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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）
6 Y/ J4 [" I2 w# _% {+ @; b( Q干细胞研究国家重大科学研究计划
( u, P* _4 j8 e+ Z0 O) t“十二五”专项规划
& c% {, {* e# J, s（公示稿）
3 O6 [0 u% }( b0 L' ?中华人民共和国科学技术部
) T- Q5 @) G: o) e+ X. ]+ K' [2012 年4 月 d6 N. s7 D7 c
目录
% U+ v5 U s. F" d# W0 Q一、形势与需求.......................................... 1* [1 k3 q7 P+ {5 {
二、总体思路与发展目标.................................. 3
3 K4 q) C* }, u/ a（一）总体思路.......................................... 3& t9 @& Z3 y8 V6 s" n& w
（二）发展目标.......................................... 3* B* |5 M' z# j, c6 ~" H( |
三、主要任务............................................ 32 {9 e/ V& C) v6 j6 l. _
（一）细胞重编程研究.................................... 37 D1 B7 w! h9 s# d- N3 k. f9 u
（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种# w! O$ t" }' a$ a5 _- g$ ^9 r' }
多能干细胞的建立........................................ 4* F& m$ g$ }: c$ }
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5
$ c. l/ A' \1 v0 d2 a2 t, V（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6: _# c2 c5 N& S& B) K# d- j- O. }: w; T
（五）干细胞临床前研究.................................. 6: X" @4 [* n) D4 g! K( |1 u
（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 7; a: { L6 B# u# |8 ]. C
四、保障措施............................................ 8
. X/ c+ W4 j/ b p! O（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8
* O( w$ K6 r9 V- i- T0 z% a（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9
" W6 u8 `/ g5 g$ T) _# {（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9$ B( Z8 D2 U9 K9 `
（四）加强国际合作与科学普及............................ 91 @& P/ L% O2 n- j& L: ?6 g( B
一、形势与需求8 T: D; m9 b( k2 v7 Z# ~; T* O
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，
A' Z* V& D4 F. W# L& d5 p8 |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
/ i0 Y+ n! w# p1 n2 [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
" E* V7 Q" E/ s, P1 e治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、! L" b% Y: M0 w, e% R( o
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
4 A* x9 d# u o l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- M1 ?% f# U! L6 v. D P. X! A% N9 D
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
. _7 J" k7 @$ T8 g0 [9 G. L究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。
# U/ P/ M g' Y& A- 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' s5 k& \. X$ w4 z
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
$ A& F; F( D; A: l+ _0 k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
5 P- Q# `) S) |, z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
% P( B* } U" a& M( F/ i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
& n4 A. ]* l0 ^9 I' R6 m! z8 [的投入。
6 L* W5 c8 @; p: Z+ b# t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
/ Y/ X- B) q- `( |; e5 S4 c6 B- O% I# u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 |' G7 _6 g( Q; _5 L. K7 {/ T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6 n v9 h0 q2 b+ y4 M
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
1 Y. c( Z5 F6 X/ c视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。
9 W" ?+ b5 ^" z" Y/ _$ d我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计; A9 P5 f' [( _# o( W- h
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. d4 U" e# b- s! |! `( \) R3 Y
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
9 _0 o/ I, w* g6 {) q0 W9 F9 S& t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 i Q8 j8 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
0 }2 Q6 w% z: e# J" }* G8 O' l8 m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. T) ~# Y0 v! ~( v* t7 m
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
# \: w. o% r+ p9 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7 W8 Z* z+ T% o; F# U
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* B( B* S+ @4 T/ J& ~7 \' h1 U; C
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 u1 O. ^/ a5 Z" e& a
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1 u; t% I: D. L* S k6 w
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+ A) G( F! u2 p- S% v% d/ P" d* k
影响力显著提升。3 z% y( w- B, o- z' u% [; m8 a2 ^6 k
但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始2 r9 j, V3 ^' L- ` P; |- S
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4 V1 _1 X2 H7 c/ [# w" c) h V7 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, y4 E& [0 Y& d* H$ m. |
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' `, p$ d2 n1 B& N4 n; G: p/ f
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 @' `# f# U9 ^
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4 J1 i |& L4 `' Q4 D
心技术。
+ C) ]8 X0 [- Q3 s二、总体思路与发展目标
6 F) ]! Y: `9 l6 V（一）总体思路
- f% A6 o) a% E( |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
2 S8 p* u1 J/ q6 L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
3 [* \6 S5 ^# E! k C! n L' E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
) D, U$ a7 Z$ \, V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
" p% ]9 p8 m- P% Q8 Z+ g0 O6 j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 @% W. \! I2 A$ G6 i
平提供基础理论支持。4 c: i5 C9 S7 ?
