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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）% b9 N% e6 K& J7 C! G* T$ E( j
干细胞研究国家重大科学研究计划
( r/ d4 p3 ~5 ]2 i“十二五”专项规划& s$ y1 {9 c3 R3 d
（公示稿）
5 s* q% w( t% c6 o0 q" O5 _中华人民共和国科学技术部( K! n" F- G6 g2 W6 j
2012 年4 月7 q2 a+ ]8 `9 [3 A
目录" Y% Q3 b. l. l) V" |* C
一、形势与需求.......................................... 15 P4 }! H2 `3 c, q
二、总体思路与发展目标.................................. 3
1 J' F n. M3 P- `4 o2 ~ L（一）总体思路.......................................... 3- Y$ U) p" U4 B: d4 O
（二）发展目标.......................................... 32 d& [0 i$ K' a; t. s7 U
三、主要任务............................................ 36 q; s7 X5 @5 _( x2 V5 {5 u7 [
（一）细胞重编程研究.................................... 3
7 G' {% R8 r; q2 w6 B$ N（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种
5 ~- o3 A# E0 F/ G多能干细胞的建立........................................ 4! j6 g3 @1 v( u3 _7 }! n- b. P, K
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5
, B$ ? d/ L+ {; M8 h（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6# h/ n% ^0 t: D9 {
（五）干细胞临床前研究.................................. 6
( O# A. N6 z4 r: i. a+ o' x（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 74 Z$ E. I3 o. x! E @" u2 _; D1 L
四、保障措施............................................ 8
8 o1 t- c$ T- n( u( k, O$ r5 s1 k（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8
) `2 H1 X" n% o. U7 F+ X（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9
( Y* H ~2 a# v2 o2 J a h3 C/ A4 t# l（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9
. H$ W. M, Y# p（四）加强国际合作与科学普及............................ 94 o) e3 M# g2 o6 C6 b
一、形势与需求
8 n- C( G {1 e; H8 L5 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，
- q9 C; g1 T' Y9 }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# F3 Z& |2 [& o$ \- {* Q9 Y; d
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 x& Y/ p: r7 x9 Y4 `" 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、
& R/ c6 K; N7 p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& w: @5 k1 \* F! v* a d' t2 A& 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
, A" c( S$ S% ?$ b+ S1 L) ^) l! g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
& o. w, X) P. J" N* _8 Y, P8 W究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。
8 Z* K1 h: |3 h5 O干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公
y! b* J0 b) A6 c, [ h* E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
: B- w/ g0 ]) V: T. `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: ?+ B* X( H 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: R1 m1 h% q4 P+ r+ Q; z
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
# H& A8 @: M) C0 {; W4 o. x4 h的投入。2 q6 v* c4 T! N
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% O/ w& ^% n0 v: ?
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，
9 i& f! C2 F! |5 D# W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
0 r9 N- d/ y. e! Y+ [) A, Y' i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9 m* B" _6 d1 F6 P5 H- a) A& E. q" a5 G
视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。7 ?( s1 \$ @( C- p" d$ `
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计
4 ~, M/ d6 e* ~9 {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 E5 F' a" h: z6 d/ v
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: {# }% E9 z4 ~% K; m
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
J R# \7 W- m. \6 I% m8 z* ]" 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
8 M5 z: j8 l% m) A0 e+ |* K+ m( y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
2 J! b* y6 ^" g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
" S) ~; d7 Y3 }& U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 c0 c( k: i) u, r* E( _) N+ c" x
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
/ c6 c1 n$ ?7 b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
4 P: G" m0 U; h4 z5 y& j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. D5 ~* ]0 l( g3 h4 O, x6 h8 `4 ~
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% ?& U' m9 r" {- K' D9 S
影响力显著提升。
5 q) \! X- R% k, m8 G但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始
) D) a8 ]2 ]' a# a% y' R7 L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% N2 k; a- }$ e( G8 b9 a
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; f; M' t0 X: 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6 q% j$ `6 b4 ]0 E; l
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% S f4 Y' z& D
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
: U4 A9 @* S/ d1 F2 ~心技术。
2 X# a7 v0 `5 z6 p5 E二、总体思路与发展目标2 L- y3 q! X3 h
（一）总体思路8 g' O6 V0 o, i, b
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
W! Z, B( ]* a& z$ W+ 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5 R9 ?* m7 @0 b, P' K* s
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& R! D* N# O" c. S8 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
8 w6 `7 w) |; O+ w. t3 L* q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 u( o' W9 e- h' e R平提供基础理论支持。
8 p9 f. O) k; Z+ N（二）发展目标, T" T5 \! |' v' p$ T+ A2 N
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重; N9 b" p$ i3 d4 g: q+ ]
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4 f# b" _/ _0 ^& p* \. r9 d
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
# `( N8 Z3 P6 k" ^1 e3 W8 P) Y3 Z# f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
" ^' O( v5 v8 w1 g# `; a( n" i. m病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研5 K3 F/ a. i7 }0 b/ |/ n
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
3 L( G6 h' x$ b; F( _5 P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
4 P9 } c8 y Y- a9 K伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。
O, t( J1 ^. C( X三、主要任务
) X( u6 r- M" i4 D) V" t（一）细胞重编程研究1 `, S" X* m1 n6 K, ?$ w
利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得
8 ~( l" R! E% S0 @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/ Y( P- i7 g1 [* N, ?
