在很長的一段時間，科學家們都認為一旦細胞發生分化，它就永遠無法恢復其全能性。他們猜想必定是由于大量基因以細胞類型特異性的方式開啟和關閉，由此決定了干細胞的特性。直至2006年，來自日本京都大學的高橋和敏(Kazutoshi Takahashi)和山中伸彌（Shinya Yamanaka）證明情況并非如此。他們將小鼠皮膚細胞——具體地說，是成纖維細胞——轉變為了干細胞。這就是第一批的誘導多能干細胞(iPS)。

如何能夠重編程細胞的發育？研究人員認為如果他們能夠驅動細胞開啟那些干細胞中的活性基因，關閉其他的基因，就能將細胞轉變為干細胞。因此他們需要知道哪些基因對干細胞表型至關重要。什么樣的基因使得它們成為了干細胞？

科學家們選擇了他們認為有可能對干細胞多能性起促進作用的24個基因。他們在小鼠成纖維細胞中以大量不同組合的方式來開啟這些基因。最后，他們發現四種轉錄因子編碼基因的組合能夠將成纖維細胞轉變為iPS細胞。這四種基因是Oct3/4, Sox2, c-Myc和 Klf4。

然而，山中伸彌和他的同事們仍需要證明他們的iPS細胞具有全能性，這意味著這些iPS細胞能夠以胚胎干細胞的作用方式形成完整的動物。他們將一些iPS細胞注入到一個發育的小鼠胚胎中，證實這些iPS衍生細胞形成了小鼠身體的一部分。另外兩個研究小組在同一周內也發布了類似的研究結果。

iPS研究競賽仍在進行中，盡管是山中伸彌開啟了比賽的序幕，然而很快一大群的科學家便趕上了山中伸彌研究小組的步伐。現在多名研究人員成功將細胞重編程生成了他們自己的iPS細胞。哈佛大學和其他一些大學現在建立了專門致力于iPS研究的中心部門。iPS細胞的一個重要的優點在于它們無需捐贈胚胎。

當幾個研究小組在同時探索相同的問題時，科學進程通常會加速。壓力驅使他們必須率先發現并發布重要的研究成果，這種動機也會推動干細胞研究領域的發展。不同的研究小組相互印證彼此的研究結果，構建起得到廣泛支持的理論，迅速揭露不正確的假說。

下一個急迫的問題就是能否用人類的組織生成iPS細胞。2007年，3篇研究論文連續快速發表，報告生成了人類iPS細胞。山中伸彌和另一個研究小組沿用了原來的誘導方案，而由Thomson領導的第三個研究小組則采用了不同的技術。

之后的研究進展飛速。科學家們用了不到6個月的時間即修改了小鼠的iPS方案，將其運用到人類細胞。與之相比較，科學家們從第一次獲得小鼠胚胎干細胞到1998年Thomson第一次獲得人類胚胎干細胞，經歷了長長的17年。

研究人員既然知道了如何生成人類iPS細胞，接下來他們就想知道如何改良這一過程。一些方法有可能會對接受干細胞治療的患者產生危害。兩個主要關注的問題就是基因的致癌性，以及介導這些基因的病毒載體的應用。山中伸彌和其他研究小組利用生成iPS細胞的一個基因c-Myc就是一種致癌基因。iPS細胞生成的，體內具有高水平c-Myc蛋白的小鼠頻繁地形成了腫瘤，部分原因可能就是c-Myc不僅能促使生成干細胞，也能促成癌性生長。因為干細胞和癌細胞具有相似性，干細胞癌變的可能性成為了科學家們關注的焦點。

2008年，山中伸彌和同事宣布他們已經設法從方案中剔除了c-Myc。在一系列實驗中，他們發現c-Myc并非是生成iPS的必要條件，而不過是加速了這一進程，因此除去c-Myc他們的技術也還是能發揮作用。

包括Thomson研究團體在內開發的一些早期iPS技術主要依靠病毒載體將新構建的DNA介導到人體細胞中。這些病毒是否存在負效應，激活癌細胞或引起其他一些不良的基因表達？一些研究小組通過開發非病毒技術來繞開這一問題。例如2008年，京都大學的研究人員證實他們能夠借助質粒而非病毒介導干細胞基因。

然而與病毒相似，質粒也可能插入到基因組的錯誤位置，意外激活癌細胞。為了避免這種風險，研究人員隨后創造了另外一種傳遞干細胞基因的方法。他們首先利用非整合載體或質粒將干細胞基因導入到細胞，一旦細胞轉變為多能性細胞就將這些載體或質粒清除。這一改變減少了插入核酸或質粒造成的風險。

拋棄基因插入技術，依賴于生長培養基中的化學因子改變細胞自身基因組轉錄來驅動細胞向多能狀態轉變，或許更加理想。現在，研究人員還在致力于小鼠實驗，設法利用化學信號來代替轉錄因子正常激活的信號。令人驚訝的是，他們找到了一些方法來替代其他的轉錄因子，唯獨除了轉錄因子Oct3/4。