（二）发展目标 C& q) w K" ]
研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重
+ L, q6 [6 H0 m5 b2 C; k4 s1 t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$ U. K2 G1 C# u& p) c8 ]0 s
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: Y/ X9 |( w6 a5 `6 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
- [: \6 M% `0 R3 V" ]病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研9 p) J( K& t! u
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
* ^( Y4 p, d- M8 j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
% O* s J) S- h伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。; r- U* h) d# E6 l
三、主要任务0 R: F) M6 k2 n0 f7 a( b% j
（一）细胞重编程研究
" ^. c( H5 e& b8 [- a+ J利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得 c/ i7 q5 k, |+ @. Q- X. w
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
' _8 b% C5 |( I! Q) a性技术难题。. O( z3 ^$ N2 z* Z9 g. M
细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，
! V$ k; P4 o2 K& `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
) B, s( d+ R# H4 o" g- R3 ~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
& I* c! I- v" O) f- I的动态过程。
: ~7 ~% p! g- K细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非
; L* M, O6 W% @7 L3 ^# _7 U; Y9 q编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。
2 f6 R6 e3 \7 C5 G0 e0 i" _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。 t* Y/ V0 v/ h# 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
4 W. l; f: `$ f2 R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
$ A2 y5 m$ ^" s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
3 i) h; L) U7 f0 s性。
* i$ _" a, w/ \8 L1 L! H% Y4 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
Z4 _4 B+ z2 m F7 k" `) O ]7 D/ 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
/ ^* D7 |# h# \# Z) s. I! x0 h N3 A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
- o' w# ^, s5 L细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
6 d4 V' s1 f* A- a2 f3 Q3 T6 |' }# Q1 a（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种多
) }# q# f1 T l! V能干细胞的建立* K) `' p* h7 u8 D/ _9 {. e5 r* w2 s
研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，
4 ^/ E2 n" R. B) x9 k0 D) q3 m$ N d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
+ a) N) }8 x5 B4 V能性干细胞系。& n! K* n4 e6 O& g
干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物
; J$ G: x9 C2 Y4 _- E) s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
6 k8 P: C+ y: A1 p* J5 Y/ C9 s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6 ~: y+ z6 M5 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6 x& c U1 V5 Y u+ O1 l
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
. D0 {4 u4 c, M7 D6 \( o! o2 P) J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% \" _9 `! x0 a% ?* F @
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，5 ]+ d* a5 H. g
比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。, o# P; t) o g8 _0 U# z
建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化# X3 ]. @8 H0 D
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
8 x5 D; S$ r; Q' f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1 n- f, Y; l" j: l% j/ 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
: t& O' G+ N3 r M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
4 ^) w8 j- Z- d胞。( ? p8 {/ J( m$ R, L! }8 {
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究
$ h1 H( i& ]4 ]: H' W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
) b; { p. q; |4 E6 Q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
2 C8 Q) C5 }7 Q! K" S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。
8 R! y/ a* w' t( \干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干" E5 r' _9 Q5 L2 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
/ K- q4 R r9 ]$ p+ J n) l+ f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
7 K& w7 t% d8 |' i* z& U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
1 _* i, D; q5 [/ w1 ^干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白5 C. q7 t; V9 a$ I2 x; Y( ]
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。/ U) ^) x8 @; ]8 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
2 _$ k1 `4 x+ r4 p( H6 F3 n, l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，) o- g2 F o2 T9 z6 N$ J$ W
如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操
" }) L: j- G5 z* P% z" O% ^作等在大动物中生成人类重要组织和器官。
7 X2 q. s5 H2 n) B, Q1 r（四）干细胞与微环境相互作用研究
- j0 k+ }! }7 b5 t7 h% M+ K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
9 ~2 z9 H2 G$ `6 z ?, {% r志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
& z3 ?- {7 K' k6 i) } T& B/ `) N! }* K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 P# c& f/ A4 K' N! w: J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
/ [6 e; [5 R p' C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
- L7 [; X% A [+ V1 f, N9 W4 }更新及分化能力的影响。" W7 A V) J: B9 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( u' d' O9 F' X8 C5 }
