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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）4 h: }' W) G& ^9 Z7 r* w
干细胞研究国家重大科学研究计划
$ d1 v- m; ]+ m+ {3 c1 V“十二五”专项规划
6 l) K# m- I& W' B7 h（公示稿）* V: ]: U; l/ u% T, z9 O+ Q9 ~; o
中华人民共和国科学技术部( B& h7 |' n/ H' ^! X
2012 年4 月
7 g( A5 b) @) Q- I* e目录
( @0 V5 _/ y6 S7 N9 K2 m一、形势与需求.......................................... 14 S2 L! g" V0 u; w9 S% T Q G
二、总体思路与发展目标.................................. 3
6 N- d* J% f; g: C' X1 l/ b（一）总体思路.......................................... 3& _3 y2 u! v* [% t+ O
（二）发展目标.......................................... 3, U! q( d# N" v+ B* A1 u. U3 E
三、主要任务............................................ 3
( z. c9 i% T, r! h$ f（一）细胞重编程研究.................................... 3& K2 m9 [% m: a' S4 `$ h
（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种
' `) n1 \1 c" R8 w) F多能干细胞的建立........................................ 4- f7 i3 Q' ^& s4 `
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5
, E) q6 L+ ^4 m) w0 C（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6: J1 q3 |! Y: L9 j. g
（五）干细胞临床前研究.................................. 6
* |$ t3 e: a @# O6 y（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 7
3 o- z! Y) T3 z1 a% v+ _2 q4 _2 z; N四、保障措施............................................ 86 X( B$ O+ h. w1 x( U8 }/ L
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8( g# t$ x3 q9 h; n4 z [& z* h2 C) q
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9
* l% x( y: }' [9 z0 s- N! d) P( n2 S（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9' v5 f/ u5 b$ P
（四）加强国际合作与科学普及............................ 9( @% X/ b4 S# `! }4 |0 _
一、形势与需求2 ~$ v& |& }, L+ d! I6 O: R
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，
0 k, q' P& p7 @7 H2 w. h2 e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
F- v" J) U% k; U; 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6 [' x; ~& _5 j; Z
治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、
. J4 u. B. M2 p+ W2 {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
+ q5 {: N# `% b# z" m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
; m" U5 D/ M3 ?8 I9 L8 \5 \4 ]+ m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8 r1 h) a& `" u* B+ N4 J3 \8 M5 p
究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。5 y" O' I, x6 U$ j" c
干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公
' f* v% `$ v7 m& G! T n0 \+ |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
* @9 f7 g! q: Y" X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- r" L/ |; O7 V. k# d- I6 `. m
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
# p4 c" [. a9 t' f6 ~! P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9 y" k8 V0 m$ ^" P* o
的投入。6 {/ [( B9 R1 J( E( V
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
* j8 `: s9 w+ }# a1 x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，. N* E4 h5 e0 Y4 z2 a
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; D6 e* @# T2 r( y! n
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, w, ~# q5 c5 w9 Z+ B/ N' \
视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。+ `' ]: [5 l/ i# n4 n7 C1 \4 M
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计
" u4 l" X c+ S3 W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5 }- u! f7 p6 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
3 q! \2 c5 x. z9 L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- |* @; _4 T5 Y' T& ~3 S' a; M: P3 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+ J9 Q# W' s0 v% I( W
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6 T$ R* }! t0 b9 r: P3 _% 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8 n% [. f- X* H7 ?: F8 F# g9 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! F* `# H; V5 l/ s2 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& q8 T( x3 i, ~; S7 a# `# f8 i& I
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 V, S0 k5 m4 ?0 a: j' ~4 K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
5 r' C- F/ N! t) x) I0 R2 h" F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
* Y5 y% [3 A, E6 ^$ q/ K影响力显著提升。1 J" y b: G9 O& X" ?5 e
但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始* q" j/ e7 u/ m( M4 |
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3 E% x7 L% L2 [: @# H# ]! k2 c
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
8 i0 m1 ]/ T# X) ?$ s" I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
, `) J8 V. h/ p d; ^& A: V K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: h% D) G, T/ H5 `8 J7 ]( r
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
" s8 X" D* P2 i/ ?2 s/ L心技术。' k- X8 {$ @- i [
二、总体思路与发展目标
% o! V, W6 O0 Q {+ r+ y4 }5 |: B（一）总体思路) ]8 h7 ]! y8 x/ 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
- |/ c0 V7 \4 h. X; H- h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4 F ~! e" z) A6 I$ T$ O
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
2 }4 M. \& B# 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
