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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）
6 I( _4 p8 m' _& k9 v% { e& m6 o- ]干细胞研究国家重大科学研究计划
5 ]6 R* I' L, L8 v5 k0 P3 F8 F“十二五”专项规划
! [* u; L" L: R+ O, E5 `; i3 ~9 q- y（公示稿）: E, t" K8 L% w' n
中华人民共和国科学技术部& g6 d6 g8 J: R2 v8 m& E
2012 年4 月
3 q1 K# K# ]+ \' r1 s6 P目录
. Y6 w) Y% Q- T" Y* @# x9 D一、形势与需求.......................................... 1: @7 c F! Y- M6 a% S- u
二、总体思路与发展目标.................................. 3
; y; Q, Q. ~" o$ A+ Q! E. L- l（一）总体思路.......................................... 3
1 c( B; h& M& D" j1 x1 w（二）发展目标.......................................... 3
+ m; [) P3 C! s- y三、主要任务............................................ 3+ M2 J0 ~+ E) c9 F* C7 _
（一）细胞重编程研究.................................... 3
7 A6 N+ a: h4 v1 \ [' W; V& c（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种
& j2 O; c5 }6 J多能干细胞的建立........................................ 44 w u0 H- B* i$ `% M
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5" k7 h8 q4 S; g4 R
（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6
, f$ F( t9 G/ U) B4 U( C M（五）干细胞临床前研究.................................. 6) _- O1 m$ L/ q
（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 7$ f+ t8 ?) x% W% o) G
四、保障措施............................................ 82 A4 ~) F" g, N" }0 v) \
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8
! Q" R- o: I- V7 [! J- O1 s（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9: i4 R0 c0 H) I. j( z
（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9
6 p: f8 H* }) ~9 O/ p: T（四）加强国际合作与科学普及............................ 9
$ A% G) j3 t3 U) E5 C5 P一、形势与需求7 b/ Z1 `" |7 G G$ 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，
1 a8 x' [1 M0 D1 b& G8 q9 S6 J# P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3 S# U) R* d; q' Y5 X/ Z& L
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
( ~# C, o4 r' H5 v治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、
; \# C0 s0 E( p4 b A0 t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9 c* e" ]8 C6 P9 ]; V1 N
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
! F/ W4 `2 B: P. Z1 P7 z; p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
; V4 q: ]* t& r+ v5 `# ]究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。! N# ?+ y' U! V
干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公- j* C" t# d# ^4 L1 P7 n$ `
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
7 V% ^! V; m! U4 B7 p: c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
$ o; _3 ?, y- A/ {- ]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7 @5 {8 @7 L9 `! S( m2 @% D% H
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 t- P5 Y, N$ J& d% A4 z
的投入。8 m! A& n1 u; A% l: R1 p$ B# i
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. }5 q$ g1 Y4 ?2 J2 A7 R% p4 V0 {
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，/ B& y0 F* X2 z3 m) T; K
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 i5 l# {& z; a& p9 E/ J# y
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. [( C4 u1 _ n+ y# f* r, K: e
视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。4 g! J! m1 U. c( O; J+ D: {: M
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计3 o1 J* M( d( ?' u) u
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! P$ g" {+ B/ d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
5 z8 ~; |) m9 r$ N" d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& Y" { Y4 w! s0 b
诱导性多能干细胞（iPS 细胞）的发育全能性；首次揭示体细胞
* _$ n5 H0 y6 Y6 w% 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
5 r% c& P& _6 s8 o: d" v. [( ]8 C0 ?5 j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/ h' [. i, N. A# D5 @
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
- z$ G2 T# M" H2 l u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
I. k8 e9 p- ]2 `5 M. T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3 K7 Q# T0 `- s+ o/ P
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: m$ Y" G( [; j
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
0 r2 J, A* u+ K) ?& l. V影响力显著提升。
7 T1 \" a4 k! h" V+ V" M4 K但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始
8 V7 V+ I" Z) p$ L+ k; v ^' q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$ m: B/ y" t5 p i
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
# a" I% E( O# W/ M s% h4 J* U" j- f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
: |! O* J9 G4 M+ t3 o0 J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
+ W- F( o( _7 S( b7 K8 R5 m; X- C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/ q* A5 {1 l, D( ~- Q2 x
心技术。
/ z$ z; Z% h' s% g6 c9 |二、总体思路与发展目标: t; p# h& [; v' { `& Q
（一）总体思路
5 [7 I5 C: q4 ?$ t- b5 [2 z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* d2 z& E6 T$ W, T
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
$ t4 f' l* N0 n; A- P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
/ a1 b2 l( y6 Z8 W' [1 I; U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
" @/ H1 X, U$ C2 J7 {* M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% j5 o. y+ |, d. M5 s
平提供基础理论支持。
/ E3 K/ b( {5 r$ m' g1 u8 K0 u2 P" e' f（二）发展目标. @& t. i& D# l$ u: D- W$ |
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重
/ T/ C, m' _9 u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2 J) K# M) q( z
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
6 V: N! `8 y0 e9 y( f/ K1 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, V( E& C* G4 K+ Y" A) Z' t
病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研
$ a1 h2 w+ a* I' U$ u3 }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
- |! ~- X. l- r( D6 T" {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* @: x; g; o1 j- _4 C( W. g' ^7 I
伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。- o1 L( ~- h: T# b; q, X
三、主要任务2 O5 _1 u$ u8 _3 B
（一）细胞重编程研究4 w" m: J/ ]" |2 q
利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得' Y0 j( Q( @% ?+ n6 n# `1 ?