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
4 Q: t7 e9 C% q8 g相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。: M+ ]5 m* f5 g, U
（五）干细胞临床前研究
4 {0 S# j) w1 W* @5 B7 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& [8 v; K" i& ~' L B
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! n* H) F: k! 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. k: T4 V; h" N" Y, b4 C
评估。
3 f- G2 u7 Q6 H- A {临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结
/ N) @) Q( v/ q- `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, L$ `6 j" g% r8 i0 Y/ b8 j
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
/ x1 }+ ]& ^- I9 A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7 S8 G1 f/ f9 i+ j
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! ]' a8 S; k- O. s4 E
丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、# d0 R9 n) h2 ~
利用和共享资源。* L8 V, T: k5 s. O9 r- r! r7 c3 }
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
- q' Z# `; f8 C8 w x; i! Q, 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
* h5 D$ M# v; A: O( X5 v' 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 Q# a* {2 }; A/ e! 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
$ Y' M6 |) Y9 V- G针对不同物种动物模型的标准化评估体系。
+ L) [: E" r T7 W/ M干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技
: i; }: P) d2 H r: |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
# P" m: h) p* Q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
$ q7 r# W- T9 |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( }6 \& I; S) @9 C' r
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
6 ], n& {# g1 w8 g. [: i+ e案。# q# r' q! M1 c3 b% ] r" p# Q H2 q
（六）植物细胞全能性与器官发生
! _* G3 u: B# F5 ?' D! t2 |系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机7 y2 U8 ~$ H% {' o
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
* G+ |7 ^# H# G/ E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/ [2 ]# l9 x$ X! c/ Y0 o
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/ ]1 ?; O' y& n/ m; s' J
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* x1 [5 ~: \# ^# q$ n卵发育成完整个体的机制。5 H) z5 o; n$ m+ p
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因
0 v! n$ {' `" \ D+ M a8 A 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
. h5 J* |: \, V7 @$ T6 z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
# E+ v" y& Z( W2 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( X+ S, H. \# o* k
精细分化图谱和调控机制。. K( X/ k- H% ^8 r. w9 ^5 y0 \
植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
3 _, H" c: F7 K+ ]/ x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
- a H$ ^* t2 D% _$ y0 w8 Q6 C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 |0 V0 X, w/ `& I" b; K* _& u
和表观遗传调控方式。5 C3 Y6 ~' |4 I" P
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! X, R) ^2 Z" D/ O
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7 _/ g3 I8 B1 l4 v
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; \. B- Z2 u- s
了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。9 _* H" u7 u7 ~' q# \
四、保障措施9 p4 L! |# t3 l9 |$ N$ k6 q
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划3 E( o; w. @) g( ~1 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
: U6 @" F7 R6 i筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，7 w2 O' z( n! r9 b) x
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
2 u% M' ?" `! p+ m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 M- C5 v6 d4 Y: y4 ]) 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
0 Q2 ?) ]! F& Z9 ^# k成果的产出。, D- J* R" m! S; K( E& U2 ?2 A
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合0 v) k4 N; 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4 {# q) e1 T2 | e6 N) b" z) \
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
' t% z& {# f0 i/ s; z& 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
: p% K8 w; `* K' {# z" p% l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/ D4 n) [* d k$ c Q( o
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。
; l+ I3 r2 U+ u( {. C（三）加大创新人才培养和引进力度8 v9 A$ `/ V2 x/ 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
: G# \5 F. X" i- Y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( ]2 U! W! p5 u2 ^
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
# J" K# b ?- p: w5 G# \力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。2 b9 A( H1 T% U5 o/ ?
（四）加强国际合作与科学普及6 q( r" `8 r" Z4 E6 P4 h
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
- f+ U3 J, W) y q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
9 j# c! Y1 }( D3 \% m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$ i7 c9 C8 W: C; ?- |* P& k- P8 U
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- @8 k7 K. G8 u5 f' x% X
标和任务之一，促进全民科学素养的提高。
9 D7 }+ L* P, ^# P2 @/ u |
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发表于 2012-4-26 15:43
