3 f1 y7 M3 e# q2 G; q
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3 p- _$ H6 C8 L- ?9 [3 M
影响力显著提升。
+ _& a, @ F, E' |' D, z但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始3 x5 a. E. x& q& C4 c8 B$ R( D0 ~3 O$ P
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! ?7 ?7 } `$ }; n4 K: N d
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) j6 o8 G, m7 C
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, B5 z* m8 j' s. D: U! \( \
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
" F: \/ C& r0 X) {6 i$ ~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. k! s& G }' s+ `/ i, f; h9 G
心技术。
/ c; \' g" m1 j# P5 B/ h二、总体思路与发展目标
- }1 D, J" j. u0 h（一）总体思路
( @0 W3 W, E! A: ~# B& @% k& S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0 e7 {3 E# Z- b
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* v7 J; E5 q! O/ Z
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* ~+ H' l$ j ~, d# H
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
" N+ k. B5 q B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
9 T' x! P" \4 d0 Y {平提供基础理论支持。 Z4 L9 L4 x3 {; C
（二）发展目标4 _! t1 i6 f- C) g+ n
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重% Q+ a3 s! R; }) C
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
7 Y9 H7 k9 x$ _+ @/ F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
/ q/ h- X+ ?0 p- F: H- w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, h9 X% o& ~7 b
病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研
8 p- k" ?# @: ]2 v; O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) g: k) T9 W. ]' X5 B; U
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. T9 T3 H4 X5 z- m* f
伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。, J+ [+ `* e5 Y' |
三、主要任务
+ i" M* b' d' n; D% K8 Q& R+ k（一）细胞重编程研究
2 D% G$ d: c4 s! c- {5 v利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得
+ A9 H2 o' S( }1 O& `0 U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
0 N F) X( n8 M. u0 }+ `性技术难题。
* O- J0 ?' J! e3 a4 r细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
7 l" y- `7 ~ X$ W& G0 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
6 l& C6 O" j8 Z: k. I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
. q1 Q+ F5 F f( M7 v的动态过程。
9 |) v. ~& Z8 `' L9 S细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非
, |1 J. Y: ?6 w/ t; X V2 J& t9 z4 a: }编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。) p5 K. A" Z z, v4 S8 n
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。
- J9 T" F$ `% Q% l2 v& v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3 |8 _3 l5 Y# g0 O p
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4 J$ }% T3 I1 h1 P- e* V" B9 _
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8 K- n9 Y0 S( |/ |: h5 ?3 c
性。
3 u3 J7 R4 k6 \, E+ _& o% C( F5 ~$ m4 F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" E; R% g; _; z
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
; z+ M6 _7 C% A# r/ w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) N/ m' ?, h# R7 S8 ^* n5 I; b
细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
; _7 H- L3 m) p/ x4 V5 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! D" e$ _. g8 h/ w f
能干细胞的建立8 {! ^2 J* z9 u2 L; [
研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，9 {# v+ b2 k. B X7 D1 Z) ]( H
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
0 t- ^, P1 `- x. n能性干细胞系。 a) J3 Y$ z- m7 ^8 W b7 o
干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物7 \$ p3 s4 j( `& W0 d6 A
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" x; K" J x/ l5 s D, c 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
9 h) B+ b. e9 [7 _# S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+ M; ^. L7 a! g* Y
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
7 s6 h' D3 a) q# ]( g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
2 Z% i7 S3 P" M! c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，. S" {! O1 U9 n! Q; t& z8 J
比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。( m# A: R, q7 H% {0 a( j
建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化% z9 F X% X7 @4 X2 g
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9 a j2 E7 Y6 Z
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
; w5 s0 c5 G! ?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3 Y) l6 X6 t3 s, d) i$ ~
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6 p$ Z; k7 @5 o; c' L" Q
胞。4 T6 B5 L$ D+ J- O0 F0 `' ~* Q( s
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究
, f: F% j& o: q4 w% N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
4 J% k4 z$ ~, G' m3 {" T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5 U+ x$ C9 P4 g+ c
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。
[7 a6 Q6 E$ d& q, B1 A# P干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干
6 s0 R9 a7 p3 F* S% q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
) U5 Z+ T( L) \6 t% f0 G) P' y: `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
$ K, m: L3 `" M- u! `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* |6 f5 i" n) k
干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白" ^3 F o1 V q& \! h- {% a, X
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。
( ^7 S8 A4 J" N, r干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理% w: G$ H. Q' f( d
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，
. y6 M( N0 p- k如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操% k4 @. K" a8 Q
作等在大动物中生成人类重要组织和器官。" `, J6 z; c% }# n) Y& H0 K' n