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 ?! J* T- ]+ o9 Y$ e性技术难题。
" c& ^5 p9 Y; Q- a2 E$ N% |细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
$ Y$ [7 B% ~- t6 {' V3 W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
% o1 p5 |$ p l1 U$ y( v0 _- s6 u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7 p2 s9 l4 e, ` c
的动态过程。
4 z4 Z {) U1 p! S细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非
0 R1 C4 S9 @: M0 i2 T0 h: F5 V( E编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。
! |8 [8 v; t+ i' 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。$ I2 p- F. J' U
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2 L+ @' J' N5 i, m+ A
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" M# e5 O! o4 k l9 R; E& o8 ?
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, N4 S: G1 @% ~' {. O# B4 L1 f
性。 u N# S; `( _6 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7 n2 S4 L- p' V# R: J* 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8 M$ c" D1 ^) ~) D
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9 Z4 ^/ w h; }5 \, f0 @
细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
3 J. ~& Z5 d- C1 X' ?& _7 a# B（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种多
8 h3 b$ i1 ^8 X& a能干细胞的建立" M1 G5 p3 r+ G3 A7 t& Q' |
研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，) T7 Q, Y" H8 q3 ^, |0 o
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
* w4 Y4 H4 ?1 N; x& V; a0 j: U能性干细胞系。* r9 y* Y& O' }. {3 @6 j0 D
干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物
5 z: S8 r) c" R! ?& G* d6 h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
) F( M+ n" f7 g4 f, ?8 W) _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 Z s+ L) w, G/ j
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
3 Z3 ?" Y! v5 h# X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5 t' V* r( s' z9 r- N' ?$ t6 j
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0 F; q( F& ]& e8 q4 B3 }
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，
. T7 ^1 W, d) B# |& C比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。1 @$ l" w0 E6 y/ s
建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化1 i3 W: [8 K' u, O: ^
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
3 M8 l5 O8 b6 Q3 x( s2 G: Q0 ~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* G9 O3 b( U f2 m) ^! R7 u
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) ]6 B% L5 P7 j- E
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
+ {4 d7 Y& X% u$ L) F胞。
* E) z [6 K* L（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究/ Q) \# D* u4 p% E2 B$ I- Q+ K- m
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
! e6 L9 R1 |. V& p1 s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7 `( l7 B- z% ~2 Y6 d7 N
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- W4 N! P/ b' D7 @7 ^0 x" X1 j& 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6 S) e, T$ y& ~( {4 R
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/ J/ G( B# S) T* r% F$ r. }' ~& w
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3 e( Z" O/ ]* O$ ~7 s( ]5 G0 {
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
" ?1 i. d* t; a( ]$ P4 w( v干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白
9 R2 E$ H+ N w. R9 p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。
( g7 ]7 `' g* K: e% q干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理+ m$ N2 P/ M0 K( O1 w" E2 }& B
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，
; n0 V. z- ]$ G3 A! o如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操% _( p4 x) W$ F; A5 ?
