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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）; j" w" |5 m+ T7 L4 V! K( \5 Q k
干细胞研究国家重大科学研究计划8 N9 \/ Q- _4 Q7 D# O% S9 b9 l" E
“十二五”专项规划0 M* n! [: u# b- ?# Z
（公示稿）- t! P6 J' U8 y4 I) u! H
中华人民共和国科学技术部
* A! |+ X1 n2 V6 i- X$ G( w2012 年4 月
: I R% v5 h: P( u) O8 j1 ~目录
) x9 f- v- }. l V- v3 h% ?一、形势与需求.......................................... 1
9 k; x+ b0 V/ W二、总体思路与发展目标.................................. 3
9 h8 j3 p9 B) m! @（一）总体思路.......................................... 3
$ H+ [1 M- L* P7 T$ h% F- x# N（二）发展目标.......................................... 3
: H( y; d1 L" r" P( @$ G8 J5 _三、主要任务............................................ 38 h) |3 z8 [4 P# L
（一）细胞重编程研究.................................... 3
8 \4 o8 R _* f ^8 E' h8 a6 K（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种
' }& e* t* g3 R7 u! \* H) Q多能干细胞的建立........................................ 47 F$ t1 `- `8 P, e. v' G( D* R
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5- S- P' a( T, w6 C
（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6
0 Z4 T) W; X C/ A$ c9 s" S3 E) G. I（五）干细胞临床前研究.................................. 6
+ E& B0 u. U. Y9 B: ^& ~* @（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 7
7 N" r& K' Y( ^. k四、保障措施............................................ 8
9 h- W0 W5 ]5 { b（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8, C) h( L6 R/ \' ?
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9$ k( z$ U! D; O' {
（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9: S& n) T: a; I$ Z4 w/ {7 k
（四）加强国际合作与科学普及............................ 9
# }4 e! z4 P5 H' v1 @$ ^: N1 B) P一、形势与需求
& w5 f' _1 N; M* b& |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，( h0 F9 [( e" a. y# V4 |! ]
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$ O+ g, a) w: v& |% f; R
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
& ]6 Q+ _- e! J1 i4 N3 \- H治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、# n" v4 K1 c2 {& k
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
2 a. }; J0 k, \. I0 T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
$ K, v2 P) r1 J; U4 r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
5 V8 @; C& F5 M% X0 B$ j! k究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。. O+ D* @( O+ t
干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公- F3 Z3 C8 C) v/ \! E' X+ S
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
8 ]9 |$ S& l% e8 C+ n2 G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
2 E9 `1 n$ ]8 L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
( j0 n7 }2 Y( W9 r! E/ 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7 B6 d4 E* Q9 v! Z- V
的投入。% |% r+ T. E U* k, E
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: Q, K% L' t& ~. r' h
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，
4 A) o% z* P: t. G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5 o2 d& n* W. [: i/ s
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
s8 T" G& r( o3 |* Q视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。
* T! d$ r) U" {# ]我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计
" `" i% c0 H2 p" k, f6 g0 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/ J. _9 B1 }4 H
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- U9 z) {. M; @* p, V, j$ B. Z4 N
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. s/ g; X$ }% u% n9 Y% _8 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- j$ b" Q. b& o3 F
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* L5 a2 Y3 b; B& C! ~! C
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# V( m! i" e/ r3 P$ W A
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
8 r/ k1 ?5 m- x- ^3 V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
f) |5 S; J& R) q' I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
* ?$ `- T9 d* d- P, k: o8 o1 v# {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
. r0 i9 ]# O4 q( g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 g$ O; E: h& X3 {8 I; L& E0 H1 ^
影响力显著提升。. i8 v+ B6 y1 F1 t2 J! J2 X
但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始5 p" A* i6 ~# h
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
# j* U- ^0 g4 D# f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
; V# W. p! W2 Z4 q, t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
$ P0 A% M _2 E- @) S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
. Q* `! ]- Q* f* e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
3 }; x* S' q$ Q% ]2 U& V' g心技术。
; b) ~* l8 d) n二、总体思路与发展目标
+ Y' @6 `7 r; n) u' S) U" D（一）总体思路
! a7 z d. h6 g& i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# [1 A) d; r5 B$ f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
: t$ k: k$ }+ M0 m; Y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 D6 V6 I- x% ?) ?7 c4 {5 H$ j
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% f8 {! t0 {1 h9 ]
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
4 n0 I9 V M. i) p7 t平提供基础理论支持。
& H& H. |7 [; W6 j# O（二）发展目标2 z& ? C9 {7 j6 ?) d" }2 F
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重
' N0 P H6 K) G2 |1 o: }% F, r4 p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
; [1 P# j: z8 m" S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
- z7 E' `8 j+ g; H% j) K" N" A( Z, h& e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
9 M. }# _- u" d6 H' x/ x& w5 H病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研' b+ {7 U8 A: F1 J i
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
( r7 n, J: R2 h8 s* Q! ~- X! f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
8 x% v; y. ]3 s5 b% H. S4 k伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。
& N# r* `+ [) G$ F! v三、主要任务
' F8 U" b2 t) B2 a( s2 M5 W（一）细胞重编程研究
$ o- d, R# o8 z3 w* F利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得
, g# |1 a ]0 {5 P4 G$ b+ 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3 I8 S. @7 ?3 `2 f& P0 [6 A
性技术难题。9 |" {& U& b1 i H
细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
, \" X# `2 k B1 x' k( B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3 q7 f$ m' E5 _1 ?) O; \
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9 ~2 l1 j( g1 Z" S& o" ?
