对于许多遗传性的疾病，获取病人的体细胞将其重编程为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell，iPS)，然后将诱导多能干细胞中的致病基因修复，再将修复好的诱导多能干细胞分化为功能细胞后移植到病人体内是一种非常有前景的治疗策略。基因修复是其中比较关键的一步，传统的基因修复效率非常低，明显阻碍了诱导多能干细胞技术的进一步应用。另外，体细胞重编程过程和基因修复过程是否会造成基因组的改变也是将该技术推向临床前必须要解决的问题。本论文中，我们以β-地中海贫血病为模型，首先获取了两位不同重型β-地中海贫血病人的羊水细胞，然后利用非整合性episome质粒这种比较安全的诱导方法将其重编程为诱导多能干细胞。为了提高基因修复的效率，我们利用新一代基因操作工具锌指核酸酶(zinc finger nuclease，ZFN)和转录激活样效应核酸酶（transcription activator like effector nuclease，TALEN）对诱导多能干细胞中的致病基因进行修复，另外为了揭示重编程过程和基因修复过程是否会对基因组造成改变我们利用比较基因组杂交技术和外显子测序技术对转录因子介导的重编程过程和锌指核酸酶介导的基因修复过程中的基因组变化进行检测。我们的研究结果显示，相对于传统的基因修复方法，锌指核酸酶和转录激活样效应核酸酶都可以明显提高在诱导多能干细胞中进行基因修复的效率。基因组杂交和外显子测序的结果表明转录因子介导的重编程和锌指核酸酶介导的基因修复都会造成基因组的改变，包括拷贝数目变化（copy number variations，CNVs），碱基插入和缺失(insertions and deletions，Indels)，单核苷酸变化(single nucleotide variations，SNVs)。其中重编程过程产生了7个CNVs、5个Indels和64个SNVs，基因修复过程产生了1个CNV、19个Indels和340个SNVs。所以，为了更安全的将诱导多能干细胞结合核酸酶介导的基因修复技术用于疾病临床治疗中，我们需要检测重编程过程和核酸酶介导的基因修复过程中细胞基因组在CNVs、Indels和SNVs水平发生的变化，并进一步分析这些变化对细胞正常生物学功能的影响，筛选基因组损伤最少的细胞。