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干細胞是一種特殊的細胞，具有自我更新能力，能產生至少一個高度分化的子細胞。近年來，以干細胞技術為代表的再生醫學迅速崛起。隨著基礎醫學的發展，越來越多的生物活性小分子被證實具有調節干細胞命運的作用。由于具有高選擇性、良好的細胞滲透性和穩定的理化性質等優勢，小分子被應用于干細胞生物學領域，包括誘導分化、重編程和轉分化。
干細胞在體外的擴增和分化通常需要額外的生長因子和信號分子。研究證明，小分子可以選擇性地激活或抑制特定的發育信號通路，因此它們可以替代昂貴的生長因子來誘導多能干細胞分化成特定類型的細胞。例如，抗壞血酸可以有效增強胚胎干細胞分化為心肌細胞，間充質干細胞（MSCs）在地塞米松、β甘油磷酸鈉和維生素C的共同作用下可以分化成成骨細胞。 與傳統技術體系相比，小分子誘導的干細胞分化技術更安全、更簡單，更易于規范和調控。
將終末分化的成體細胞逆轉為多能細胞甚至全能細胞的方法稱為體細胞重編程或只是重編程。2006年，Shinya Yamanaka證明，通過將四種因子（Oct3 / 4，Sox2，c-Myc和Klf4）引入小鼠成纖維細胞可以獲得誘導多能干細胞（iPSC）。雖然這項技術推動干細胞研究進入了一個新的時代，但它仍然存在潛在的風險，如致瘤性。2013年，鄧洪奎證實，使用七種小分子的組合可以誘導小鼠體細胞重編程為多能干細胞，也稱為化學誘導多能干細胞（CiPSCs）。
轉分化，也稱為譜系重編程，是一個成熟的體細胞轉化為另一個成熟的體細胞而不經歷中間多能狀態或祖細胞類型的過程。這項技術為疾病建模和分子替代療法的開發帶來了全新的思路。例如，在2015年，謝欣的小組使用六種小分子的組合在體外成功地將小鼠尾尖成纖維細胞轉分化為心肌細胞。這些化學誘導的心肌樣細胞（CiCMs）可以有節奏地自動收縮，表達心臟特異性基因，并具有與心肌細胞相似的電生理特征。
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