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体细胞重编程是指分化的体细胞在特定的条件下被逆转后恢复到多能性或全能性状态，或者形成多能干细胞系、或者形成早期胚胎然后发育成一个新的个体的过程。诱导体细胞重编程的方法有许多，如核移植(nuclear transfer，NT)、细胞融合、细胞培养和通过导入特定因子获得诱导多能干细胞(inducedpluripotent stem cells，iPSCs)的方法等。其中核移植和诱导多能干细胞技术是到目前为止诱导体细胞为多能干细胞最为完全、最具有运用于临床再生医学潜能的方法。然而，它们的效率都很低，机制也不清楚。如何将两个方法结合在一起，提高重编程的效率，揭示重编程的机制，进而促进其在病人特异性治疗中的应用将是我们工作努力的方向。 首先，为了系统地比较不同重编程方法对重编程产物质量的影响，我们建立了可二次诱导获得iPSCs的小鼠胎儿成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts，MEF)。以此细胞作为供体，我们通过添加dox诱导获得了iPSCs，通过核移植技术获得了核移植胚胎干细胞(nuclear transfer embryonic stem cells，ntESCs)，并以iPSCs作为供体进行核移植获得了核移植胚胎干细胞(iPSC-nt-ESCs)。为了比较这三种遗传背景完全相同的多能干细胞的体内发育能力，我们将它们注射到四倍体和两倍体囊胚中，发现ntESCs的发育潜能最好，iPSCs次之，而对iPSCs进行二次重编程获得的iPSC-nt-ESCs的发育潜能变得更差。基因表达谱芯片聚类分析证实，ntESCs与正常的ESCs聚在一起，然后与iPSCs聚集，最后聚集的是iPSC-nt-ESCs。全基因组甲基化技术揭示，iPSC-nt-ESCs相比较ntESCs和iPSCs表现为显著的广谱低甲基化趋势，并且iPSCs和iPSC-nt-ESCs在多个印记基因位点上的甲基化水平相比较ntESCs显著低甲基化，暗示了iPSCs造成的表观遗传错误与印记基因的异常表达紧密相关，并且iPSCs造成的广泛的表观遗传错误是连核移植都不能逆转的。这些结果显示通过核移植能够获得体内发育能力最好的多能干细胞，而通过iPS技术获得的多能干细胞存在表观遗传错误和印记基因的异常，这些异常不能通过核移植得到恢复。 以上的工作显示，核移植本身具有比iPS技术更强的重编程能力，暗示介导核移植重编程的卵胞质因子或早期胚胎发育中的关键因子可能对多能干细胞的质量产生重要影响。为此，我们筛选了一批母源因子或早期胚胎发育相关的重要因子，检测其在iPS细胞形成过程中的作用，发现了仅在合子基因组激活期(zygotic genome activation stage，ZGA)和ES细胞里高表达的Zscan4能显著提高iPS细胞的诱导效率。加入Zscan4诱导获得的iPS细胞系的端粒比正常的iPS细胞系长，并且在感染外源基因病毒后的第三天细胞端粒长度已被增长。而Zscan4快速增长端粒的机制是主要是通过端粒姐妹染色体互换(telomere sister-chromatidexchange，T-SCE)的同源重组方式来进行，而非端粒酶依赖的方式。并且Zscan4。能帮助基因组稳定，降低DNA损伤反应，使p53和p21蛋白水平下调。最重要的是，我们还发现了Zscan4能改善iPS细胞的质量，提高了由四倍体补偿实验获得来自iPS细胞的小鼠效率。我们的结果表明Zscan4通过增长端粒长度和促进基因组稳定来提高iPS细胞的诱导效率，并获得了高质量的iPS细胞。