重大项目面向科学前沿和国家经济、社会、科技发展及国家安全的重大需求中的重大科学问题，超前部署，开展多学科交叉研究和综合性研究，充分发挥支撑与引领作用，提升我国基础研究源头创新能力。

重大项目采取统一规划、分批立项的方式，根据科学基金发展规划、优先发展领域、基金资助工作评估报告和科学部专家咨询委员会意见确立重大项目立项领域并制定年度重大项目指南。

重大项目只受理整体申请，要分别撰写项目申请书和课题申请书，不受理针对某个项目指南的部分研究内容或一个课题的申请。

每个重大项目应当围绕科学目标设置不多于 5 个重大项目课题。重大项目的申请人应当是其中 1 个课题的申请人。

每个课题的合作研究单位不得超过 2 个。每个重大项目依托单位和合作研究单位合计不得超过 5 个（部分重大项目的课题设置和合作研究单位数量有具体要求，以相关重大项目指南为准）。

重大项目（课题）申请人应当具备的条件

（1）具有承担基础研究课题的经历；

（2）具有高级专业技术职务（职称）。

在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

重大项目的申请人还应当具有较高的学术造诣，在本领域具有较高的影响力和较强的凝聚研究队伍能力。

重大项目的资助期限为 5 年，申请书中的研究期限应填写“2018 年 1 月 1 日 -2022 年 12 月 31 日”。

重大项目的项目申请人应在信息系统中先填写“项目申请书”，并给该重大项目课题申请人赋予课题申请权限，未经赋权的课题申请人将无法提交申请。

申请人应当按照重大项目申请书撰写提纲撰写申请书，申请书的资助类别选择“重大项目”，亚类说明选择“项目申请书”或“课题申请书”，附注说明选择相关的重大项目名称，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码（部分重大项目有具体要求的，按照相关重大项目指南要求填写）。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

“项目申请书”和“课题申请书”应当通过各自的依托单位提交。其中“课题申请书”必须先于“项目申请书”提交，“项目申请书”待全部“课题申请书”提交完毕并确认生成项目总预算表无误后再行提交。

2017 年度再次公布“十三五”期间第一批 3 个重大项目指南，申请人应当根据《指南》要求，凝练具有基础性和前瞻性的关键科学问题。申请项目要求科学目标明确、集中，学科交叉性强，并注意与国家其他科技计划项目的协调与衔接；研究队伍应当具备较好的研究工作积累、研究条件和创新研究能力，有一批高水平的学术带头人。

代谢物及细胞感受代谢物异常与肿瘤发生发展

细胞代谢的改变是肿瘤的重要特征之一。大量研究发现肿瘤细胞发生了代谢重编程，并且对肿瘤代谢的认识已经不再局限于糖酵解和三羧酸循环的改变，诸多代谢通路包括：脂肪酸代谢、胆固醇代谢、谷氨酰胺代谢、丝氨酸代谢、一碳单位代谢、胆碱代谢等在肿瘤细胞中均发生了重编程变化。随着肿瘤生物学研究的不断深入，细胞代谢异常在肿瘤发生发展中的作用研究已成为活跃的国际学术前沿，细胞代谢异常先于肿瘤发生的理论也逐步在研究中得到了证实。近年来，研究发现葡萄糖缺乏可促进 KRAS 野生型的细胞获得 KRAS 及其系信号通路分子的突变，首次证明细胞代谢异常可以导致原癌基因突变。2HG 竞争性抑制多种αKG 依赖的双加氧酶活性（例如 Tet 双加氧酶介导 DNA 氧化去甲基化），以及其他表观遗传调控相关的酶（例如组蛋白去甲基化酶）等，从而影响表观遗传调控，启动肿瘤的发生、影响肿瘤的进展。这些研究发现提供了代谢改变可以促进肿瘤发生的直接证据，而且其调控的关键节点也正在成为肿瘤诊断和治疗中潜在的靶点。基于肿瘤代谢改变的研究成果，将为肿瘤的分子诊断、精确分型、预后分析、靶向治疗和药物反应性等提供重要的理论指导。

肿瘤代谢改变与肿瘤发生发展之间的关系涉及复杂的生物学过程和多种分子机制，而代谢物及细胞感受代谢物异常在其中的作用日益受到关注。例如：代谢产物乳酸可以直接增加某些蛋白的稳定性，从而促进细胞增殖和血管新生；肿瘤细胞能感受环境代谢物变化，增加肿瘤侵袭转移相关蛋白的合成；肿瘤细胞还能调整自身的能量感受通路，增强对代谢压力的适应，提高在低营养状态下的存活率，是肿瘤产生抗药性的因素之一。此外，肿瘤细胞还通过与免疫细胞竞争营养，而抑制抗肿瘤免疫。例如：肿瘤细胞糖酵解增高可以引起肿瘤微环境中 T 细胞营养不良，抑制 T 细胞肿瘤免疫；调控胆固醇代谢途径可提高肿瘤特异的细胞毒 T 细胞的活性，增强抗肿瘤细胞免疫。肿瘤代谢研究的领域已进一步扩展到肿瘤微环境，以及对肿瘤免疫的影响。因此，发现代谢物异常、了解细胞如何感受代谢物异常、代谢异常对细胞的恶性转化作用以及对肿瘤免疫微环境的改造等是重要的前沿科学问题，阐明其内在的分子机制将为肿瘤预防、早期诊断和治疗提供新思路。

