第七节 干细胞与再生医学发展目标
将从国家层面整体提升干细胞相关领域及其转化医学的实力，加快科研成果的应用。凝聚优势力量，重点针对干细胞发生、发育和形成功能细胞过程中的重要科学问题，深入开展干细胞、生物材料、组织工程、生物人工器官，以及干细胞与疾病发生等方面的基础研究、应用基础研究和转化开发。
一、干细胞研究发展目标
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平提供基础理论支持。
（一）发展目标
1.研究干细胞多能性、定向分化、重编程的分子机制，探索重大疾病的干细胞治疗途径，重点突破干细胞干性的获得、维持和转化调控的机制。
2.揭示微环境与干细胞的相互作用规律。
3.研制以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病模型及相关评估方案。
4.针对心、肝、胰等器官的重大疾病，研制若干具有重大临床需求的人工组织器官。
5.阐明干细胞再生修复治疗的机制，取得干细胞应用领域关键技术重大突破，推动符合伦理标准、规范化的干细胞临床治疗评价体系的建立。
（二）干细胞研究主要任务
1.细胞重编程研究
利用体细胞核移植（somatic nuclear transfer，SCNT）、iPS细胞、转分化等技术获得功能细胞，解决发育生物学、干细胞研究和再生医学领域的关键性技术难题。
（1）细胞重编程过程研究：
比较SCNT、iPS等多种重编程过程，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的动态过程。
（2）细胞重编程调控机制研究：
研究基因表达、蛋白质表达，非编码RNA、DNA甲基化，组蛋白修饰等多个方面的关键调控点。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。
（3）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性。
（4）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患者体细胞来源的多能干细胞，作为疾病的体外模型；结合基因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细胞模型，用于重要疾病的干细胞治疗与药物开发研究。
2.干细胞自我更新及多能性维持的机制研究及新物种多能干细胞的建立
研究干细胞自我更新、多能性维持的分子网络及调控机制，取得理论突破。利用分子生物学、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，比较在进化过程中干细胞维持自我更新的进化路线等。
利用新技术建立新型多能干细胞系和新物种的多能性干细胞系。利用mRNA、蛋白质或小分子化合物诱导等多种手段建立新型的多能干细胞。利用重编程或其他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胞。
3.干细胞定向诱导分化及其调控机制研究
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。
干细胞定向分化机制研究。以胚层分化理论为基础，研究干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干细胞诱导分化的数学模型；利用小分子化合物、mRNA或蛋白质，开发新型定向分化技术，将干细胞高效诱导为功能性细胞。
干细胞诱导分化为组织和器官的研究。结合材料科学、物理学、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，如神经、视网膜、胸腺、胰岛等；结合发育生物学方法、胚胎操作等在大动物中生成人类重要组织和器官。
4.干细胞与微环境相互作用研究
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志物，探索微环境与调控干细胞增殖分化等的分子机制。
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更新及分化能力的影响。
干细胞的微环境研究。通过蛋白质组学、结构生物学等手段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相互作用，以及调控干细胞自我更新与分化的机制。
5.干细胞临床前研究
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评估。
临床级干细胞的建立和建库。利用干细胞基础研究成果，结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，为临床前研究提供丰富资源；建立国家级临床干细胞库，以便更好地储存、管理、利用和共享资源。
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；制定针对不同物种动物模型的标准化评估体系。
干细胞治疗的安全性和有效性评估。结合细胞体内示踪技术、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案。
6.植物细胞全能性与器官发生
系统研究激素、温度、光照等调控细胞脱分化和再分化的机制，植物细胞全能性的遗传与进化机制，细胞全能性和器官分化的激素调控，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，研究植物如何由单个体细胞发育成完整植株机制，促进揭示体内受精卵发育成完整个体的机制。
植物干细胞和发育。结合分子生物学、生物化学、功能基因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精细分化图谱和调控机制。
植物干细胞维持和分化的调控机制。利用表观遗传学、全基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，挖掘新的调控基因和表观遗传调控方式。
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，深入了解植物愈伤、抗逆等应激现象的调控机制。
二、再生医学研究发展目标
中国科学院“中国至2050年人口健康科技发展路线图”和中国工程院“中国工程科技中长期发展战略研究”等科技规划中，都把再生医学列为重大研究方向，并确立我国再生医学研究发展战略目标。
（一）2020年目标
1.在组织修复与再生的关键理论上有重要创新和突破，包括阐明胚胎和成体干细胞诱导分化再生损伤组织的相关机制、细胞治疗用于多种难治性疾病治疗、修复与组织再生的相关机制、模拟低等动物完全再生以增强人体自主再生能力的相关理论，阐明2～3种干细胞治疗相关疾病的机制，基本明确干细胞技术的适应证等。
2.在组织完美修复与再生的关键技术上要有重要突破，包括干细胞建库、保存、鉴定以及诱导分化用于多种组织再生的关键技术等，完成6～12种用于促进皮肤、肝脏、角膜、心肌补片、中枢和外周神经再生的重大关键技术并应用于临床，全国建10个左右的治疗用干细胞库、几十个科研用干细胞技术产品，研制成功5～8个干细胞药物制品，建立5～6种难治性疾病的干细胞移植标准临床方案并推广应用。
3.建立比较完善的干细胞应用于组织工程以及再生医学的法规和法律体系。
4.建成5～6个集产、学、研为一体的再生医学转化平台。
5.我国再生医学总体水平国际先进，某些领域国际领先。
（二）2030年目标
1.在增强组织和器官自身修复与再生能力方面，人体的某些组织和器官，如皮肤、肝脏等受损后基本上可以恢复到损伤以前的解剖和功能状况；肝脏、肾脏等实质性器官损伤后纤维化修复率下降50%，基本能够实现完全再生，从而显著降低器官移植的需求。
2.在组织工程组织和器官方面，新一代组织工程人工皮肤基本上将是一个与正常皮肤可以等同的产品，具有与正常皮肤同等的颜色和皮肤附件等。组织工程神经、肌腱、角膜、骨和软骨等可以达到较大规模的生产与临床应用，大器官组织工程有较好的基础。
3.在采用细胞（主要是成体干细胞）治疗重症疾病等方面，全国的干细胞技术产品要达到品种齐全，除组织干细胞产品外，争取有2～3个胚胎干细胞产品以及iPS产品问世。各种干细胞产品能基本满足治疗疾病的需求，对肿瘤及肿瘤干细胞的机制有进一步的了解，治疗上有突破性进展，同时研究开发出多种个性化和通用性干细胞技术产品以满足国民的保健、美容和增强体质的需求，使干细胞成为治疗损伤和疾病的常规方法。
4.我国再生医学总体处于世界领先水平。