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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）+ P, ] r. i+ w, s3 n% L/ _# d
干细胞研究国家重大科学研究计划
& T% a& M7 g: h: T! @4 k0 k; A“十二五”专项规划7 G6 x( h( t1 q# M4 z
（公示稿）
9 C& S1 O8 K9 G& y- v7 c) [中华人民共和国科学技术部
H8 E% W6 n0 f0 \( w2012 年4 月$ m% C0 e1 h3 w8 u% I+ G( [
目录
& v& P1 ]) J0 P: R. j( N3 {; {一、形势与需求.......................................... 1" X% T% {! C0 c9 G4 v# I! V
二、总体思路与发展目标.................................. 3
" w7 H: t. s4 F3 Z, [7 W（一）总体思路.......................................... 3: `+ r) z3 |- v4 H
（二）发展目标.......................................... 3
. f: n" R2 V0 g; J/ o, A6 c三、主要任务............................................ 3
6 Z# I9 x0 M' b7 I) `# y（一）细胞重编程研究.................................... 39 J/ [4 e& W% S' m
（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种1 u' b" z" M+ }4 \8 p1 `
多能干细胞的建立........................................ 43 j4 A: C0 s$ W+ h+ _" _' S3 c9 \
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5& C+ e6 W1 x5 c- p# `
（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 64 c" P8 `$ Y, p" v) s- c
（五）干细胞临床前研究.................................. 6
- N2 y- F. n- |6 n2 i. l8 @: `（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 71 {$ J) z1 h' M
四、保障措施............................................ 8
/ F& x E$ D E9 b9 e（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8
# ]1 I0 N4 R6 N6 t& Q（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 97 l! }0 K( N0 @( L. i
（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 91 B5 d- u, {' @0 ~* `4 C& ?
（四）加强国际合作与科学普及............................ 9) \7 a* l! J4 f1 i- Q9 g
一、形势与需求3 f1 U" b+ M/ Z/ o2 s$ T) D
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，# ?5 b1 Y: }3 F; d0 c$ E9 d2 l3 x" u
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/ O0 S1 a5 R+ ^% ^# |1 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7 Q6 u$ U/ S" b3 _. D% F
治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、+ f% r6 I' t0 p- N% @
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- q/ w$ g4 S2 J8 z# h. Y
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
2 ^" D+ `7 o* a, V5 N% k1 Q" e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
+ X5 ?6 m: f: x) ~. _' ^0 d) `, J究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。
" h! }8 L" i$ u7 d$ B! ~' F干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公! p6 T/ i6 A+ O3 a 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# I" L# s2 d' ]. t6 w' p1 T* 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% l+ c$ S5 ]& f' ?8 y
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
- U/ p, e j* a6 A1 q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* L) O. _: A6 R) Z5 S) p) W3 O- R
的投入。
) ?! i# F6 B% d5 q- |- ]7 m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" ]' S: f4 ?. @! R. l' G
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，0 I' y: b2 i& d6 v; f2 x' u/ D0 I. 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: c q d) _6 Y! c0 f- Z( H9 K7 r
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
' |: ^+ P( w% G8 ~& q; P$ i$ m视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。
% y H1 ]6 r: e/ b7 d5 ^我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计4 i$ ?+ J+ h+ n) S" y, }! m) 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
* D3 S% l, B/ F1 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, S; U, U" r# p/ ]$ |, L& R
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
+ z7 q( `7 o; D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& I7 n# C5 ~: g" u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. c3 Z: J, I6 Z% L0 l
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5 b e H) q9 k0 s5 \6 y& 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
. j' }2 B5 }* L1 F3 A: X! i/ v" C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
* [3 w( K1 L1 B9 ?! @) V3 t3 p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; I( Y* v3 O) F8 b. G
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! A/ V, u; _, V/ o$ g2 O
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2 I' y! Q- V& M' [; X4 Z% h) _* l
影响力显著提升。
4 U- B+ ^, o' s: z. E4 _但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始% x( H4 j3 M1 S5 \6 k
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" m4 s4 l* U8 j' p/ ^* \- 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
V: G3 r( c. D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
8 U+ \( y5 `& e7 M6 v- g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- n) ?7 P! y* X% t* Y7 E9 Q
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
2 U" i0 {3 {/ {, X! m7 c0 X心技术。
, W5 c& m4 p5 F, I$ |( t二、总体思路与发展目标
}) \' s! z0 ]4 E$ Q( p（一）总体思路- v9 ` ^+ T9 M& Z" n- p& D
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
% u. J( }* B+ P7 n$ I' x1 i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' J8 l. l$ j. k* E5 K; `, t4 u- l
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
8 C( R- l( ]. r1 X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, ~( P5 f; Q; W6 `9 ?8 ~) ~1 \2 i
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
& U# g( R# N6 b! ~平提供基础理论支持。
n$ ^( @1 Z0 W- U' m* }（二）发展目标# e2 q' T; U" p) [: z y4 b
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重3 n0 j) B1 D! D5 w; l7 e/ Z
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3 _+ }' l! `+ W! U
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+ a9 F: B3 q) d" R# C! Z/ ?