本立项拟以发现与肿瘤发生相关的代谢物为切入点，研究重要代谢物异常在细胞恶性转化中的作用及其分子机制；明确细胞感受代谢物失调的机制及其在肿瘤发生发展中的意义；探索代谢异常对肿瘤微环境的改造及其生物学效应和机制。从而阐释代谢异常在肿瘤细胞及其微环境的基因表达与信号转导中的作用和地位，深入理解代谢物（或包括相关代谢酶）和细胞感受代谢物失调在肿瘤发生发展中的功能与机制，为临床转化提供新的诊断靶标与治疗靶点。本项目的实施对促进代谢生物学、化学、免疫学与肿瘤学基础和临床研究的学科交叉，具有重要的意义。

一、科学目标

以我国常见高发的 1～2 种肿瘤为模型，发现一批在肿瘤发生发展中有明确调控作用的重要代谢物，研究这些代谢物异常在细胞恶性转化中的作用及其机制，确定代谢物和细胞相互作用失调在肿瘤发生中的作用与机制，解析代谢物对肿瘤细胞信号转导与基因表达的调控功能，阐明代谢异常对肿瘤微环境的改造及其生物学效应，建立适于转化研究的代谢物体外及体内研究的实验平台，发现可能用于肿瘤临床诊断的代谢物分子标记物，鉴定可能具有肿瘤临床治疗前景的代谢物分子靶标。

二、研究内容

选择我国常见高发的 1～2 种肿瘤为模型，开展如下四方面的研究：

肿瘤相关代谢物的发现

采用高通量代谢组学、蛋白组学和生物信息学等检测手段，发现、筛选和鉴定一批与肿瘤表型特征密切相关的代谢物；运用细胞模型、荷瘤小鼠及转基因小鼠等动物模型，证实其体内外对正常细胞的恶性转化作用。

代谢物诱导细胞恶性转化的机制

建立适于转化研究的代谢物体外及体内研究的实验平台，研究前期验证的肿瘤相关异常代谢物诱导细胞恶性转化的机制，包括表观遗传调控、转录调控、翻译后修饰以及信号转导通路等。

肿瘤细胞感受代谢物的调控

综合运用生物化学、细胞生物学及分子生物学等方法，鉴定肿瘤细胞感受特定代谢物的受体，解析肿瘤细胞感受细胞内外代谢物的通路变化及其对代谢活动的影响，以及在不同营养状态下，肿瘤细胞感受代谢物相关通路的调控作用。

代谢异常对肿瘤微环境的改造及其生物学效应

研究代谢异常（代谢物或相关代谢酶变化）对肿瘤微环境的影响，特别是对微环境炎症细胞、肿瘤相关免疫细胞的募集、激活和功能的调控，阐明代谢异常对肿瘤微环境的改造作用、其产生的生物学效应和对肿瘤发生发展的影响。

三、申请注意事项

（1）本重大项目要求针对上述四部分研究内容，分别设置 4 个课题。

（2）申请书的附注说明选择“代谢物及细胞感受代谢物异常与肿瘤发生发展”（以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理）。

（3）申请人申请的直接费用预算不得超过 1530 万元／项（含 1530 万元／项）。

（4）本项目由医学科学部、生命科学部和化学科学部联合提出，由医学科学部负责受理。

二维碳石墨炔可控制备与性质

合成、分离新的不同维数碳同素异形体是过去二三十年物质科学领域的研究焦点，科学家们先后发现了三维富勒烯、一维碳纳米管和二维石墨烯等新的碳同素异形体，这些材料均成为了国际学术研究的前沿和热点。石墨炔作为具有中国自主知识产权的新材料，在国际上产生重要影响，正在形成一个新的研究领域。本重大项目将通过深入研究二维碳石墨炔新的合成方法学、大面积高质量石墨炔单层膜、少数层薄膜的可控生长新方法、建立适合二维石墨炔单层膜和体材料表征的新方法，以及石墨炔物理、化学新性质等，取得一系列具有重要影响、具有我国自主知识产权的成果，形成有特色的研究体系，引领国际上该领域的发展。

一、科学目标

本项目拟选择建立有特色的表征与计算机模拟的新方法指导石墨炔性质与功能研究，以获得高质量石墨炔少数层薄膜及单层石墨炔薄膜生长为突破点，理解石墨炔的本征性质，并在化学修饰和掺杂研究的基础上拓展石墨炔的基础和应用研究，实现如下科学目标：建立高质量二维碳石墨炔基材料大面积、高取向薄膜的可控制备方法学；实现二维碳石墨炔单层膜的可控合成及原子相分辨结构探测；研究二维碳石墨炔材料的能带与结构调控机制、性质与应用；发展二维碳石墨炔的模拟、表征与理论计算的方法。通过上述研究推动石墨炔科学研究的快速发展。

