诱导性多能干细胞(iPS细胞)可以通过在成体细胞内转导入Oct4, Sox2, Klf4和c-Myc进行重编程得到。iPS细胞的出现使获得到病人自身的多能干细胞进行治疗具有了可实现性。尽管这是干细胞研究和治疗领域的一个重大突破,但是在实现iPS细胞的医疗应用之前,仍然有许多问题需要解决。这些问题包括iPS细胞诱导的低效率,基因组中的随机突变以及重编程因子的副作用。为了解决这些问题,我们需要解析重编程过程中的分子机制。然而目前对重编程因子引发的分子相互作用过程的了解仍然很少。阻碍这些分子机制解读的障碍是iPS细胞诱导过程的随机性造成的混杂细胞群落。在比较iPS细胞系和胚胎干细胞(ES细胞)系后,我们从一株异常的iPS细胞系中发现了一个中间相。根据这个结果我们提出了一个假设：在体细胞相和多能干细胞相之间还存在一个稳定的中间相,并且这个稳定相能够为分子机制分析提供单一细胞群落。在本文的第一部分,我们证明了重编程过程能够被二相法诱导同步化：开始的稳定中间相由Oct4, Klf4,和c-Myc转导得到,然后由Sox2的过表达得到最终的多能干细胞相。二相法诱导多能干细胞方法的建立使我们能够通过分析实时的基因表达谱鉴定出Sox2下游中重编程必须的基因。在比较了初始稳定中间相和终末多能干细胞相后,我们能够通过使用二相法证实由Sox2也下调的TGF-β信号通路对重编程过程必须的。这证明了我们通过该方法研究重编程过程中分子机制的可行性。综上所述,本文提出了一种新颖的解析iPS细胞诱导过程内在细节的方法。该方法在重编程机制研究领域中有重要作用,并且能为其它重编程机制的研究提供启发。