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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）
' G5 P; I7 ?8 x3 }干细胞研究国家重大科学研究计划1 k5 U& Q h5 @5 O) S2 P3 U
“十二五”专项规划
) T. K9 K7 a* ^* w8 q（公示稿）0 r% m' T( }5 k3 F |
中华人民共和国科学技术部. q1 P8 Q2 x5 G0 r6 g1 q& j
2012 年4 月5 G. C. T; D+ \9 j$ M% [% a
目录6 V& Y% v4 z7 e9 ^8 A4 h
一、形势与需求.......................................... 1 P' b, U8 |" N0 k# x5 ^
二、总体思路与发展目标.................................. 3
( T. D3 k5 P4 K! J( b. [（一）总体思路.......................................... 3
. x! D7 y1 r" }: F/ I: `（二）发展目标.......................................... 3
; _, O/ F1 n/ z* s* @+ ]三、主要任务............................................ 3
6 |4 F1 p3 k/ d" y" X（一）细胞重编程研究.................................... 3; q& K9 j* |! G/ [$ y0 N
（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种
$ Z3 f5 ?0 _: N% F. ]6 @多能干细胞的建立........................................ 4* t3 }3 [6 n/ {
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5
3 s. j# ?& L. M: Z( F) T9 i（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6
: q8 [" w4 e- \0 N0 x1 i* m（五）干细胞临床前研究.................................. 6
w o/ i1 B) w( R8 M0 s（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 7
5 S% b' z) B1 k8 @; |: Q四、保障措施............................................ 8
1 T0 v1 R E6 G! ~9 L' y（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 82 f: ?% ?& U9 x7 R1 n5 \
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9' L0 _0 b6 R* F! H" w5 {) c9 s
（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 91 ^$ X# c: h0 j: W/ i
（四）加强国际合作与科学普及............................ 9* O2 f# k/ Z4 W
一、形势与需求
2 g3 J0 Y) S Q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，
* C) j# Z/ n" q& @& W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
! I1 S) F; E, f0 [1 c7 I. q. ?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 c- G, p+ ~/ k. D# j3 R3 a
治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、
/ s6 c) h8 T8 W: V& r1 s) C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
3 u2 ]! C* ?+ `! M' V4 c: d) Z* `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
4 V/ f0 |: x: T. ?$ K$ S8 w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2 H) O/ q7 f7 e7 P
究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。1 J# V$ u% S0 U' j# ` G9 j
干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公
7 \0 g. ]/ ^' e* Y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* }" h) V! p/ I& {
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 s' J7 F2 h% _* C- ?
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. X. c: j2 }7 ^( t' @% U4 ~2 T
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
8 l1 P# Y6 F3 P& Q1 A的投入。 y9 P. f. B6 M# ?5 d2 w
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
( k( }7 Z- ~/ h1 |" t) i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，; F/ s0 w4 F6 _, c4 ~
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! r. _3 f, Z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8 N; {+ A! E# X0 L) O" Z+ h
视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。5 w% ^- q0 [8 x
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计
, l2 D! {5 O9 r: D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; L2 I+ p- L( J/ j) O( J
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 G+ j+ y( 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
2 j. g7 S0 f* c诱导性多能干细胞（iPS 细胞）的发育全能性；首次揭示体细胞& n$ K1 [4 ~0 A0 T8 K/ u1 p. E
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
( h/ X! ~* }6 Y# D& b# p! ?4 F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& z6 K1 X0 }6 c
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3 X+ T/ Q+ R7 u' w, f6 f% a+ p
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 j3 y6 G# B: ?/ P: {! n
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7 x9 H, @0 ?+ C9 Y9 N+ D
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
7 j r! n) ^7 D6 |7 D" O9 I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
( k# E$ K$ A8 E9 G影响力显著提升。7 R- s' y) q9 t
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- e4 q* K5 n3 @0 w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
( G: p( z& J# _: w" p8 x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
* w3 h2 c) V, }, G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
1 J* X! t& ^6 Y# P' c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5 }, P) ]8 W- R) {7 S% M
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
# L1 O9 h# U6 {心技术。
: X. t: d3 S" w! V二、总体思路与发展目标
5 C! _7 n/ z3 M/ |（一）总体思路3 E! f0 U1 e2 r& n( p
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- A" Q8 x [" a1 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5 X8 X8 w3 _2 H+ I, A% @. w+ V* J
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/ R2 v7 t4 C `
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 q) @- ^/ S2 l& L
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$ v! p) R" A8 G
平提供基础理论支持。* q9 V d& k z, L
