這位失敗的骨科醫生最後被加州Gladstone Institute的Thomas Innerarity納入門下（圖壹）。Thomas實驗室研究的是血脂調節，跟Shinya博士期間的工作有點關系。Shinya的新課題是研究ApoB mRNA的編輯蛋白ApoBEC1。
ApoB是低密度脂蛋白的主要構成成分。ApoB mRNA可以被編輯酶ApoBEC1脫氨提前終止翻譯，形成兩種不同大小的蛋白：全長的ApoB100和大約壹半長的ApoB48。經過編輯的ApoB48在血漿中會被迅速清除。Thomas預測，如果在肝臟中過表達ApoBEC1，那麽血脂就可能降低；如果這個模型可行的話，也許未來通過基因療法可以幫助壹些肥胖病人降低血脂。
Shinya壹周七天地勤奮工作，花了六個月做成了轉基因鼠。有壹天早上，幫他維護小鼠的技術員告訴他：Shinya，妳的許多小鼠都懷孕了，可是小鼠是公的。Shinya說妳不是跟我開玩笑吧。他到老鼠房壹看，果真有很多公鼠看起來懷孕了。他殺了其中幾只，發現原來是小鼠得了肝癌，肝臟腫大撐大了肚皮。
ApoBEC1過表達後低密度脂蛋白是降低了，但是高密度脂蛋白卻升高了，同時還得了肝癌，這買賣不合算啊。Shinya在壹次講座中總結了其中的經驗教訓：其壹，科學是不可預測的；其二，不要嘗試在病人身上做新基因的治療；其三，也許最重要的是，不要相信導師的假說。
Thomas對結果不能符合預期很失望，但是這個預想之外的結果卻引起了Shinya的好奇：究竟是什麽機理使小鼠得腫瘤的呢？好在Thomas足夠開明，他允許Shinya偏離實驗室的主要方向，繼續探索ApoBEC1的致癌機理。可以想見，ApoBEC1過表達以後也可能會編輯ApoB之外的其它mRNA，找到這些mRNA也許可以解釋ApoBEC1為什麽能致癌。
由於已知ApoBEC1需識別底物mRNA的特異序列才能編輯，Shinya據此設計引物擴增，找到了ApoBEC1的壹個新底物-抑制蛋白翻譯的基因Nat1。ApoBEC1過表達後，Nat1蛋白消失。從邏輯上講，如果編輯Nat1是導致ApoBEC1致癌的重要分子，那麽Nat1敲除的小鼠也會長癌。
基因敲除比起轉基因要更加復雜，需要把構建的質粒原位整合到體外培養的胚胎幹細胞中。基因敲除技術不就是Shinya博士階段做夢都想學的技術嗎？於是Shinya找到所裏做基因敲除的專家，當時還是助理教授的Robert Farese，從他的助手Heather Myers那裏學了這項技術的每個細節，並成功地獲得了Nat1敲除的雜合鼠。Heather Myers是Shinya的終生好友；Shinya發現iPS以後，也公開表達了對Heather Myers的感激，因為是她告訴Shinya，胚胎幹細胞不僅僅是做敲除小鼠的手段，其本身也可以是非常有趣的研究對象。
在Shinya興致勃勃地繼續追問Nat1的功能時，他的妻子帶著女兒離開他回到了日本。半年後他決定中斷研究帶著三只珍貴的Nat1雜合鼠，也跟隨家人回國。
大阪的毛毛蟲階段-Nat1
憑借他在博士後期間發表的四篇高質量的壹作論文，1996 年Shinya在母校大阪市立大學找到了助理教授的職位，繼續他的Nat1研究。
再壹次地與預測出現偏差：Nat1敲除後，純合子小鼠在胚胎發育早期就死了，根本無法觀察到成鼠是否得腫瘤。Shinya進壹步研究發現，敲除Nat1的胚胎幹細胞在體外根本不能像正常幹細胞壹樣分化。此時他想起了Heather Myers的話：胚胎幹細胞不僅是研究的工具，它本身也可以是非常有趣的研究對象。他的關註點開始轉移到胚胎幹細胞上來。