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7 ?5 j0 V+ X, W& C
病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研0 D6 }$ }* B6 o- 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, Q+ k! ~4 ^3 l1 {" T( 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" ]% d( z/ n. M) n
伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。6 C& x' z5 D6 `7 J) B, y$ S
三、主要任务
1 m9 j! t8 ~4 V2 \（一）细胞重编程研究
3 l4 t# y0 H) J. a. H利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得4 L& g0 l9 g3 T5 _. ?+ t
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& {# n6 k: E8 P+ k) a
性技术难题。
# H5 t+ T+ s- Y" H( C细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，* X3 X( W7 _9 a, N: ?
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7 F" t" G- g3 ]6 \! K, a
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( M% ?" Q( r( R' }& w- Z
的动态过程。
8 Y: t V/ h) o1 d2 F7 @细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非
" B% B6 a; m7 h! f编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。
& j( O) v3 ]4 b6 X$ a6 R" 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。6 o4 X, O9 u8 g2 J8 i, l! 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
6 N v/ O, Z: [* ~' P3 S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 T) p; r7 H2 Y, x' y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; V$ o/ y/ S: A0 L4 L) E- g$ |# P3 F
性。+ K( a! ]" J2 A9 X
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: v+ j. e" X- J. ^+ s
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
1 w) b! v/ Q- L* T+ m1 x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+ U2 h0 v7 L. [8 t5 K
细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
- i& m% I6 N* |* Q* A8 N（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 c; [3 m! y& A8 \# P能干细胞的建立
4 S1 ~4 |; A& A/ |研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，& J: _8 p$ z* U8 s& i
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
& z+ v7 d7 D P/ c能性干细胞系。3 H% W M7 F$ S4 n! n
干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物
; K9 t+ v* T/ I7 o: f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( n& n" c- n: h6 Z- c+ M4 e
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
) w1 B( B) K" I$ ~+ q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
8 V% u0 S) D3 D4 _3 a2 z( \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 {3 p% B, Z$ 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
, s" {* k$ j# V' b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，
8 w/ Q1 \( u- S8 u g; P比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
( e3 d2 ?, ?( M' z4 ?* I. S建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化
' {8 J. x8 Q7 l* z9 k8 F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 H0 e$ w: I. x0 q/ X# }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! w. f" j- J/ [$ l8 g4 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 T7 q& L: N4 S1 h- `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
% C* ]5 `! c! Y$ f胞。
) H( K1 a% g- e B# N（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究% E7 F; ~6 X9 B7 Z, M* l) u3 Q1 ~
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
) h" C6 M' b2 |9 E" p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& g7 o W6 Z: V3 r0 Z) 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。/ j% V) S; ]; d3 q, K7 [4 [
干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干
5 z0 H3 O' y! h" \- l b6 l( 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0 X8 I$ t' k4 N1 i$ P# |" J0 [
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; @- w4 N4 m; u, @0 s' o1 _# I
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% W# K& M0 A+ Z
干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白
+ C1 Q5 j2 s) z& y$ `% o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 y1 u$ y" @( ]8 P$ F% s. E) {
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; Z% y; a" i6 `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，* p& h, u: G% J/ I2 O7 C$ X, }
如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操& m6 \( t; n/ M$ h
作等在大动物中生成人类重要组织和器官。+ @( A& R7 O. |
（四）干细胞与微环境相互作用研究
+ |4 c3 I- J5 v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. {0 v! j+ P/ T/ u3 S
志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
6 C, |3 h3 Y# r2 z" E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
7 N* N' e7 M% O% q2 ?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1 o& U5 e9 i t! ^) j/ V+ {! r
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 _6 S. y, |" f+ W更新及分化能力的影响。+ x4 H* {( ?) K+ Y
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 y h5 @# L/ p
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+ }/ e2 d' W8 a4 h: ^相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。5 Q( U$ B5 ]/ R" O% x6 y
（五）干细胞临床前研究7 U1 [+ m6 S2 i3 N4 Y' l2 k