& ^ s: m1 y$ [3 S( s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 j- R/ b' K; M+ b* T) D l" e
平提供基础理论支持。6 h* M; h' X) l) q
（二）发展目标$ L3 K+ u; S7 b8 \( M
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重3 |* F9 ^! \3 P+ q- K4 F
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+ d4 ], N7 s7 L: i
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: W1 A) I5 S/ i+ j! J
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
+ W3 p* i2 c8 n8 e3 F) F: ~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 a* e$ Q; w$ a
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
5 l0 V9 {' ?" @9 D: d9 _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 g7 |, O, k/ f
伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。) E# o4 f! v- w- |
三、主要任务
* Z1 b. G# Y. W A" v% K) }（一）细胞重编程研究
. `7 `6 W4 p! i2 H3 ^利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得& K6 ^8 G! l8 |" Z4 @
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7 M1 K+ K. o/ |* h, ?2 g
性技术难题。
3 f9 v( G8 M& U2 d! L细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
. K% @. Y8 \/ Q7 b9 {( _5 R7 _6 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
$ r) c( X! m$ a+ O+ _( u4 T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* P" w5 V# J o2 E' b
的动态过程。5 Q7 s5 y; z; \5 e) T) R
细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非
, q; S$ l- d9 u( ^$ o' A$ \& }' w7 F编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。
( f$ A; Q8 `, P& w4 \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+ {+ t+ G8 c
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% v: o0 d4 ^4 O$ z( Y7 f2 I
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: C- @! j: p7 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6 p @, ^- I: e! _$ T3 r
性。
0 X% w7 Y8 g- y0 d4 E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6 M) k* i! D; 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
6 }' w& A6 P7 ^8 d: Q( }, _: ?9 M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7 |. ~3 m3 C k+ U1 k( J
细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
4 K) J4 X. t2 T* h（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# u# Y" J( k" k! k* ?能干细胞的建立+ r5 M+ K, j5 l8 y6 ?- J" R
研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，
2 l4 w5 J! @ ]0 z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5 N5 @( Y& q5 `+ m/ {
能性干细胞系。' o0 y+ Q# W% q5 D, 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( y+ ?: U$ B9 B: 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( l7 }7 J/ n# l8 v- ^+ K4 H
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
* M) J) l- `6 l# c. Y4 D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2 @7 C- Y, h4 x. I: k0 k& 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
# @/ b8 U: ~% c# }" b0 T( ]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, a; G6 N. S3 \5 ]: Y! I
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，
" H( e- K9 L' v# o, m3 S比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
5 q/ z/ x, B1 I F% p, e& _# o- p2 _建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化
( q x+ v% X- _4 i, E) V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6 E; M! D$ d) v+ L
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% d) y6 d$ f5 V
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
8 C! y- G0 G* I: i2 D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 S1 d9 E: A! w* H! W |0 s B
胞。
% p0 v2 q% k6 ]（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究
- V# V. }9 z. \! y, n8 @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
0 p! C: c7 ]( b: `- _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. a, ?. R7 w4 p2 a+ ] M6 G
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。) ^; a" Y8 e- N, 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
9 z3 l% b7 ~/ o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& u, B( r) l. `5 {5 r* i
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- I6 T. |2 P: ?' c
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7 y6 a6 F) ?1 e7 u# c
干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白3 ?/ y# E) o# a _% f5 v. ~
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。: T& a B. M: ~. h1 m
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 W3 b9 s1 t# N+ }7 _0 e% A4 ]
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，& Z6 r. J* |& a: c3 B! ]: x
如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操8 [5 b4 l7 O; g
作等在大动物中生成人类重要组织和器官。
8 V. V+ `. r3 N3 I6 L4 y" C（四）干细胞与微环境相互作用研究, d! |; D; t! @% w
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
! j. l! A. M/ |$ O志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
$ M6 U9 S! L7 }5 k. W4 h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
' r5 Y+ p$ m* ^/ m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 i1 D% y5 w# L) y Q6 q
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' L0 O( w0 @1 ^
更新及分化能力的影响。0 I; L8 u) @: Y/ i0 Q4 P4 M5 h
