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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）. f Y. ?$ O' N" X* d" m( i
干细胞研究国家重大科学研究计划! x1 p. J- R! k
“十二五”专项规划
; u, j6 f4 B) ^$ x$ Q. ]（公示稿）+ g& t# F" r7 R: p/ s, ?
中华人民共和国科学技术部
" y. j0 z1 J- g; h' W2 [/ W2012 年4 月6 k; r5 q6 G- @, ^1 q
目录
5 [7 A8 k r' h/ f1 U+ Z一、形势与需求.......................................... 1
- A7 U" b2 _0 A# e0 l1 e/ }二、总体思路与发展目标.................................. 3
$ d) M+ O' E5 E1 Y（一）总体思路.......................................... 3
' T) _9 I$ h# G( \/ g, L. V, s（二）发展目标.......................................... 34 v+ E- U' ^+ j9 q7 S
三、主要任务............................................ 3/ _. s9 B' }: B/ J/ {( D
（一）细胞重编程研究.................................... 3
0 c: w9 k$ f- o; X5 ?（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种
) ]7 O Q% [4 J多能干细胞的建立........................................ 4, {0 Z" E7 C: t: w4 f& ]7 n' _! c
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 58 ` B! {1 ]" K V1 C$ w. Q3 Z
（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 69 {. o9 P* K5 J
（五）干细胞临床前研究.................................. 6
* t# k1 F7 V* ^# z9 T: D% k( |（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 76 h# i. G1 i' m! m* ~
四、保障措施............................................ 8
4 T5 j5 c. A/ W5 x- L$ c（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8# U1 o, k8 a. d+ h! F+ K9 L- q
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9
$ A7 L" H6 N7 `) `（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9
9 }, X6 q. b% Z5 q/ s5 b（四）加强国际合作与科学普及............................ 9
7 O2 z8 ]# M8 J9 z6 t) V( [8 O# E一、形势与需求
% K6 n3 ]9 e) l6 f' Z: }% U4 T/ c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，" G, r. e. l% w- e1 b9 l B5 d
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
; C. S& F3 k5 k# m; k( V2 B5 }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5 n& E, _; A7 u9 r. 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、7 H e. d* T5 {5 h) V
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( K& A% _( s3 X5 X, q
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
* d5 ^" q! j6 Y/ f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
; y3 O6 y+ E; w0 d, L6 c g, ]究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。0 \( T' L# t, b" ], V- E
干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公9 P9 C; f$ ~5 N: w, c
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) v5 R" w' T1 ~/ y! d. v
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
1 h9 n9 [; D% x5 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) w! Y, m! Q& ^/ V' O" I, f. K
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
$ p I& X$ s, E的投入。/ |9 U( j2 l M/ @, X
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3 ]8 p6 l! v) k
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，
6 `9 z x5 W- `( o# e5 m" g5 p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; a% D! t: U- {, _4 y; @1 k" h
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
* D% s( J9 I8 v& U视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。
. t- [; N# R# q4 z" J2 f6 ?我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计
7 H8 B* D' r4 z: y& M- H+ ] i1 J3 i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( z6 U2 I1 z! E& o' |
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
+ o7 {% J9 r9 b+ c- o7 z- 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 _. |$ d9 n, @7 Z2 U3 U0 T
诱导性多能干细胞（iPS 细胞）的发育全能性；首次揭示体细胞
' o0 w2 ?, |/ t/ I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 {8 f' `! H6 j, M* K8 Z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
! q W% {% z: C! P6 L, h0 i! p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
! g4 {/ o6 p }' D' O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1 T. z* B. d% q3 a# X: T+ A' R! ]
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6 `! j$ s' g# B9 [* @
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, { z) l) C, j7 Z1 Z* q- |9 y% C% o: 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, h, c7 `( s) x7 n. z; G
影响力显著提升。! w/ v0 O8 ?/ b
但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始
0 t" T" N- O2 `* ~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 n0 N$ p, \7 H2 p5 t1 I* k" n( E, z
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4 m2 X9 i( h F$ U
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
$ I- m, V2 _0 e( u6 V8 q9 h c+ {. T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
9 ^! N. {' Q8 P' v4 ?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 R. ?0 N5 F3 D6 u2 q) A3 p
心技术。) ^9 J. \- F) j1 [& m$ ]& {, c
二、总体思路与发展目标; h1 Z' ^) X) [2 {* _. E
（一）总体思路! u4 j o/ C- ]5 v# Y4 ?