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4 q# d5 q @5 G' n
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% T/ Y+ \4 ?4 q3 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! G" n5 ?% U& ^3 ^* }
评估。
. j+ t4 O1 b$ T0 Z! \8 I+ M7 M临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结
( s: s- S+ |. B( D0 G! L- l F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
, O& q4 e* @8 F9 C* M) e1 S' o8 U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* ]2 s7 h( ~& v8 h& X& b) 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$ M1 B+ U9 U4 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
* S; V: |7 p4 E1 o丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、! W3 L3 o7 k9 M* F2 ~
利用和共享资源。4 c1 d$ l- v3 v# r
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
- K+ o+ L5 v9 r5 m+ b) H7 c" W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
/ C# `+ r A! S' m1 p {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# Q5 S! c# K8 a5 X
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* m& g% i7 |4 _
针对不同物种动物模型的标准化评估体系。) P. y' E7 D$ 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: [( k, O& x* f1 |7 _
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
/ f6 ^9 b8 c1 Q3 m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$ c- n! A( Q% `/ s0 M3 r: w' ^: l# Y8 ]+ N
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
9 L9 n8 n' h6 M( M! I \+ `5 h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$ u$ N y; Z( \$ S8 F# T) O& x5 Q
案。& p I8 J4 [2 k/ s) c- S+ R5 |
（六）植物细胞全能性与器官发生% N) @/ h& h0 D- r2 W0 |. N
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 D( y% i0 C' {/ 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
0 a7 f# g- m) ]4 U$ y, u, J2 t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# i5 {8 ]* |/ J( o7 i2 U) \: ~+ e
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
3 M: h. G+ k' U+ u2 ?) q1 ?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
! U, i5 W' d2 m5 E. I0 b卵发育成完整个体的机制。7 R- b6 r9 j O8 N" q
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因
$ j7 l% Z6 l6 D$ ?$ u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" O' d# \1 [* q! R& X
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' {" y& { P, f, ^ D3 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+ k% D, F; R2 ^/ a1 ^
精细分化图谱和调控机制。
2 p3 b1 B) x3 `! \植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基7 g. J c. {3 t6 W# 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
! w: J; S; E# o+ A) K# K. e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 D6 M h* R# F2 f4 u和表观遗传调控方式。
" ]/ e8 t* j* w) P* r# Q& 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
( m( `6 y$ ]& E/ A2 E6 A! 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
& I" [, d. |2 _2 M! Z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. C0 v. e' H$ N% {. c& i
了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
/ d+ y; x4 ^- ?* i0 i四、保障措施$ b: ?9 I7 S; J* R
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
: k! R8 P- y% m5 _( \7 X2 X# I7 F! _$ @) c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
' H$ o2 c: Q' b3 H* 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，! K% Z/ T4 @ ^& ^: S
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/ C6 v& f! ~& }4 Z7 k
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1 _2 i5 t0 O6 l' n: d, p
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- u/ Y# ~6 N% v. |5 Z: o
成果的产出。; |/ ^& h, Y- E! g7 x! V" l) ?/ V
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合
, P, ~" n" w5 H1 V+ \: X6 [, G7 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
+ V' t2 n' T+ z' x% q1 Q. i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9 }, k* h6 j, Y$ ]2 _( }
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
$ s& P( b7 `' T6 [7 a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+ P2 h2 t# j* P' a
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。! Y. S; O) k1 J, l H7 I# J
（三）加大创新人才培养和引进力度- O( v7 K2 v+ V% i9 _; 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3 O, I& F+ l& `# H" N2 ]& ?
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
3 t: }0 T& k0 j8 N9 r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 l, P6 Z! G
力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。
% Y8 b f: ?; {. @（四）加强国际合作与科学普及5 u% x( W8 w7 d) q3 w+ T6 [8 o
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
$ ?7 v c' k3 O1 S! N/ O3 G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4 {: w% W( G4 |* ]
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，
, E; g. T6 w: ]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
1 |8 e: k! N# J' w4 u$ B标和任务之一，促进全民科学素养的提高。/ x8 n9 T7 Z8 g
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发表于 2012-4-26 15:43
