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）

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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）9 k, B$ I1 r1 w) ~5 l: J) E
干细胞研究国家重大科学研究计划' q5 O4 J# A% `- @, M
“十二五”专项规划
% z  ]0 p6 L/ j# c（公示稿）
, ^. I% \4 v* d6 W" o  s/ z中华人民共和国科学技术部3 I/ s9 d/ G% w! h/ K% k4 H9 P! E
2012 年4 月, t; C* ^; P* J( z$ L( ?4 }
目录
  s" R; P# n, L" R( Q/ g一、形势与需求.......................................... 1
& V6 [; s( f) s7 X二、总体思路与发展目标.................................. 3  m, [. ]: Q6 ]+ \% [0 n2 t
（一）总体思路.......................................... 3
2 L% E: F5 [  P* S' C& d6 O（二）发展目标.......................................... 3$ M# X* Y7 k1 p% N# G
三、主要任务............................................ 3
7 o' W8 B# _9 w( q: b( B, L7 N% d（一）细胞重编程研究.................................... 3
. S: D+ q# ]  [% m# d（二）干细胞自我更新及多能性维持的机理研究及新物种$ e) L* t6 f2 E0 `9 [
多能干细胞的建立........................................ 44 m' A* |/ k% W9 E
（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究................ 5
% i8 ~; V) g2 @/ o- L（四）干细胞与微环境相互作用研究........................ 6* ^" W' Z9 a0 a% M! a( c
（五）干细胞临床前研究.................................. 62 z+ E3 ?1 x8 c, y& j2 n
（六）植物细胞全能性与器官发生.......................... 77 a3 i* d9 j0 L7 A; m" x4 X; l( \
四、保障措施............................................ 81 A8 J$ Y' G& d8 C: `
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划.................. 8
7 }9 q) ]+ K, ]9 u1 P7 H（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合......... 9
* v. K, c) @9 K4 M（三）加大创新人才培养和引进力度........................ 9; E; D1 J4 ~( F/ ~7 m% M/ w6 l
（四）加强国际合作与科学普及............................ 9  e, t: h* D5 K
一、形势与需求
5 ~" ^8 t+ M' a$ L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，
+ L" \* k: z+ 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
! H6 @+ {( i/ V1 S3 H$ \" z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
) ]$ s6 u/ m. R- O' M治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、
+ i8 B% A9 \% ?+ n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8 n5 K% S+ @7 {/ d' i- h3 O9 h/ \6 d
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) I6 g! W, R& h* P8 R: B
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 \0 s7 W! G" t
究的战略部署，对构建我国国民健康体系至关重要。
1 S2 B0 [5 P/ h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 T& ~  C$ U, @5 r
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5 ?' V; E$ c# H  C
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 L8 i" @9 ?5 ?8 P* t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. O  m2 G0 n: N& A# x
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
6 p2 x' B$ q' t的投入。4 ?* k! g! E  \) w9 B7 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
7 M* d5 I8 w8 F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，
  K7 N0 x3 f6 u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 b9 ^- r- A  P) k- z# 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
% P+ `* ^2 p) n. ~, `+ C0 l视网膜黄斑变性和脊髓损伤等。  @% }9 p3 w$ _/ ~+ j$ V
我国政府对干细胞研究非常重视。“十一五”期间，973 计7 a2 t" }% y8 D& J. R% H+ d; c) }
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* o5 J$ b, Y/ Q/ [; d" T
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: j4 m4 b' m9 Q9 ?2 y% z
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5 Q8 K2 Q. O3 w8 q2 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
, r% b# a2 m7 z/ Y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 A8 G% H5 h- ^* S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
) J- l- X( F/ V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
* E6 a1 z; h, 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$ I. l7 I: w; T; o0 y7 g0 j1 {( U
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 Y/ `' ~# e4 y1 E$ P. R8 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 H* ~7 s1 H6 R* L9 X" h. L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& w% `# T) m$ ^2 F
影响力显著提升。2 j5 U  R& M4 c5 P
但是，与欧美科技发达国家相比，我国的干细胞研究在原始
; |# T* y8 C( S' E& u& x, g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
/ P% ~( s/ A. d  m+ k8 `* {; C4 B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 m7 i; J* e+ K# }- b
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3 y6 t3 b  F8 M7 S) X6 Z
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
. f. L2 u- e4 R* L. F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
8 }/ k# k+ l. @2 E& K( z$ i3 u1 T心技术。* W# l" b* C5 r. t& t  V/ g
二、总体思路与发展目标3 N: f0 }+ t6 F( }: _- E9 m
（一）总体思路
$ \8 J  B2 @# A0 m: ^9 K0 g. ^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+ O0 q* U% U. m. `
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
: l4 A# S/ ]0 i/ t! ~# ^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
+ k0 |) U5 l0 B( ]$ Q1 ?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
( f6 j' t# Y6 O" n9 y6 o& R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( t; w1 L6 I  `& N1 v5 o
平提供基础理论支持。1 E; D+ N! A. p& O- x
（二）发展目标
