体细胞中过表达特定转录因子,如Oct4 (O)、Sox2 (S)、Klf4 (K)及c-Myc (M)等,可被诱导为具有多能性的细胞,即诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)。iPSCs诱导技术的成功,是干细胞领域的重大突破,它可以使多能性干细胞的获得不依赖于卵子和胚胎,从而避免伦理问题,因此, iPSCs在人类医学上具有很大的应用潜力。然而,随着研究的不断深入,科学家发现iPSCs不同细胞系存在质量上的差异,而且其分子机制尚不清楚。针对这一问题,我们选择不同质量(具有生殖系嵌合能力的细胞定义为高质量细胞,不能形成嵌合体的细胞定义为低质量细胞)的iPSCs细胞系及胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)系,利用芯片技术检测这些细胞内mRNA的表达谱,选择可能与iPSCs质量或重编程效率相关的基因,作为候选基因。进一步将这些基因分别与O、s、K这三个转录因子构成四因子组合来诱导小鼠胎儿成纤维细胞(mouse embryonic fibroblast, MEF)形成iPSCs,统计其诱导效率,选择其中能提高重编程效率的基因进行深入机制研究。结果显示,Rab32可以促进OG2(内源性Oct4启动子驱动GFP表达)小鼠胎儿成纤维细胞的重编程效率；进一步利用可诱导系统进行验证,即在TF4 (OSKM可在Dox存在条件下可诱导表达)小鼠胎儿成纤维细胞上过表达Rab32同样可以提高重编程效率,而敲降Rab32会降低重编程效率。用OSKR (O、S、K及Rab32)四因子诱导得到的iPSCs表达ESCs特有的多能性标记基因及主要的核心转录因子,在体内外能分化成三胚层的各种类型细胞,且能得到嵌合体小鼠。进一步机制研究发现,在小鼠胎儿成纤维细胞中过表达Rab32会增加细胞内的自噬体及脂滴的数量。因此,本人重点研究了Rab32在重编程过程中调控自噬和脂类代谢的机制研究,首先,建立了一个特异性检测体系,该体系可以检测重编程过程中形态发生改变的细胞中细胞器的形态变化；其次,用该体系检测OSK、OSKR和OSKM (O、S、K及c-Myc)诱导重编程过程中变形细胞内自噬体及脂滴的变化；最后,检测调控自噬及脂类代谢相关基因的表达情况。实验结果显示,重编程早、中期需要消耗大量的脂滴以供重编程需要；而Rab32可以提高重编程早、中期脂类的合成；而且,Rab32还可以促进重编程中期自噬体的形成。在重编程过程中加入自噬和脂类合成抑制剂(分别为SP600125和TOFA)均会抑制iPSCs的形成,但是Rab32仅能缓解TOFA造成的抑制作用。这说明脂类代谢在重编程过程中具有重要作用,Rab32可以通过调控脂类代谢,从而提高细胞重编程的效率。另外,重编程过程中,多能性基因逐步表达,并建立相互调控网络,从而形成稳定的iPSCs细胞系。继续检测重编程过程中多能性基因表达的变化,结果显示Rab32在重编程过程中可以上调c-Myc、Tbx3、Klf2、Nr5a2等维持ESCs多能性的关键基因。在过表达Rab32的ESCs中c-Myc、Tbx3、Klf2及Nr5a2同样会上调,这进一步解释了Rab32促进重编程的机制。综上所述,本研究验证了重编程过程中,自噬及脂类代谢都具有非常重要的作用,而Rab32可以通过调控脂类代谢及多能性基因的表达来提高重编程的效率。