（四）干细胞与微环境相互作用研究
7 K- O6 T" [$ |: L1 o0 n; o' @6 q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* W5 G, S w% ]; b+ ^3 v
志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
* e: o( ^, u+ M( v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3 b2 V: t8 n; d" A+ f `
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
4 M4 l# \# ]+ n' \% H* J( ?5 M; M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
$ J7 ^3 _7 h" B: G; `+ F. K# ~' C更新及分化能力的影响。
4 I% a; R" G" R8 S干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段/ X3 g9 L& T( e; a5 Q7 Q
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( o9 V0 n$ E- \. a
相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。
' v# w h- J' E8 \: W（五）干细胞临床前研究
- u/ E( q1 K7 }6 @: s( O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" A( h2 G! b5 D) C% `6 c) s
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
) \, Z/ {1 V) e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
6 x+ Q2 h f% r; s& Z评估。
' \, y( r6 Y# s0 v1 v# _) j临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结
4 _/ G9 R, `2 ~" J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( H2 \; A9 U5 E l2 ^& D8 J
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 j* z9 R, o- N% k
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
+ N w$ Q, j' D8 {5 G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
( H- E4 j. H/ i7 e% O: f1 C丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、$ a% F. B8 l- Y f# Z
利用和共享资源。
4 a% @7 \) W3 T3 t) s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 p7 z) I0 Q" w) a u; z1 Z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
( f# f2 p$ _. H" z: P: X8 C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! {# D9 O4 u# X2 P% a
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
( Q! f8 U3 V- P+ j针对不同物种动物模型的标准化评估体系。( Y o# H: s$ N& J9 U6 A7 Q
干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技
4 X% v; W, A, \- ^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
' S: B/ ^$ l6 i: R* {- I4 m; y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
7 C% R K. i) `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
" X. F- N9 S# u3 ~. Z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
. V8 @6 M8 P" s+ o. l3 V5 C- p5 d案。
# Q: N- o4 v1 Q4 Y6 V8 e9 O0 F（六）植物细胞全能性与器官发生
( a3 {7 t! ?% P4 o系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机; B: U. U# l7 B1 O3 E/ x) ]
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
; `5 V d/ W! j# J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! o) \4 S$ Y. C$ g
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
9 _0 I# m3 Q B+ h9 }' K, P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0 C% k3 F& Z4 W4 L0 c3 Y2 s
卵发育成完整个体的机制。7 @* O+ ?( Z( y1 B' H
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因
# k* A9 R, I1 p, a& F9 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
/ U# @* ]- B. a, t4 M0 I+ t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2 v) a0 m$ c7 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# J, Q; u; x* W
精细分化图谱和调控机制。2 u% M# l! ?! ~5 T$ X3 j+ P% U- ~, p
植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
4 P8 I( g) |& _6 Q, B: B; c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5 `! {9 p: H( C
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
- W0 y8 M/ i! i8 w7 j3 h; \' L和表观遗传调控方式。9 d9 z# d. D# E; x/ Z
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
. Z+ P8 M3 H R' X" \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( x: E! d! A& j2 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
# B5 Q2 l0 E+ r8 q了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
9 y9 f, t6 d3 @: @四、保障措施
6 T$ r/ W: H8 D: \ O（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
' A1 F5 N0 M4 R9 R' Y5 E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
# ]0 T7 X, S7 o* @5 w筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，
/ \" q3 O* h. e5 V0 }& v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
% |% p6 {& V0 |7 u( ?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- l' S' C7 E6 G2 G: J M
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4 W# b( ^1 g3 ?( Q4 s+ L/ G& z
成果的产出。
, i0 D/ _3 N ^- H: U" f3 B（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合
, a3 x. W/ b; D3 p+ m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0 N7 _3 N9 e. e) b
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
6 D! \5 f5 C E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0 ?5 v$ R, ^7 c. T$ R# t
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
( y( G- h/ D p; |9 {* f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。& u7 i. m' d* _
（三）加大创新人才培养和引进力度, k, ]/ k% y% B F
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
9 H. {; ?/ k+ 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
( D# @1 a/ Y l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
% y5 c; I: R8 @3 X& k/ o3 N力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。5 ?9 @# g' e) ]8 o' @. [
（四）加强国际合作与科学普及
- l$ q0 n" A. S% Q3 r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
9 B, d' M) W5 L6 Q7 U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
9 ]# J5 D/ M2 C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，
+ Z1 f s2 `2 f4 @' P- 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
) M: M* S6 H& C9 v$ e' |/ U' D标和任务之一，促进全民科学素养的提高。: a5 h+ b1 w; y$ z6 |& Y- O. c
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发表于 2012-4-26 15:43