的动态过程。
+ ?' q' @$ `1 p5 J0 a7 M3 k细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非
; M' o# F# W* c* F编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。
. Z% y6 L8 Z/ j$ ?( C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 f# @4 `$ ~& j( H/ O B$ h5 l4 n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6 t* M' }" l; }' o8 I3 @
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1 U1 }& e; h" b
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
+ a- M. M7 p) T' \性。1 I) e/ O. \6 L1 D! h; D
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8 B* s# |2 K+ D
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
( S7 b4 I# }, b7 e0 u; i7 J7 i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
* R5 j0 t$ P. g3 N V" L, c细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
( s. V6 D7 M0 s# p3 G( @（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种多3 [; @% W/ S" y r X. y8 Y+ o( U8 L
能干细胞的建立
0 `: g6 s6 h; t7 x$ i研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，
0 E7 x2 I0 z1 ?! Y8 ~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9 S6 c! T( y# ^' i4 A' ]- p6 n
能性干细胞系。
8 _3 e0 W' F' ?: Q) N! |, q干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物
( `, A4 {% [, ]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
. z2 B) l% {1 P+ [% C8 D% g5 K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 a" c9 K5 \" s+ [! J9 M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
* q4 o+ d6 Z! ?9 s5 c3 h1 n* I$ G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
1 q. \9 C7 Q: c3 i8 o$ H" v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8 f, m+ K- Z; g, N% V
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，( y3 Q8 p: x, ^% B ]* o( T
比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
6 f% i% C, ~: c, Q2 |建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化
. ^/ d) J" R; M O9 \# t9 m$ ]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5 y0 Z: @& e! @1 T
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% Y( E+ v* q/ X' k' ?
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
! k% L9 I: a; |% h) P% 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
( ]" Y6 e5 O& w0 z胞。) D' f/ `) T8 k E4 y- K1 Q0 J' T& _
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究. l$ U, \: h: o. I1 U4 h
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& X# R8 F7 k; } ~+ ^
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1 {2 Z# _/ G# W# O
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。
8 X8 N& [& f. r& p' i1 K干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干; X8 T; i$ f8 {$ r0 V9 V7 E; }; M" I
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
* N+ Y) S1 e( `8 F3 _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& j0 y a& {4 T5 N( F( _
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 D- d! N0 Z$ v: s1 Y7 w干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白
+ l# g4 P# w& {. @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。
/ ]3 @) g$ |& s( a0 `6 ~干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理
3 R) g% l. Z& g4 h0 G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，. T4 X, E! N6 O. T: c
如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操2 _4 k/ i" E7 F
作等在大动物中生成人类重要组织和器官。
; k0 b" R! t9 Q（四）干细胞与微环境相互作用研究' k. F J+ X$ |2 g; @' V1 y# \6 `
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
3 O7 y/ s& D9 b6 U志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
: I$ A8 ~$ p" \# I4 y8 o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* u6 n2 ?& Z8 Z( L
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* B0 b: f5 ]* S
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9 {+ \* C3 [1 p& C" O! g9 c! }4 [% c
更新及分化能力的影响。" a% L( ~: \* Y7 H6 b8 ^/ @# B
干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段
/ R( I5 [, v, L+ U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
" Z" M1 a5 J o E' k相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。
, {% ?9 {4 O+ H8 U9 O* R（五）干细胞临床前研究
& ~1 A) u$ S( Y2 \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
+ V& b" n( b0 z: u0 W3 [' ?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
+ S4 ~. t7 N/ f& B; |7 x' o) G" n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3 W, M# ?1 p. y) b* B( d0 b- z, {
评估。8 O$ M8 @1 L3 z$ o) ?