3 s' E: r0 |1 [4 K研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重7 q( H2 x% s* u6 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
6 H. J' z4 L  J: T4 I$ g- ]/ ]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" |" ~" f# G3 n; W. Y) O
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
$ V( Y* p% E" K/ C5 }- R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 r! w4 D0 ^
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% D/ l+ z* H3 W* k. s
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
! Y' s+ k0 ^+ x' n* {" J! V伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。
% C% S2 D9 m$ E2 n+ p- o8 z& ~7 }三、主要任务& _. T) F! W3 X
（一）细胞重编程研究
3 [! I/ I+ b7 q9 _. m$ [利用体细胞核移植（SCNT）、iPS 细胞、转分化等技术获得
. \" m" l# S, k8 z0 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
1 C7 j# N6 W/ {4 X性技术难题。
' b, L- T% g% E  r+ k$ R3 H/ J细胞重编程过程研究。比较SCNT，iPS 等多种重编程过程，& w5 _2 A- n7 o
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" \+ s- A* Q6 _) K* i
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
! E' H5 R& p2 m) q/ h0 Z) B的动态过程。( o- k* a" X& K. H  D
细胞重编程调控机制研究。研究基因表达、蛋白质表达、非4 S$ b1 d5 l* F) g7 t8 t1 |
编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。/ T7 l: T' v' W0 B
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。
: ]$ o0 g2 D7 v# b( {% @& ?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
1 R, y3 w$ P4 C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
- G: z& Y. I+ C# F8 u  u. C: X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( _. m! ^; i' g- b( Z; f
性。/ c0 W5 U5 u! Q9 Y% j1 N
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' k1 r: O5 H& |$ S
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
0 K% Q0 N3 a! j/ v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5 }" H! P: Q3 g9 K% _# n
细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。. p1 v, N7 v. K: t/ t9 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
$ I' h+ T- E" ~8 @3 E" |能干细胞的建立
* y6 k+ {) F' `# N  ^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$ a$ a4 x5 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7 M1 z  n' q, c- ?6 ?- ~  u
能性干细胞系。
- @  i% N; f: x2 c# m3 k6 p干细胞自我更新及多能性维持的机理研究。利用分子生物* l( _  @9 Q" X. p) [* i* {
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
4 q9 j4 [7 C- K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! E* ], ]3 ?3 S4 }
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
$ ^8 e* R( L. |2 S" ^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% {% `9 K# N, p1 K$ r/ u
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, R) w' I. [* T' p) 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，
8 F* E6 l0 O  w5 F1 i& T比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
$ q0 N3 f0 a) G  M: p建立新型的多能性干细胞。利用mRNA、蛋白质或小分子化# X7 o  |: l& E6 p+ H0 l9 e7 Q
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. q7 v' |- A% O- u: w! ?
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4 O5 L3 x( v- h% @& _7 k
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4 }: b; T' ?7 s$ z5 P
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
) k) e6 m2 [' |" Y( m: M2 W! g胞。
" i# s+ v7 t) n2 k) @（三）干细胞定向诱导分化及其调控机制研究
( Z; u$ N3 _. l  s) a( I# }) l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
& I: l1 Z8 ?3 j+ R# H; d+ r' j, H# l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; Z' G, Y8 P% w
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。
+ z# B* m5 _% X- Y0 H; w. s3 o干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干+ D6 v) D) t( H1 h
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/ u3 {$ o7 z' B- H5 H& k
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* a$ |7 ^7 O8 r9 C1 r' p/ Q* D
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
0 r( J7 M& I1 s7 {; \) p干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA 或蛋白- O' N0 e6 v; Q( l/ j
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。1 l2 j% t" g6 _) u
干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理$ L" c2 ^5 k7 ^$ ^8 q0 w6 d
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，
( q( F5 h1 V+ h6 c, \1 s& H如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操
+ {2 L* `6 b8 W1 c作等在大动物中生成人类重要组织和器官。  X8 W5 l9 X! q" P" x
（四）干细胞与微环境相互作用研究
& q( T( K8 ~- i: @: S$ q; E. ]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
0 [% G5 p% j9 s4 A1 p) b/ h志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。3 u$ ^2 E5 m. K& B7 {/ r# W
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  x0 \" f4 G! D2 P9 w+ j% 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
0 J' T8 j8 e: h/ ^6 ^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
' Z5 {7 W5 `7 a* t  F" q更新及分化能力的影响。
, g2 Q* J6 u& W3 Q干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段
! [+ ]4 L( s+ E( d0 X% _" P! h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+ ~! V$ T, T# J
相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。
+ [) [8 I8 M$ O+ k% P; R- J. [9 ]（五）干细胞临床前研究8 A/ T1 Z6 F3 ^8 f
