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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）
0 S7 U$ `4 `; i# u0 F* v0 ]干细胞研究国家重大科学研究计划
" r( ]' ?- P% Z* m- V# c0 D( y& _“十二五”专项规划
, H& l' Q- N( T$ e$ E! L0 F9 g（公示稿）; p' {% h' F2 s- Y( K
中华人民共和国科学技术部
4 x7 n/ f q1 W/ r4 a9 g2012 年4 月
# V H' ~( q3 f- N目录0 @# M" ^# I5 Z) ^
一、形势与需求.......................................... 1
6 K5 C, ~' W5 C; g+ K3 a8 |9 H2 L: F二、总体思路与发展目标.................................. 33 K+ o9 @5 U! D9 X; z* }& P* i2 `2 s
（一）总体思路.......................................... 38 v- T8 A1 _3 o/ t, p
（二）发展目标.......................................... 3
8 r$ C, Z2 d9 D; U0 W; j5 f) Y三、主要任务............................................ 3
2 a! p4 @ n' v' y（一）细胞重编程研究.................................... 39 r5 U$ G: }, Z+ {# s- [& x
（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种! G% s* B4 U" \8 O- c, n8 v
多能干细胞的建立........................................ 4
8 F+ `6 X7 I' n# E ]（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5, E# ?; [# t( e0 K) y F3 \
（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 62 o3 p6 L2 g+ [( z) s! ^
（五）干细胞临床前研究.................................. 68 s' L4 K2 F" J: x2 u8 ^9 k
（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 78 y+ D1 M# G8 i& X* v
四、保障措施............................................ 8; m2 ~: `8 Q' R* y; Z$ B) ?
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8
' R' t. |- b: C Z; Z（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9! G. a, A3 @/ @& s
（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9
/ H5 D1 Y/ V& h* i1 \) C（四）加强国际合作与科学普及............................ 9
- `1 u# `! I3 C/ [/ O一、形势与需求
' a$ H2 U1 m: M) c' Z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，6 t+ [" V, Y5 R; u7 }
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
" U8 A, _( @$ Z4 [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 }0 z; W: B1 q/ v1 h) }治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、. A: ~7 ?! y/ p. I2 Y2 n! Q
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
9 }+ S8 A1 W' A! R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
* Y- V/ U, w1 C* S- Q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
( m1 k# N, K3 @* s C究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。
# P0 x2 b8 P/ _ N干细胞与再生医学研究已引起各国政府、科技界、企业和公
$ _3 m6 q' A( F. U* _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
3 ]6 Q4 R5 S7 D' [/ k& j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
+ f* i$ z% @7 w6 F/ i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
) ]' \; m, @/ y; 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
# b0 t, ?- X- f! ?的投入。" h5 O* v; Q7 z' I% u% @
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 P7 l( b3 j7 d# 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，
, _' J/ F# O' a+ d, w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
3 k9 f) a- S5 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
0 @3 K% _! M! h' Y视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。; D. F' x0 d# w/ W" n
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计' @( s7 u' D) G* x6 \; a) q' Z
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
' ^6 c' |& K5 U: }/ S4 W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
* y5 q9 b0 T, I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
1 r6 Q$ @2 [3 K/ F* R4 L诱导性多能干细胞（iPS 细胞）的发育全能性；首次揭示体细胞+ F! N6 r' g% Q' j
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& ^" n+ b2 v% q
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: P* Y: y; p$ n4 Y. Y; x
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 A" _5 k( ?8 _3 @, f
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" v( D% Z1 N7 x& h! V8 b' U 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
C! T& e, [/ f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 P/ X8 ?1 |5 `( P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8 R! O, W3 f% C2 ^/ Z+ _
影响力显著提升。
r2 j* I1 E& ^! W1 h1 A) f但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始8 h# a# N+ A4 g9 t9 R* B- H6 f
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1 t$ [9 [; _! x' k# I- U7 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5 S5 v6 q3 a1 ~- y, W# v3 E3 f, f
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9 X/ J3 I; l) e! B& j' D0 ~7 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
* X. \) E5 c" P0 q- B2 w2 R, H7 N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
9 g0 { } ]' g( d心技术。
; h- `- {( m" ]" C; K& _ r* ?6 H二、总体思路与发展目标
* I' C8 u) G8 w q2 s) c, R（一）总体思路' C4 A2 {# ?& r5 X
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8 u; Q2 z/ ^9 w& F4 H6 e; }; {
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
& @7 Y' P c# I8 H# k' 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
/ E5 t4 g" U# K2 C0 Q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8 F: Q0 a7 c, m# H$ `
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( d3 @0 H, w6 i1 h7 V" J
平提供基础理论支持。8 t$ v2 z S5 l6 h. i
（二）发展目标
+ q* U9 y8 D8 K3 f研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重
- O# ?) N# Z. N) X. i6 j$ C. ^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
0 W9 ?, I; k) A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5 D) f( R4 S$ ?4 _7 R
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
" q$ l% k( h/ @' b病模型及相关评估方案；针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研' R* V- H" j2 P: Z% r
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
$ J- T4 P0 |& u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5 m. W2 B1 U( l( S
伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。