性技术难题。
) f! K) T1 j/ R+ f1 d- X细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
) y+ [/ c6 [: X, Y( Y4 q$ Z" T, ?/ 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$ v1 X7 _# [' F& 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0 f% ]. N8 r+ n8 V
的动态过程。. h+ Q: B/ Q) l/ w2 G9 p
细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非8 B, S+ ^. v( L1 Y6 j/ J, a9 n2 O( A% ?3 ]
编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。+ Y. y* k" B6 M- W7 ?3 t
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。
4 Q3 K! a+ R3 E9 b0 O" 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 E' \/ m0 P( c9 @
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
2 i5 i- K7 \' Y6 P+ h: l1 w4 k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
I5 j! E- Q1 |7 p性。
& n5 c1 e: w9 V) }* j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1 ]1 N0 V* I3 [/ X& |; i2 B
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5 h. S) N$ [8 N- @6 ~) Z" 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' j* C0 v/ O- ?4 S( ]
细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
! U' l( h: P O" U" d7 M（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种多
# }; V, x5 L$ j$ p& W9 Q/ L: Z能干细胞的建立8 \. _/ {6 y( P* t* E; 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，; g( Y) ~7 |* 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) D& D; ?1 l. {' n6 Q# R
能性干细胞系。
6 E# |8 z% y0 R) A# e/ 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% H" j0 V! {2 E
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 J( C' B# x1 j# P' D6 _
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
/ i- c9 o! g$ ]7 d8 t/ E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# N% a" R3 M# W8 {5 k3 i
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
) w9 J( X6 ?2 c! Q: D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) m9 ^5 n8 L4 x! Y) l) j
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，' E0 x# ?" Q! ]% k
比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。1 m# Z; j9 O- f M. H
建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化
2 t2 s8 O* q9 B, ~6 N9 l; ?- |# a! J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$ b. l; W( r4 z. L5 c
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
; f' S& N% g3 [# k9 `7 n; k- Z( F* p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/ G, |1 o. W1 t
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
3 O- N, j, U. g! G9 w. b胞。
9 G/ S) T( Z8 [1 i: p# c. o- }（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究
: k/ E% P4 A1 S2 B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
/ d# W, v: [/ x: \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) k& \, O( y8 ?0 ?( X$ @
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。) s* V; g# M! o( a
干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干
8 K% F- }) ^( C2 v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1 T/ C" n8 U! W% ^: v0 o
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
" f2 L! s& n8 c" {* O$ k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& j+ D9 f) O- T3 B; 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! g9 F# }" X. e! ^# z3 R6 ?
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。
+ `+ P0 d$ H' I% ^干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理
/ C! @, F4 d0 F2 q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，+ y' h' o" ?8 Q# Q% X
如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操 Z1 j D0 ?* ^: }0 @$ F
作等在大动物中生成人类重要组织和器官。
0 K" P' `( [& x9 F$ t7 y（四）干细胞与微环境相互作用研究
7 l3 \" `3 f' i! Z2 P& O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) s; p ?5 p% h; y) z7 v
志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
: b# B+ R% m% a4 H9 d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
$ N W9 [4 c8 g3 k# X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
2 a) S" H2 V- b' E: [: s/ U" B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2 A3 t% F& V8 X; L9 |: B. ?( G# q
更新及分化能力的影响。1 K, h, f9 [" m4 U9 q: a/ O1 g
干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段0 A2 g* q' j( \% \) D% v
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9 ?: N4 _/ J! x _
相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。( X( n% T" ]. `1 R
（五）干细胞临床前研究* M+ Z p8 x( N2 |$ {- 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
* }2 J( s( C3 e8 _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. E- ` Q8 i1 |5 q
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 n4 C4 R. C( J4 |# P+ i3 L9 t9 T7 j评估。
3 U; w% R7 H# c* ^- r7 N临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结
a2 P- u5 r& y1 Z1 l. C1 v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
4 x# |9 r" |- u4 d9 h3 L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5 z$ e! B1 Y1 Q: O" m3 o
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, w7 X, l5 H$ c( U& A9 K0 ]
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+ _' S2 _& |# Z) B& k" @ S# ]
丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、5 g5 j5 v, y: \' ]+ b6 ?