（二）发展目标8 E2 L2 |$ p1 u& [5 v. A/ ^/ q
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重$ S" ?; Z8 z% U3 D8 d9 v
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# Z$ t" w. H6 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
, ^& Q4 K- T$ G: t6 M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
% c+ Y" j% s D6 @+ e病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研& u- y+ U) C+ o) \: k, G
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" E* {# w+ q [9 s, w2 m
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
- N E2 d" I$ E: J3 Q" Y伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。
8 B2 I' G$ m$ ]$ ]0 |5 P三、主要任务( H0 G0 _, y: c8 Z* j8 O5 E
（一）细胞重编程研究
: s0 w6 a6 S: D( _利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得
5 Z$ b+ I% a. W1 C5 [, I: ?5 X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. g0 n+ K) V+ ?$ z2 g" W$ B
性技术难题。, L. T3 U! L8 p& V; n
细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
* U: E3 ]" G- E# B! H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- `" C' K- m9 `* U3 n1 h* Y
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
* j8 _# a; G& V3 e的动态过程。
4 K( n+ I. t( ?细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非
( k, G$ z( T; r% v6 \7 K编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。2 ]/ S i X& d0 n5 k6 k
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。' Y, x$ `- E1 r1 P3 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
' C& `, _! I' y0 h. v* N( Z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 s# k3 h6 u; m( G8 W* G# W, ~6 n
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0 Q& w7 L k# a% B! [
性。! m! }) ^4 J/ C" 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
7 g& u M* W+ T$ [0 M& _: n9 J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 v5 B/ `# X5 R4 J2 \1 ]1 T
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4 Z; T& @5 z) c, Z. ^& ?( i
细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
, v. B9 n$ m6 f$ B( b4 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1 p6 i* x* @8 s% K1 B% U1 o B
能干细胞的建立
Q0 O; |4 n0 \5 n- s, g研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，
! K( c9 X/ C: m( @) J9 \5 L: K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( t3 G7 [" ~& W
能性干细胞系。
" K! E7 D9 w' U. u6 f干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物
% O' E9 H* c- q1 f# 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
9 q( P% A% C+ }, b2 ?, h6 [1 }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; x( V0 g( w+ w
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
0 L# ^" R/ v/ _+ J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
! v! |7 t% v& Y) B9 l7 t6 x8 X0 \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
5 |$ ~" k$ ^+ m, }! g+ a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，
. E8 Q/ n: G' {+ b0 B. m比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
: @# X5 |& S- f8 d j建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化' W J4 y! t8 c' Y$ I" 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
+ V0 k7 h4 m# a; \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" J. m; [# ~- A3 O, A/ o
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
5 G* o' T3 W* J+ ?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
7 E5 h0 G: A* |( W' v+ \7 \& e" n; `胞。
) l0 B- W1 J0 K7 A1 }+ a（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究# C8 M: ^) v: x' M5 S+ P$ 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
$ f# J) I$ k% P l4 M" D1 Y+ T u7 I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 `* G) }1 q3 k6 {
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。
; q$ j. e& j; i, s9 E干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干. n4 O: V+ I% V* p' `$ g
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% { j8 `6 `5 ]. {, R
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
& @& {- z V/ T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
- m3 S$ [4 e, Y. B1 k2 L) {干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白& E# f# G2 \7 k4 M$ x
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。
/ o# u( w w1 h) [# H" _干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理, V3 j' ^) l" p5 B1 I
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，( E( @$ ?' Y; h& R" E
如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操
' `. o" @2 ^* ^' Y作等在大动物中生成人类重要组织和器官。
3 M, R% S" u. m: b（四）干细胞与微环境相互作用研究
- Q# B1 F* z; n2 H( s2 U. q/ 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. t% {4 L: F/ P
志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
+ q$ G9 @+ c6 X+ B/ o+ f1 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- x. ?3 s6 `- t9 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
4 F( r& E$ w1 [) v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
) z# I {: ?6 S9 Y3 g更新及分化能力的影响。) G# [ C5 Q' _, w0 `# C: W( 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, r. G9 P5 @, G- b