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
2 @/ k9 e, g: y# E8 @$ D) g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
8 E; A" J" f6 i% `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
) `9 N( u) b: y2 I9 K评估。
% r0 {4 |( j$ P& \& W9 w1 W临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果、结2 [9 G+ o2 O: g- S# S% A" 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
" R; y7 c1 v: l; ?0 T( W2 t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 j4 U3 o3 J' E
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- S/ E6 A" k/ h- ~4 e9 F4 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
8 c9 W% m' m( W+ }6 c) |9 P丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好的储存、管理、
/ H# n) B8 z$ w  J4 A5 [* g7 F1 S; f利用和共享资源。5 @1 N. {# s) K
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. ~7 ^( [; t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4 ^! O0 F) X, d# 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) |; a2 C- P1 C9 {1 J- J+ ]' R' D
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
. }4 i' }: d0 V( s' x; t* [  l针对不同物种动物模型的标准化评估体系。: }- O2 a& R/ V1 q/ Z
干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技" n" f! U0 V, C5 o' N: ]+ B% C
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$ t! k* p" m5 H& H2 }7 F8 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
; R3 b" X) q. Y/ U8 u& _+ t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3 p, E+ F8 y3 q8 D
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$ g  C- J8 d7 {$ g
案。# T, y/ x" Y- V- V% O' J
（六）植物细胞全能性与器官发生) |/ ?. B; `+ ~$ ]9 z5 v8 E
系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机3 m) \7 ]6 e' z6 G" 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
8 j; q  d( a3 S8 S# |, `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# b( A" o! O: l% q8 U
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0 x9 g* V5 j. r( ^4 g* M& s& s2 r
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
4 ~' D# k! q, |0 u- e$ y$ e3 y卵发育成完整个体的机制。. J+ n" C+ M# t. V. o6 x
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因0 ~2 j# G" X0 }4 `
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* v, k4 S4 X& B/ x, V  ?
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
6 F. y# Q( i, I+ K, J5 A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! D9 I+ m7 j* G
精细分化图谱和调控机制。: t* \9 `3 F* t+ v' w, g8 C" `
植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基
- X; D( m  ]! w1 m8 O, @/ D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
2 m* o' p% ^, L. R1 P1 ^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
, Z- R2 i. z3 n1 Z和表观遗传调控方式。8 e( d+ k4 O. O! c
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
0 W) ]$ `9 n2 l; G. Z. e! \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* S& j1 I  g  x0 U
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
; M/ b# {* n2 ^了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
/ S7 Y, W5 Q) a& z四、保障措施0 w9 J8 k4 Y1 }
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
& H* r) }: q7 j  z, R9 M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 F0 H8 `) A8 f5 `筹协调，充分发挥“国家干细胞研究指导协调委员会”的作用，
1 ~- ~2 G, {4 e- Y% e0 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
' I0 G/ V0 g+ B0 J, \1 L/ Q/ Z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6 Y/ R+ y. U  l) @6 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" t" F' V0 i' p1 |3 @5 k
成果的产出。
8 f% C& I9 x6 J（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合) P$ ~0 b/ A" B$ Z& m2 B) 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
' c6 |& k; J0 R9 W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
+ R, T- {7 o' X; P5 h! R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
0 A7 S. v8 q, P; l( K$ W6 o* Y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$ T1 Q, X, {3 m
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 X" ?/ M4 q, @) o8 j& a
（三）加大创新人才培养和引进力度/ B. a, _3 h6 y: \
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, Z  [; q2 t) c8 S  k2 w6 \6 K
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8 W  k4 i9 A4 `2 }1 D/ l1 x
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
4 h' W! m% F8 A" J2 Z) F3 f力度，建设国际一流水平的干细胞与再生医学研究团队。
: _# Y5 t: K7 x& q/ _（四）加强国际合作与科学普及
- j8 c9 Q; @( F7 ^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
$ v1 m6 D% j" k) ]* o9 l& s- Y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/ m' a/ |  S! w; }. \$ [5 k: p
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" b* A8 M  x: _- ^0 y' Q; e
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
/ ?, h# Y4 |' N8 P/ R标和任务之一，促进全民科学素养的提高。. u3 k9 @: U6 j: H3 \% l: f; W

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3 l+ U( D. [! u% t" h; z: v  F. G6 ]9 R4 b8 S' M
增加一个PDF文件连接下载地址：
4 g! S, ?. t# g4 T! x& y
: k6 y9 g- H  _) V; p/ V% `4 d. h! o科技部连接
3 E7 l" q: {6 m
9 A6 [6 H) }" ^1 N) Phttp://www.most.gov.cn/tztg/201204/W020120424310080624934.pdf
1 p1 X, X2 E# s+ r8 X1 Q! {' M1 Z5 n3 ~