" K" f5 b+ T$ f' b) [三、主要任务
+ b% B/ u# u( z# s（一）细胞重编程研究0 |: }/ o% a' G0 `0 ~0 u; ], c/ M4 S
利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得
d+ g. a# g) L" e# |" f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& _* s+ T. j6 C( P$ @
性技术难题。
/ {$ W. u1 h& v; l( U: S, R细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，8 s- E2 D S' ?2 g2 Q' s, Z X$ {
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; X2 U. h, Z: }6 S7 {: }
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! H- o- f* n6 G* z
的动态过程。! ~. q0 T) Z9 x- L/ ?; z5 A
细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非8 M; q( [- R' n" M z8 F
编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。
1 V- @) Q2 z3 W& h+ {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。, c, t! B( Q4 `7 r1 F1 R5 F5 r
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" ~- l5 W3 C2 t5 [
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 f- T. f4 y; ~9 c# t+ z
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
/ C- }5 G: Y' L! d$ G5 K性。
* Z; q* Q& V7 z6 v7 L$ [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
9 N& n1 U6 h0 W ~4 \5 Z; T6 n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7 q' Y4 _4 Y1 W# A% N' 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
: f) G2 t" X. K' q0 X3 W) w细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
# ?3 ~2 B8 x3 _' l+ m$ t/ c8 O（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种多) M# s/ u* P$ E* u6 f$ p; U
能干细胞的建立
" Z$ b( q8 ^. `2 C7 N, t: X* D研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，# e! c! [ D& _! b7 }# r
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
: [ ~) E! M. {3 O y: P能性干细胞系。
( q& H+ M1 i7 V% L! o/ o干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物! F' B5 }; G% J2 U" g7 ^+ d
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
2 W8 Z/ P) d# M- q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
4 T- X/ p6 n; b4 P u" d/ X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; o5 [# M$ i5 K5 I7 O' ^
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+ G# N; k/ N* f9 m8 l+ R
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
1 v1 a% j# q$ H4 K* \0 i0 r) o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，% f) c( v6 g: r5 ~, k
比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。$ b! w2 b0 o) L3 u' O- m* k
建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化0 H6 w7 F& g* e, v& 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
4 Z7 K8 x! X( Y8 g3 J+ [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
# m7 e: p" V i& M1 e, O! r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' V$ j- O' {1 j8 D3 A
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, U# F( {2 I( C1 `6 b' ]
胞。
( q$ h% W b% F& K' x ~$ R$ ?（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究3 L9 v+ U1 w8 A4 P& _; f
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- ^: n+ J+ i" V. t1 {6 r# 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" y! N+ z% }7 {$ D: q' 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。" N2 p! w) V R0 [. N) t" 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, j# L$ O/ ?& S
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' G% O& |& L4 n$ L; N3 @: S
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
1 G' u5 E; f6 X; w) c% 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
/ k) H3 N2 Z9 z1 j干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白
* f" s3 \9 a$ a3 Z0 E9 S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。
7 q& e( k* l/ {$ w: G ?/ c) d干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理4 e; s L$ C# @/ R0 S7 I) n5 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，) V8 m# ]" g2 c H7 b
如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操
# `- [' s6 h8 c8 Z+ `- m: q7 A作等在大动物中生成人类重要组织和器官。
7 A1 Z2 f# L5 t" S d+ `（四）干细胞与微环境相互作用研究
% |* w2 q$ K' H2 \2 M4 C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: G& H$ N) r$ ]; A7 o
志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。' q1 G/ v r/ U' k) L) J( N5 g
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
# Y8 r9 X6 ~/ z: F6 L" p5 X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
" C& r4 u w7 k! @, K5 g |; 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% }( @1 Y4 R4 V
更新及分化能力的影响。
' L$ K2 ?# `# Y! x0 a$ y4 n5 L/ ~干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段( l7 N7 J, o' v: z5 K" g
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: W) T" z/ V8 b7 [# i
相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。& p$ B8 E1 T' k" d. ^
（五）干细胞临床前研究
9 l' {4 S, i# V9 X& y i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 I" p& }2 q# V+ ^1 O' h( j4 H
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$ j$ T. M* i5 [, V% U5 A
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
8 Q8 z) ?4 D! Y: O8 L" f评估。
. ^ D# J. B* I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 |8 ^% Y M& o3 @0 l, @
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& y- D0 A- U) G$ z* e
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3 x* ]! \: S1 z' l$ _) W. c/ x* ~* {- H
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& j# e% I) [" {8 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* z% ^0 I+ S; a3 {- F# W9 }
丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、# Q, Y! g2 n s& x0 e& L* V) O
利用和共享资源。/ O& n4 S: I5 `+ Y7 l3 y8 ]
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& E* n5 e3 a- O% v4 w' ^: j
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5 ~* @) @ \, w* I5 b% m* _
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) v5 \1 u- w! K- J' ~0 p, ?