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
8 q h, ^2 |, X' F) Y相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。
5 g2 M% n) |& J5 n" U2 z! x0 R（五）干细胞临床前研究& g1 ]) ^7 ?# }. u
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+ M# W: V4 Z8 X$ m+ R4 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( V9 c5 G& ` h2 G o( I; K
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, Y1 [% L$ ]5 j: x
评估。* R6 D) v0 C: u7 R7 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
/ @- W( C* G/ q" E2 J, c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8 @2 l5 D1 h1 r. d$ \: @
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 Z2 |1 ]. M# s. }+ z; M' k; 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& {5 o) B: |& _" {6 Z& Y
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
4 L" B& _9 f. j# f8 }丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、/ `0 s1 t$ g5 F9 v- P6 n0 B
利用和共享资源。/ J! ?* @* l, s- C2 H
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
/ m( ~4 @4 g+ J# c5 J/ L: I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
( p( M1 \2 r5 }$ w0 y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
# [8 Z% t1 F) h1 I+ P. D# t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
6 f2 j2 R F# J针对不同物种动物模型的标准化评估体系。
* K K8 Z; }! F2 g8 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. {( s3 \2 Q% X" Q# \6 u1 \
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 F" C _. T
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& f$ h) S. x3 F) r& p& @
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+ Z( |$ F& F& j6 C5 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& f6 r2 s0 a: g9 z& p* V
案。
. S/ Z4 Y& o2 q9 m( i9 |% U) p（六）植物细胞全能性与器官发生: c' J* G) p3 r7 l! f
系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机/ O' i6 L) P O. m. h
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/ k7 J7 o/ W! G* J$ x, l$ l# K
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& i/ ~% V' U8 V( y; n% x/ d8 G
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* L3 Y1 R3 o \: V+ 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 I" v5 p4 [5 R7 I5 V) ?- ?0 N/ V
卵发育成完整个体的机制。; p5 e$ d+ S4 q+ s) y- P
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因
) A. H0 c' F* B ^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; Z- L' _3 }: |0 \2 g+ W4 ?/ 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
# V; c8 ?$ T. E7 Y/ G, b% T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
1 X7 r/ ^' W( v精细分化图谱和调控机制。
+ |8 Q9 ~6 q' h' V, U/ p0 I植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
; I/ C. D; |% }! {: S 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
) D: i% u0 L. Z& o9 y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
' M5 p+ @6 k+ e2 Z" {7 N6 P和表观遗传调控方式。3 B* U! v/ m. L H2 K8 R
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/ E4 y( l- w0 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- g' S& E- o Y, B" C
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 u7 X0 v3 m% h
了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
- C( m& w& Q5 J) f5 q; t' r {! ]四、保障措施
( m9 B: m: @" q; w2 O( ]（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划. J+ u6 Z7 y; H* z/ O
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# `+ n- g* i6 P# 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，
' B3 M/ Q! B5 c' E& \7 \: |' 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
9 ]# s8 }6 r+ 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, p2 ]" X: k- G+ g" s! @4 b7 {, U
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
4 u% M% }! A' e* |: m成果的产出。, |9 [0 r$ g% p! O( ?
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合
3 M! F' L* n9 `5 d3 j. x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
( a+ m) G* n+ [, b6 a2 Y# v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/ V+ L. }- b/ f+ P4 _0 m; {( P
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
: w6 A8 p+ }/ V8 T' `: p/ q; B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6 l: [* r& S, Q' ?
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。
2 `+ j n4 P+ t& a（三）加大创新人才培养和引进力度
$ x& z; d) x4 E# p0 L) t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* }; Z0 B% D# c9 u
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: t8 g% m! w6 l+ |; T1 F! ~
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
) ~3 S. d" ^ A/ G: r力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。/ u% N" G8 G `; S; {: ?
（四）加强国际合作与科学普及+ Z3 y i% p, A$ X7 m
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
0 Z1 x8 }& t0 g) S8 B- [& ^$ i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3 w$ N6 z- l# c; }+ o
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 e+ P' s1 v1 ~' 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4 ]/ y8 F+ q% M9 W: @6 L$ X8 G
标和任务之一，促进全民科学素养的提高。
9 f V9 f6 s# p8 p9 W |
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发表于 2012-4-26 15:43