干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段( M) X. O+ a+ h( B. u
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* ~% C) t" m( o: P; I( `- R! r& {+ O: c
相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。$ T7 e+ ]2 \' U6 u G
（五）干细胞临床前研究6 B, w C7 O, D0 o$ E2 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
k7 b- `6 m9 I/ U. i0 L1 e- X$ v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0 M% a. x! V9 ?( f6 i+ D
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
7 Z5 _/ b0 m0 ]$ [评估。! k8 j, Z, o6 _$ ~
临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结
7 j9 [( ] |% p, j/ o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
) A( {8 q) G7 \! k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* r) Z, V4 u1 m+ G# B3 I7 t5 q' s
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
; G0 x( d! u7 L8 V5 C. V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: Z9 E8 G# R V) B
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 a* {; o6 ^0 S. p" o利用和共享资源。
. D; c1 ^8 f% n% @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
3 {! e4 X( ?. }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
9 `0 h4 Q7 c) W5 @7 N) E( u$ X9 i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# S9 _3 g4 Q% 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6 B9 t! r! K+ |3 M( n" m2 N
针对不同物种动物模型的标准化评估体系。9 `- v2 [/ ]" B. D3 l
干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技
9 I, i8 E9 h+ O8 X/ v% q/ J8 j8 k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 Z( m# K4 \6 ?/ g
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1 f* z4 G3 f6 p: k
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
& w8 A) }( N) u, T q4 G c" \& x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, h( K" O9 C% G( F w) D2 Z
案。
8 K L7 C o, ?（六）植物细胞全能性与器官发生
3 E1 r4 r' z6 _) z. B8 f \) o系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机
- G: x0 ~7 L6 a6 E D4 q# e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
7 e7 Y' e1 l1 h! T1 ` J! Z: ]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5 B, _+ c* ]; [ L1 ^6 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" t$ G6 |; _. 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
+ O2 Z# }. C: r- p6 S' l7 U卵发育成完整个体的机制。, I a j n# n& ?
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因% P8 K4 i$ J" o4 D" V5 `' D
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
+ I W, d! v" s/ K2 _1 I1 I2 M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 _0 K+ ]" _8 W* A* O4 L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
9 p0 a S$ ]. W0 b精细分化图谱和调控机制。
# B8 c/ j! T, C, f7 k' M. e3 y植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基) T! v7 \7 ^: P: A! N) 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! q# w& l1 V3 ~( c4 n3 a
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4 n: x$ B1 z( j9 N+ J% e% B
和表观遗传调控方式。; w0 [8 O3 u6 M8 A4 Z1 ~2 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2 Y, N) D# B# j5 _1 V# S( y8 ]& M
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* F& N0 A1 ?/ R0 j9 B3 Q
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
: @' |2 R: M; a* R了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
3 F$ j8 o8 [" o7 n0 w四、保障措施
3 v0 y# F0 @. W n* i( P3 p（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
3 |) g; j- [- K+ ~. l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1 G9 t/ t2 H1 O$ G. r7 H# C' O8 F8 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，9 S% ], s7 v6 R5 L" t
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1 a; _8 _9 L# M. s
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- D$ E+ J! n" L9 x# ~- r* y
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
, S; T: n' n- i! ~成果的产出。# P/ W$ y6 L; {# z& ]
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合
2 H# X& a2 i" G; S P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8 T K$ B1 e# P
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/ \: S2 _6 |" P) N" u% b( v1 u: x5 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
/ |7 ^4 ~( K7 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
# {: i( J8 t4 t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。
' [6 _, V) w6 L- G（三）加大创新人才培养和引进力度" K, Z+ G5 c$ k+ |5 e& a$ c6 ^
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; B( K* _) L% L. w! K# X1 n
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( X4 k' r' J2 L5 z3 K
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) Z& ^& @- J! o9 ^9 l
力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。
1 D! L6 Z! z0 d- @5 F（四）加强国际合作与科学普及) ~. c% @0 ~# j8 g7 Y& `* S
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
! S" }, \) p, f3 E# p- N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2 H" \/ i8 |/ a" [& U
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，- W" `# Q* N$ x, A8 `' K
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
" X, O; J) B& k( J标和任务之一，促进全民科学素养的提高。( [; `) [( X2 I
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发表于 2012-4-26 15:43