临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结
: e* D) u8 F2 j' U8 m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
: N/ Z! d7 f% ~' S, M6 q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
* N/ y a/ ~, u% _1 y& C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
* ?; P6 l- S3 A8 @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
" s+ T+ |3 b, N8 _( ?! V. Q丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、
' L, J; t$ g$ U) `7 N7 S5 P, T( ?利用和共享资源。7 Z# S! P* ?4 K1 K0 n+ s; D: W/ C
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
! W9 l# T) v0 V, o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( J+ D3 \( O: G& k5 R5 Z! 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9 f- z: S" u- z5 S8 {3 r! M4 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
x+ j: C. i) A$ V' U1 D% X针对不同物种动物模型的标准化评估体系。% N& s7 K$ a1 f- x8 X' T6 k
干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技% b; Z2 r4 d% Q f) [9 b
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
4 D' S( a1 o I2 W7 g2 u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. _) X$ x4 Q9 r0 y' O
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
b- r1 z( R* f. s# K% V! m4 m1 t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
. d% p; ^4 S* X! `) n0 b案。
- [# T4 v* R O) H（六）植物细胞全能性与器官发生. v! T+ `* e* Y1 K z
系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机
* E5 F; }3 b0 G8 o) s! i8 g# p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0 s& x. }' Y- E
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: Y9 g! e/ m! e1 U
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
% `- y; |, w" Z3 }# I4 n' I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
9 K- O7 K! D- ^+ A% e }9 {9 ?卵发育成完整个体的机制。
) z1 Z& q3 @" Q5 N3 t6 M) D植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因9 S) K$ j, @. m6 C/ c' v2 H
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
) T& R% t5 e9 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* L! | _ _2 b! L1 P: s
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& T1 v) L9 X: z; @: g; @8 X
精细分化图谱和调控机制。
: W* X. g1 J: ?) q; Q植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基! O, i9 H1 l# N8 q, G
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
i2 C6 d6 E3 @5 T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2 U6 d& n2 Q2 |
和表观遗传调控方式。) g6 y& R! d" e0 p8 D4 u2 S
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
2 l$ g: V) Z: G9 M' h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/ s1 K/ C; P) ^3 l
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6 Y* n+ B! f. D
了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。7 s: u7 r0 x5 J' x- K0 |! v
四、保障措施
; L' w& J" F o/ F& r（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
( [/ e7 }+ K6 I+ b- ], _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+ {* r2 ~2 v; Q0 Y; b; e
筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，% v3 O# ?5 `0 A, |8 p5 c" o
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
2 D' J; N$ k0 ]- ?0 k9 P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& T* h) v/ J- \6 o
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. V1 {) K R9 {
成果的产出。& t7 R* e+ G1 ]9 c0 |/ `
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合
; s! C% J' j& l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
% T, |) E& W$ b( t- @+ P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
j1 q5 Y- _* A3 y" b- U' W& j" q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
: V, {, e8 b' y' d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7 P' m3 [# q. P2 E
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。
6 {( Q5 ]) [) v$ l8 N7 o- R（三）加大创新人才培养和引进力度 @, |+ c$ V6 e9 ^. P1 D
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% ]! m9 C: k4 _, H K- T- W
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
1 L8 ^) t) O% P9 K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( A, N' M2 h; s7 n
力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。
6 Y8 ~4 V% A' i( i3 D, K4 w（四）加强国际合作与科学普及: G7 S- v1 S( V8 P3 ?
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! M9 x! V5 g& z7 O/ T
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
& u4 D4 t0 g0 ^- h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，
. _4 X9 a$ c$ |: {& e H( W# z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
) [/ k/ m1 Z* w2 y1 f标和任务之一，促进全民科学素养的提高。6 g3 g6 |1 N8 p' T' \
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发表于 2012-4-26 15:43
