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胚胎干细胞(Embryonic Stem Cells,ESC)来源于胚胎囊胚期内细胞团,具有自我更新和多向分化能力,在再生医学领域有广泛的应用前景。但胚胎干细胞的获取需要破坏胚胎,存在伦理问题,且应用时存在免疫排斥问题,这两个问题限制了胚胎干细胞的应用。2006年,Yamanaka等利用逆转录病毒介导Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc 4个多能性相关的转录因子(OKSM)表达,成功将体细胞重编程,获得了诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)。诱导性多能干细胞避免了伦理问题和免疫排斥问题,在再生医学领域的应用前景令人瞩目。但iPS技术一直受困于重编程方法的安全隐患和低效率两大难题,不能真正用于临床治疗。应用小分子化合物促进重编程则是解决以上难题的可能途径。小分子化合物不仅能提高重编程的效率或替代某些转录因子,还能帮助我们探究重编程的机制。2013年,化合物诱导性多能干细胞(chemical induced pluripotent stem cells,CiPSC)的成功,解决了iPS的安全性问题,小分子化合物也成为iPS研究的热点。本论文的研究目标是发现能促进重编程的小分子化合物,并通过探究其作用机制来研究重编程机制,为iPS最终走向再生医学应用做出贡献。应用本课题组建立的促进四因子诱导iPS化合物筛选体系,我们在化合物库中筛选到常用的生物试剂5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)。在Oct4,Sox2,klf4,c-Myc四因子诱导条件下,BrdU能显著提高iPS诱导效率,加快重编程的进程,且加入BrdU得到的iPS与胚胎干细胞的特性高度相似。BrdU还能够提高Oct4,Sox2和klf4三因子和Oct4,klf4两因子的诱导效率。进一步研究发现,BrdU能代替Oct4,与Sox2,klf4和c-Myc诱导重编程,并成功得到了SKM-iPS细胞系。在CiPS诱导实验中,BrdU在与已报到的化合物组合时,分别能够提高7个化合物VC6PFZT和4个化合物组合C6FZ的诱导效率,得到多能性与胚胎干细胞接近的CiPS。我们还发现了新的化合物组合:BrdU与C6F(CHIR99021,6616452,Forskolin)可诱导CiPS,且得到的CiPS与与胚胎干细胞的形态和功能十分接近。在机制研究中我们发现BrdU可能通过降低基因组整体的甲基化水平来推动重编程。本论文的研究为安全、高效的获得iPS提供了新的途径,为研究全化合物诱导人类iPS提供了重要的候选化合物和组合,为iPS早日应用于人类临床治疗做出了贡献。