二、研究内容

石墨炔化学合成新方法

发展石墨炔高效、低成本、重复性好的合成方法和可控石墨炔大面积薄膜的生长和自组装新技术，获得宏量石墨炔体材料和大面积、高质量、厚度以及层数可调的石墨炔薄膜；探索制备单层石墨炔薄膜的可控生长新方法和技术。

二维碳石墨炔的模拟、表征与理论计算发展和利用第一性原理和分子动力学计算理论模拟方法研究并揭示石墨炔的形成和生长机理及其规律，指导设计和优化合成反应及新性质、新功能研究，实现对单层石墨炔薄膜和少数层石墨炔结构、电子结构、微区结构以及单层石墨炔本征物理和化学性质的模拟计算和表征。

二维碳石墨炔动态过程研究

研究二维石墨炔有序结构中载流子、能量以及光子的转移和传输过程，探索在复杂、极端化学反应下物质演变的过程和规律（包括结晶化、有序化等），阐明二维石墨炔的化学结构、电子结构和聚集态结构对其性能的影响，揭示二维石墨炔及其聚集态的形成机理、生长机制和动力学过程。

石墨炔的功能化

发展重复性好、可大尺寸组装高有序、高取向石墨炔薄膜和聚集态结构的新技术和新方法，研究二维石墨炔小尺寸、不同维数的新效应，探索石墨炔新应用；发展石墨炔基复合材料，研究石墨炔基复合材料表面和界面微结构，实现对其结构和功能的调控。

三、申请注意事项

（1）申请书的附注说明选择“二维碳石墨炔可控制备与性质”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。

（2）申请人申请的直接费用预算不得超过 1700 万元／项（含 1700 万元／项）。（3）本项目由化学科学部负责受理。

高性能构件材料 - 结构一体化设计与制造

高性能构件多服役于苛刻环境，一般具有超强承载、极端耐热、超高精度、超轻量化和高可靠性等特性，是高超飞行器、运载火箭、轨道空间站和核聚变装置等重大装备的核心组成部分。受材料、结构和工艺等多重因素的耦合影响，高性能构件设计与制造目前存在以下三方面问题：一是由于材料分布和多尺度结构特征对构件性能的耦合影响规律复杂，导致构件材料与结构匹配的性能设计困难；二是由于传统设计方法和制造工艺的约束，导致复杂构件整体制造困难；三是由于缺乏构件精确成形调控方法，需反复试错，造成高性能目标控制困难。

材料 - 结构一体化设计与制造是解决上述问题的有效途径。通过材料与结构的匹配优化设计，从宏微多尺度发掘材料与结构潜力，突破现有设计极限；采用增／减／等材复合制造，探索复杂构件整体制造新方法；强化梯度材料组织与多尺度结构的形性协调，实现构件性能的精确调控。开展相关领域基础研究可促进材料、力学、信息与机械学科交叉，发展和丰富材料结构一体化设计与制造内涵，并为航空航天等领域国家重大装备需求提供基础理论保障。

一、科学目标

以航空航天典型高性能复杂构件为研究载体，探明多尺度结构与构件性能的映射规律，揭示材料组织演化与结构变形的交互作用机制，探索材料结构一体化复合制造原理，形成材料结构一体化设计与制造基础理论，实现高性能复杂结构的整体制造。

二、研究内容

材料 - 结构多尺度建模与一体化设计

研究苛刻服役环境下高性能构件宏微多尺度性能表征建模及材料结构与性能的映射规律，建立宏微结构构型与材料分布的跨尺度拓扑优化设计新方法。

多材料结构逐点／逐域控制的增材制造

研究成形过程熔池的表／界面行为和多材料、多尺度结构的界面问题，揭示界面应力的局部能场调控机理，实现材料结构的形性协调。

异质材料构件的界面行为与结构精确制造研究异质材料叠层制造中宏细观界面特征形成和几何误差传递规律，探索复合制造过程的调控策略，实现高性能构件几何特征与性能的同步精确制造。

材料组织演化与结构变形的精确调控

研究高性能构件材料组织演化与结构变形的耦合机理，揭示外加能场对构件材料组织和变形的影响规律，实现多场耦合作用下结构变形协调与性能的精确调控。

高性能构件整体制造新原理与新装备

基于材料 - 结构一体化设计与制造新方法，探索与验证典型构件整体制造新原理、新工艺与新装备。

三、申请注意事项

（1）申请书的附注说明选择“高性能构件材料 - 结构一体化设计与制造”，申请代码 1 选择 E0508（以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理）。

（2）申请人申请的直接费用预算不得超过 1500 万元／项（含 1500 万元／项）。

（3）本项目由工程与材料科学部负责受理。