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+ O, `, ^0 k$ j( C- g K) Z
针对不同物种动物模型的标准化评估体系。 n9 d% R! C! j4 k8 W+ C
干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技# F: R7 |0 S, d- y/ ]! B( G
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
0 `" a" \% P/ ^$ x& c# D' d* u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$ y v& k Z. _1 Z6 {9 ?. 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% r+ U5 K) c, 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
8 l' l5 t# ?7 \案。
7 \) [2 Y) V! y（六）植物细胞全能性与器官发生
! ~/ m2 i9 U4 q; j S2 j( u, o& i系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机
e9 \/ q8 s5 w$ S: q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2 \! r: W8 |) Z9 ~+ i6 l
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
- a5 \1 y# M$ 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+ z- I y% u. Y) V, }* c1 z
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
* s' _, Q/ A* \6 x [7 ^1 a: q卵发育成完整个体的机制。: f& [+ V! W1 O* e0 m8 z5 D
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因7 B3 W: x+ X) ^+ |% Z
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
% }2 \5 |) P7 g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2 ^' ?' C' U: l& f1 f7 G
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% B7 _" B2 z/ i
精细分化图谱和调控机制。
' [) E- k$ d/ A. B# z植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
( T9 U$ O) F3 x, g3 X0 A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
9 q/ y5 M2 ]& o% L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 i' ?4 m0 \7 x& c z) Q) ?4 R
和表观遗传调控方式。1 q" Z. Z r) h3 A5 G' u# K4 v9 H
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
1 A/ @' h e5 ^! u5 |; 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
( J2 z2 f9 j! c$ p9 p: K% 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, {: w! n2 [ o
了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
- S p" k7 y4 g* `" Z四、保障措施
# I5 z# ]- {, J- m5 c3 P& q p（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
, A% {# {5 ?* R7 [, C ]! x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
" X4 o) v, h) z3 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 }% i$ E& e- f7 f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; m5 |( W; {, n
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/ z) A9 B% U8 K9 Z* K
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 \ b7 a& C% v& Z成果的产出。
' l- M0 R, e, C（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合% v. N1 K: A) E
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" D$ Y) W: X7 r( U6 a8 h3 v: l
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
4 Z# i& V2 S0 B. N# B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$ q: a& G; u0 I% P6 a. d s& {
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
2 w3 _, F* d4 v1 n/ H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 c/ }1 f9 @1 h2 Y3 e' n% ~5 A（三）加大创新人才培养和引进力度
1 ~ m4 B' w, k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
/ `1 k* Q5 z* A$ d% i' S# `& I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
: D2 r/ ^* Y4 v+ a! V8 M4 \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
1 C( ~* Z6 b$ B( }. D0 i' b) w, g力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。
0 _5 d2 x0 a" n（四）加强国际合作与科学普及
; _1 Q- q, @# _, ?6 F- Q/ z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
! }) W6 @- T) u# G8 S t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
: h/ ]$ H' x1 M4 t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，
1 N1 k* \# c% ?5 [5 X ?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" d M# a3 b' W; \3 W4 Z) y. ^5 {
标和任务之一，促进全民科学素养的提高。- V7 o& {; m# i2 u
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发表于 2012-4-26 15:43