在剛回大阪的頭幾年，Shinya由於剛起步，只能得到少量的研究資助，他不得不自己壹個人養幾百只小鼠，日子過得非常艱苦。同時大阪市立大學醫學院的基礎研究很薄弱，周圍的人不理解Shinya研究Nat1在胚胎幹細胞中的功能有什麽意義，總是勸說Shinya做壹些更靠近醫藥臨床方面的研究。而Nat1的研究論文提交給雜誌後壹直被拒稿。種種壓力與不得誌，Shinya因之得了壹種病叫PAD（Post America Depression，離開美國後的抑郁癥；自創的玩笑話），幾乎要放棄科研回國做骨科醫生。
在他最低谷的時候，有兩件事情把他從PAD中挽救了回來。其壹是James Thomson（俞君英的導師，2007年幾乎與Shinya同時宣布做出了人的iPS） 在1998年宣布從人的囊胚中采集並建立了胚胎幹細胞系：這些幹細胞在體外培養幾個月後還可以分化成不同胚層的細胞，比如腸上皮細胞，軟骨細胞，神經上皮細胞等。這給了Shinya巨大的鼓舞，他開始更加堅信胚胎幹細胞研究是有意義的，將來必然有壹天會用於臨床。第二件事是條件更加優越的奈良先端科學技術研究生院看上了他的特長，招聘他去建立壹個做基因敲除小鼠的facility，並給他提供了副教授的職位。
奈良的成蛹階段-Fbx15
千辛萬苦脫了幾層皮後，Shinya終於擁有了自己獨立的實驗室。第壹次可以招幫手，好爽啊。但是問題又來了：研究生的生源是有限的，學生會傾向於選擇資歷更老條件更好的實驗室，而不壹定會選擇剛起步的實驗室；妳想招但人家不來啊。為了吸引學生到他實驗室，Shinya冥思苦想了好壹陣，提出了壹個雄心勃勃的計劃，聲稱實驗室的遠景目標是研究怎麽從終末分化的成體細胞變回多能的幹細胞。
當時科學界的主流是研究怎麽把胚胎多能幹細胞分化成各種不同組織的細胞，以期用這些分化的功能細胞取代受損的或者有疾病的組織細胞。Shinya認為自己的實驗室沒有實力跟這些大牛競爭，那不如反其道而行之，研究怎麽從分化的細胞逆轉為多能幹細胞。
當時科學界的主流觀點認為，哺乳動物胚胎發育過程中的細胞分化是單向的，就像是時間不可逆轉。這個觀點也並非沒有破綻，比如植物組織就具有多能性，壹些植物的莖插入土壤會重新長出壹棵植株，也即已經分化的莖細胞可以改變命運分化出新的根莖葉細胞。而早在1962年，也即Shinya出生的那壹年，英國的John Gurdon爵士（與Shinya***享諾貝爾獎）報道了他的驚人發現：把蝌蚪的腸細胞核移植到去核的蛙卵中，新細胞可以發育成蝌蚪。如果把雜合細胞發育到囊胚期，用囊胚期的細胞核再做壹次核移植，那麽就可以發育出可生育傳代的成蛙。進壹步地，為了說服人們接受終末分化的細胞核也具有多能性，他把成蛙不同組織的細胞進行體外培養，發現核移植後來源不同的雜合細胞都可以發育到蝌蚪階段。1997年，Ian Wilmut和Keith Campbell基於同樣的原理，把羊的乳腺細胞核移植到去核的羊卵中，成功地培育出了克隆羊多莉。2001年，科學家發現，通過與 幹細胞融合，胸腺細胞核獲得了很大程度的重編程。
Shinya計劃的第壹步是找到盡可能多的，類似於Nat1參與維持幹細胞功能的因子（維持因子的意思是這些因子是胚胎幹細胞在體外培養維持多能性所必需的）。他大膽推測，如果過表達這些維持因子也許可以讓終末分化的細胞變回多能幹細胞。壹旦成功，誘導的多能幹細胞會有著胚胎幹細胞所不具備的優勢：它不僅可以繞開胚胎幹細胞引起的倫理問題，病人本身的誘導幹細胞改造後重新植入病人時，由於是自身的細胞，將不會有免疫排斥的難題。