利用和共享资源。
, W* J4 U9 P8 h5 B! 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
x9 q& ~* ~3 i7 @4 V! q7 m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
2 H4 b, C; O0 _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
" j3 f0 p$ h- p1 o; [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1 j O3 P& |; o) i1 T
针对不同物种动物模型的标准化评估体系。5 I! J$ C3 H) Q# j' c. 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# ~& T7 L `" L( d
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) h; M! P) a$ w& a
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
/ i4 ^/ X5 ~$ W 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$ `+ W {$ _, K+ }% |% _6 e
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; ?* U8 G3 F+ t. B1 ?2 W" W
案。
: S: P" l# V9 t, G* X（六）植物细胞全能性与器官发生: C+ L- w V/ i& `* a/ H
系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机
% a$ j8 m% G( ]( [, K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
( u: C* v9 A6 {2 h ~9 r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- x/ J2 s% A T
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 `( v. U6 H. q8 e& H; ^' `& f/ J2 W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
/ q' R5 ~1 n W# e& L+ Q卵发育成完整个体的机制。
, ]1 x% U' W$ L/ }$ `. D& o植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因7 t" l" o+ E" [3 B5 w( A# A
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
9 |4 D3 ]% n& Y) O, J3 H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
# }1 w+ X5 J/ _0 I, g+ ]0 v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
& E% k$ H1 b7 b! U$ H精细分化图谱和调控机制。
3 n- U& i2 i# j" T* b! ~- T9 r/ G植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
: ?/ T4 n% X$ [" A: D# f* \& L+ 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
2 R+ P$ o( h1 V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 m- `- w7 s! O$ Z0 c. h# D和表观遗传调控方式。
2 Y6 V' X3 Z% r" v/ f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 F6 X1 g9 a1 j1 @! 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( c5 F% @/ M. M# j) Z Z$ X/ 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' i; k! S; Q) ^8 B
了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
! U; a" \; Y/ n' F. h" O% J四、保障措施/ K4 K% E$ o; m: z9 K- j
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
, R" J6 Q# S/ T {% d; S9 _6 X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 y) }( g% ~ o! x% I/ h# h+ A) S
筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，
; r' c' c6 i0 _" m8 N, y! ~) A7 } 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
, t9 w' \$ a c1 L/ v) g. s: 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
! R2 i" E: c+ o0 [2 h. J L3 w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" T; B; S \; {0 [* b. {# Y
成果的产出。9 t3 t) m/ N* H! c d6 |+ P
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合$ |, T s- s. V" [. O: |8 [- l2 d( \- }
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 @9 F3 w+ V. C* f, Q$ ]& 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! W( O" J8 `) q' H0 J* m' i
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 W# ~5 w- T$ n1 t2 \
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' S* l# |6 i- {, o/ P
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。
% ^" h3 [6 a. N, ?" B# I5 @" n（三）加大创新人才培养和引进力度' R" h& _, W2 U% j% M p- 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
$ z: i& m4 G _1 |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
: z; M0 D% [ ]3 Q9 ~* E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
6 y7 D9 L1 l4 h+ M: z3 J! X2 v力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。
8 G9 |" ~( G7 v5 m! B: P) K（四）加强国际合作与科学普及
1 J$ P* G3 k4 ~! j6 J6 e. n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3 ]+ p) j5 V; ?
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6 p W$ H% r$ }
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，
, {6 [# S& |, b6 I8 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0 E8 ]4 l3 d# L8 [9 g
标和任务之一，促进全民科学素养的提高。
/ }( S# k& J( {5 z. U% S/ _- h |
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发表于 2012-4-26 15:43