作等在大动物中生成人类重要组织和器官。) j0 P$ x# z) v7 J9 s, G0 N1 |
（四）干细胞与微环境相互作用研究5 q: }/ n6 j- M( z. 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
% b8 e7 J L$ Q4 z) u" k+ a/ W# t. c志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
! ?) k4 G% u8 T3 b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
& ~/ _/ S9 s4 P- e# e7 W* r' |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) E7 x. t( Y: ~( 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" R. e4 ^; m4 x( M! S
更新及分化能力的影响。( T& v! D% q' b/ g9 n7 V
干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段
& p, b1 x) Y; R# S" |' \5 n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
2 W" J+ U" [0 g5 ^相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。
0 L( m, O5 @/ p2 m I（五）干细胞临床前研究
3 w, f, Z4 _2 B! G* H, x8 S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! {6 O9 H1 R, k5 `$ O5 b
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5 _6 m; J1 [7 F! u8 a
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
e& c7 A; n3 {/ G评估。; m% d9 M3 Q" U- d: B9 {5 F
临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结: p) j* C" [) I2 q- c6 R$ |( L3 @/ a/ `
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' H7 I/ d0 r8 m9 n4 _2 O, 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
1 }4 Q: u+ @8 d$ v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9 @7 ~" h& O: c& W
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, A) e8 \: O0 \" M, [
丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、
8 }0 h5 Z9 i5 a4 }% j利用和共享资源。
0 }* l- d* n _$ \. g1 Q$ X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
1 A# U: m. M- b1 a: e% ~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
+ M }& }, [& R5 G1 C( w2 O" 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
# ^' ?7 W9 w# U+ z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
. x3 u# }0 u1 l: F针对不同物种动物模型的标准化评估体系。
- t: A! C/ Y( }3 @& h* Y干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技: L& ]+ w0 }! r* o7 V* ?1 O% @
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
: L: ~. i4 {5 V; \6 O* R1 @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
2 f* O6 W- z+ v1 [" Q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( ~' @! M* b3 s# N$ U3 Q
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5 e* k4 f# k7 l3 |: Y4 w$ t+ A0 j
案。/ g( y# V! v4 V1 @/ C9 B: x
（六）植物细胞全能性与器官发生
: D0 }" `7 X$ l5 b系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机' ]- l4 ?* g2 B' j/ Q
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
$ }; Y+ x# c- w; d- E; ]# b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
* n6 j: M# s$ 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8 {' O$ V7 K( U& w# s7 m
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% S: w5 x9 n i" p
卵发育成完整个体的机制。
; F! Y' g8 s# ?; i+ f植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因
( ?* E7 k* B5 R% |) 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4 u g6 ]5 C0 ?! |% G' \" _
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
9 f2 n! o9 ~( ^% U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2 ?8 K Y4 r3 r8 p2 Y' a
精细分化图谱和调控机制。
$ L$ `# t( ^8 s4 ?- ]植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
2 ^, Z* E" ~) R5 t5 J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1 @3 J2 Y( e- y: I. k& ?
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
0 k1 x3 F4 \" z# G/ |1 q* T和表观遗传调控方式。
% I$ R& w2 i& q( b9 F; E! l9 e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8 _3 y, r. t+ Q7 t$ V! U
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
2 \) w5 P: n* U2 Q* I1 b7 \4 w2 b6 @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
1 i6 O' \8 d/ ~了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
- [3 l* |' d' y( X6 S四、保障措施/ ?$ k' [6 w! F9 W
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划& |: G' d' ^. p' i
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
3 n* c) _& S, T5 Q* x3 a; i; X筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，2 r8 w) }7 Q9 N. ~% ^& F: 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
# ] m- g7 W0 T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
5 G4 c+ l3 G- N: a" j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- N' n3 o9 M Y- a( d
成果的产出。& W5 L2 n6 n) m6 M- x
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合( G1 t+ i7 T+ s
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
7 z% `9 s; ~% N1 O8 x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
: _0 l7 M+ a# G1 o5 ]' 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9 K2 b4 E' n; R: I6 n, U, L
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
: W5 q) W8 n3 p s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。0 W( z' U9 q) V$ [! I. p4 M
（三）加大创新人才培养和引进力度
# a( ~/ T0 h# b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
* O4 R* a5 s& w! O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6 ~. C8 k. V' G: Q% I
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; W( `5 r% {4 |3 u6 A
力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。: A- n: _. w, ?# d! |" F
（四）加强国际合作与科学普及; Y! M% K8 B! e& Z5 H
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 i4 d7 P) a8 @6 z* ]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; [* v1 I" Z/ c. Z$ c8 d
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，( j R" ]% r4 Y5 Y
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) m1 q4 F% V
标和任务之一，促进全民科学素养的提高。
2 d- _& @+ e4 f5 R% b' J% ~5 ^9 E |
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发表于 2012-4-26 15:43