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% H7 c; Y6 y/ x7 D
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& E* u4 x$ }" ~& U" N2 P& p# i! F
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
0 L5 r1 B0 y4 o9 x k! }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
6 Z+ H, u- c0 Y2 N5 |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. ?' d- N% I" n. ?* n
平提供基础理论支持。: r9 F. C4 o( [
（二）发展目标, R3 O: g& K7 I1 [( h3 O$ w
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重5 {$ V% D9 Q: j: b
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 r3 e% r. [% K& y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
1 B* e/ K* v4 ~3 `) ?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
' S! o! Y2 s2 b! F5 @病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研& j l) n4 n& I6 E2 e$ I' w
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, x; i3 w4 w' H
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
6 M" W/ J' H, o F伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。
! x: ]0 U1 o# c6 J2 R( M三、主要任务
7 G1 p" ~7 M* q7 X; x# H（一）细胞重编程研究
* Q* J2 Q* J1 W0 y2 W3 }, n" Z利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得# d9 y7 w, U$ a& W# 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
+ M8 ^" G4 P0 T7 x5 w9 F, H, u0 k性技术难题。, ~4 e- n7 ~# v" \" f
细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
) a3 M* c% l$ L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
8 h" I* k* O* w3 Z* p. P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
8 {% ?8 p6 r6 ~9 J5 Q2 Q的动态过程。4 p3 P5 }; D g- k3 d4 i+ o7 J& ?
细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非, Z6 c& ~8 G3 k# c. j0 {5 \: Z
编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。 V1 G! @ l5 ]& @% U @; a) p3 `
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。# D x, H2 s( n7 e
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+ G! F) J+ Q R/ q) y5 m( w
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
7 o( T" p: x" S7 [0 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
! S D0 ~7 e2 Q+ B9 @性。; V5 z4 J! B; 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
# L% z9 U9 Q2 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
\' r, ]' E! u4 `3 t2 [! |5 N0 q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
# D5 R% ?. G& s& x0 ]% c: j7 w细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
2 w O' h# F& v0 U" q) `（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种多
- p& }% W# y9 n# D @0 l$ q3 C% h能干细胞的建立* P/ o+ W8 D* x+ Z( ~& ]
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* l; x5 s) X
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
% k/ o- ? k/ H# q- [能性干细胞系。. [3 h; A0 w1 y7 a; F+ {5 E
干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物
3 x3 ]6 K! f. h g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
7 S; `6 J0 {8 v) \& M1 Z4 Y$ 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
: I( }% s/ \ _' I% P4 I' 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3 ], x0 Y/ r( `
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
6 O2 `& a7 Z a- t- l E/ B' a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
6 \ u) K3 N, Y$ y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，
* L3 b- |& J5 [/ {. o7 G比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
g ]" T8 N/ t/ f; v a. o, h建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化
$ M) W9 t! k0 l6 t; E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
7 U" ^8 \" v+ L% K$ L& P) E" U3 Y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
9 m& T( k/ f8 H; v- A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
' C. _* @9 X) w# `* U# D, j6 W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/ |5 _9 p% b. Q4 B& n6 a. p) l
胞。
$ C, ~0 U5 ^( h$ {" `（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究
; C M% _$ V: I9 ]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
) o, b K- ~! D1 k) Y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% L: a" p" R- D* T2 p) s& f
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。
6 I* V% y5 m# x8 H$ v& s _, I干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干
2 S2 {) d0 l+ a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, K" B& ]$ X- F1 @$ |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 f7 `; l6 l, W3 `9 T, s2 \- j; y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
( f+ I: _: T- C! s. ]/ ], q干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白$ w* b8 U P J6 a* Q# \+ X8 g
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。% C6 S s) L' h: A
干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理1 e# V) t9 ?0 e3 b% J" B* 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，' r3 z. I% H, r- z9 ]2 `0 ~" }$ l
如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操
; q* {/ q Z( I) ?* x作等在大动物中生成人类重要组织和器官。
# N9 K7 e% K- y1 o( p6 L（四）干细胞与微环境相互作用研究# {: B, I( b3 b1 f K {' 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
& y; T- w& r( Q# Q志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。4 ?6 q3 i& X+ B) 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 ?4 X9 y# i* Q! v4 X/ D x" z+ c
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
