利用不同外源诱导因子可以精确调控和决定细胞命运，这些与供体遗传背景完全相同的通过重编程手段获得的细胞在疾病发生机制研究、新型特效药物筛选和未来再生医学领域都将发挥重要作用。对于诱导型多能性干细胞而言，在实际应用前需要对这类细胞多能性等级和安全性方面进行全面评价。由于伦理问题，人类诱导型多能性干细胞不能进行体内功能的生物学检测，所以在分子水平寻找可以用于鉴定干细胞多能性等级的分子标识物非常关键。无论是胚胎干细胞还是诱导型多能性干细胞，在定向诱导分化为具有特定生物学功能的体细胞时都存在分化不完全现象，这些少数依然维持多能性的干细胞会在细胞移植治疗中增加肿瘤发生风险。诱导型多能性干细胞的建立以及成纤维细胞向成熟神经元的直接转分化成功预示着体细胞同样可以不经历多能性，从终末分化状态直接转变为神经干细胞样的成体干细胞。这些通过直接转分化获得的诱导型神经干细胞不但可以避免细胞移植治疗中肿瘤发生危险，还能够完全满足未来临床治疗神经退行性疾病的细胞数量与质量要求。　　为了寻找细胞命运调控过程中决定细胞多能性的关键因素，我们的研究以不同多能性等级的小鼠诱导型多能性干细胞为模型，结合大规模的四倍体补偿功能学鉴定实验数据，通过分子水平比较不同多能性等级的小鼠诱导型多能性干细胞，我们发现母源染色体Dlk1-Dio3印迹区microRNA的转录活性决定小鼠诱导型多能性干细胞多能性等级。随着体外传代培养，部分高代次的拥有四倍体补偿能力的小鼠诱导型多能性干细胞中母源染色体Dlkl-Dio3印迹区甲基化差异位点的DNA甲基化修饰比例升高，整个区域表现出沉默趋势。这一现象直接造成这些小鼠诱导型多能性干细胞丧失原有的四倍体补偿能力并揭示了不同的诱导型多能性干细胞系表现出的四倍体小鼠到期率差异的分子机制。在认真分析体细胞重编程机制后，我们在Oct4，Sox2，Klf4和c-Myc四个外源基因诱导基础上，发现ID1基因可以促进体细胞重编程，并且获得的诱导型多能性干细胞具有较高并且稳定的Dlk1-Dio3印迹区转录活性。这一结果对未来人类诱导型多能性干细胞的多能性获得及评价有现实的指导意义。　　在报道成功重编程小鼠睾丸支持细胞获得诱导型多能性干细胞之后，本论文又报道通过外源因子病毒载体导入方式，在特定诱导环境培养条件下，成功将中胚层来源的睾丸支持细胞直接转分化为外胚层来源的神经干细胞。这些诱导获得的神经干细胞表达与正常神经干细胞一样的分子标识；整个基因组的转录情况也与阳性对照高度相似。功能上，诱导型神经干细胞可以维持自我更新并分化成为各种有电生理功能的神经元；将这些诱导得到的细胞移植回小鼠脑部海马区的齿状回后，诱导型神经干细胞可以正常存活并与周围神经元形成突触连接。我们的实验数据说明通过在体细胞中过表达关键转录因子，可以改变细胞原有状态，在体外实现细胞命运的调控与重新决定，同时预示诱导型神经干细胞将会成为一种用于临床治疗神经退行性疾病和药物筛选的新细胞资源。　　本论文研究重点围绕小鼠细胞命运调控与决定展开，包括体细胞的去分化和转分化。我们认为小鼠母源染色体Dlk1-Dio3印迹区microRNA的活性状态决定去分化的iPS细胞多能性等级，即沉默、低表达和高表达分别对应诱导型多能性干细胞不具有四倍体补偿能力、四倍体补偿小鼠到期困难和可以高效获得四倍体补偿到期小鼠三种多能性等级；另外，本论文利用九个外源因子将中胚层来源的睾丸支持细胞，在不经历多能性状态的前提下，直接跨胚层转分化为外胚层来源的神经干细胞。这一研究在理论层面回答了经典发育生物学领域关于跨胚层转分化是否客观可行的科学问题，在实际应用方面对药物筛选和再生医学领域提供了新的细胞资源。