3 B( @, U2 A6 p/ F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
6 N- E9 v" `+ N$ j更新及分化能力的影响。7 ]8 z! y+ _6 \) {, J4 k
干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段# W0 j- n' k! n0 n. |9 |
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; ^; [! A" M/ H8 H: v! x2 @, m
相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。
0 n( H4 d( d( B& n, h# D（五）干细胞临床前研究
) m6 w) ]- {- R1 l2 e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3 h1 g: f0 x% i( N* ]3 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
! M# Y- ^! [, d, D& ^! W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
: d- I+ S) L/ f4 d评估。
3 C0 E& y( O! }; b1 U' _! 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& M9 f' Q4 s7 K; T4 F Y1 \. g
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
' y7 b4 n" E# 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8 p1 G$ V6 z& M* F
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8 M2 R- M8 G& F/ A* p
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( ^; b% q- L# {5 J5 ^' 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、! d( |! V! ~2 _% W3 T" A
利用和共享资源。
& y+ h1 R- h, e1 B. 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
" r4 j( ]; V! e l9 x2 _" 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
" a8 K) ^8 ^" K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
5 W: g0 L' C# g# ? u2 j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0 k! ^! l V, N( ]. ]
针对不同物种动物模型的标准化评估体系。
7 n% s3 p- n% F$ Y7 }' `( Z$ 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7 T5 N+ R1 Q& _$ 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6 l7 b8 m, ]# X8 |% x& 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
4 A0 N6 n# X1 h2 a# ?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2 r- Z* x0 p2 O. P ~
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/ |1 \2 `0 C8 ^7 z
案。
6 x8 o1 s! Q' Q' \- v4 p（六）植物细胞全能性与器官发生
- D$ }% V! I- x: j系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机
: F- b N8 i7 h8 i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
6 X/ E/ \# z1 s+ K; {9 }. c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/ a$ v, @' |0 ]5 X5 D. y
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
5 v0 D5 u( c+ Y$ s% {* O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
- p: S0 [9 N/ n, [6 _卵发育成完整个体的机制。" |7 M% k( F9 ?$ q9 @. X
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因
' u, l/ ~+ u& ]3 j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
& |' d' J8 S+ v& Z( R9 z9 a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+ O6 y7 L8 I4 g) |# [) `, Q* x/ U# q
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: N2 p2 |9 C) h) G9 M. W
精细分化图谱和调控机制。
- N, G, A2 R' a) {/ Y5 q+ d植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基0 [" `3 r+ _' o; |; ^6 h& k! Z
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$ Z! f1 ~) g4 L1 u
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% V% c' [! }& [0 Z6 c# b5 w
和表观遗传调控方式。
& V3 w0 [7 S( m; Q( F9 d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
% L* ~* _9 G5 ~1 ~( P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% d! J& ^: A- v9 {. G8 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4 Z! h* F/ v1 ^8 Y8 m! ~2 t
了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
4 A' Z# N, k' A+ A( R四、保障措施$ | ?) H. E& b9 ]4 @7 K: l
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
7 E( A7 f1 H( i1 J; ~% D6 G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 s- e0 x4 e% a! [; r" j
筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，4 _$ `, q+ T _6 a
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
- a% Z( U P" e5 o8 X; _+ f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
3 D1 s! r5 s3 m" O4 ]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
3 Y0 ?" K8 z+ P N/ q0 N+ N) X成果的产出。
+ x2 T8 ?( Q8 \/ c（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合
2 h, O. j3 e: V+ d0 H5 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" N" a3 _: H! p! q' r9 O
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
& m4 ^: u( ~. ]8 c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7 L) c) D9 d* c B- Y$ p
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
' n. r6 F# m, s/ i4 z( u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。
D- K2 R7 B9 m* H" s+ @' z3 ~（三）加大创新人才培养和引进力度
b! n) X1 r! C/ s# R$ p! ?# |( o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$ h, M- ?3 U$ [) S4 _
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/ b; W; S# S! E6 P8 @; p
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7 d. i: G" q4 A4 J1 {( ^$ `
力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。
' Y# I5 q$ f. G/ K（四）加强国际合作与科学普及9 D& y* q. O3 v" U
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 q9 ^( H/ C" S, @# [2 p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$ n8 g5 I9 O2 x" a" x
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，5 X$ \1 A& Z/ G, F' Y+ D
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; B& L; X; d& z2 ^0 n' k+ H
标和任务之一，促进全民科学素养的提高。$ e1 Y/ O7 Z1 ~( f) N+ B
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发表于 2012-4-26 15:43