在這個遠大前景的感召下，Shinya果然“忽悠”了三個學生加入他實驗室。很快地，他們鑒定出壹系列的在胚胎幹細胞特異表達的基因。其中壹個基因就是Fbx15。Shinya的學生Yoshimi Tokuzawa發現Fbx15除了特異表達於胚胎幹細胞外，它還能被另外兩個胚胎幹細胞維持因子Oct3/4和Sox2直接調控。Shinya跟Yoshimi說：Fbx15應該參與維持幹細胞多能性和胚胎的發育，我猜妳沒有辦法得到Fbx15敲除的純合鼠。Yoshimi構建質粒做了基因敲除小鼠，把染色體上的Fbx15基因通過同源重組替換成抗G418藥物的基因neo。
復雜的生命又壹次愚弄了Shinya：Fbx15敲除的純合鼠活得很健康，沒有顯見的表型。Shinya又挑戰他的學生說：好吧，Fbx15也許不是小鼠胚胎發育所必需的，但是它應該是維持體外胚胎幹細胞所必需的，我打賭妳沒有辦法在胚胎幹細胞中徹底敲除這個基因。勤快的Yoshimi於是用較高濃度的G418從幹細胞中篩到了純合的敲除株，還是活得好好的，沒有表型。Shinya後來在回憶的時候打趣到：小鼠很happy，細胞也很happy，唯壹不happy的就是可憐的學生Yoshimi了。
但是花這麽多精力做的敲除小鼠不能就這麽算了吧。Shinya又壹次開動腦筋，想要廢物利用。他發現由於Fbx15只在胚胎幹細胞表達，Fbx15 promoter操控的抗藥基因neo在成體的成纖維細胞裏不表達，所以細胞對藥物 G418敏感；而敲除鼠裏得到的胚胎幹細胞卻可以在很高濃度的 G418中生長。如果終末分化的成纖維細胞能誘導成胚胎幹細胞，那麽它就會產生對 G418的 抗藥性。即便成纖維細胞只是獲得了部分胚胎幹細胞的特性，那麽它也應該能抗低濃度的 G418 （圖二）。Fbx15敲除鼠實際上提供了很好的篩選誘導幹細胞的系統！ 憑借他鑒定胚胎幹細胞維持因子的出色工作，2004年Shinya在名氣更大的京都大學找到新的職位。除了Fbx15敲除鼠的篩選系統，Shinya還積累了他鑒定的加上文獻報道的24個維持因子。Shinya躍躍欲試，他準備破殼而出，拍翅成蝶了！
Shinya的另壹位學生Kazutoshi Takahashi此前已經發表了壹篇關於幹細胞致癌性的Nature文章。Shinya決意讓他來承擔最大膽的課題-逆分化成體細胞，因為他知道，有壹篇Nature文章保底，即便接下來的幾年壹無所獲，他的學生也能承受得了。
即便有很好的篩選系統，這個課題在當初看來也是非常冒險甚至是不可行的。當時的人們普遍認為成體細胞失去了多能性，也許成體細胞本身就是不可逆轉的，妳做什麽也沒有用。即便通過轉核技術實現了成體細胞核命運的逆轉，那也只是細胞核，不是整個細胞。胚胎細胞和成體細胞的染色體是壹樣的，細胞核具有全能性，尚可理解。而且要實現細胞核的逆轉還需要轉到卵細胞，讓卵細胞質幫助它重編程，而卵細胞質中的蛋白不計其數。如果要實現整個細胞命運的逆轉需要讓細胞質中所有的蛋白重新洗牌。即便細胞可以重新編程，那也應該是很多蛋白***同參與的。Shinya當年在手上的僅僅是24個因子。也許有另外幾百幾千種因子被遺漏，缺少其中壹種都無法實現重編程。用這24個因子異想天開要實現細胞重編程，根據已有的知識從邏輯上講可能性幾乎為零。
Kazutoshi這個楞頭青不管這些，他給成纖維細胞壹壹感染過表達這些因子的病毒，結果當然沒有篩選到任何抗 G418的細胞。Shinya知道如何保持學生的鬥誌，他故作鎮定地說：妳看，這說明我們的篩選系統很好啊，沒有出現任何假陽性。
在試了壹遍無果後，Kazutoshi大膽提出想把24個病毒混合起來同時感染細胞。Shinya覺得這是很愚蠢的想法：沒人這麽幹過啊同學，不過死馬當作活馬醫，妳不嫌累的話就去試吧。
等了幾天，奇跡竟然發生了。培養板上稀稀疏疏地竟然出現了十幾個抗 G418的細胞克隆！壹個劃時代的發現誕生了。
關鍵實驗取得突破以後，其後的事情就按部就班了。Kazutoshi每次去掉壹個病毒，把剩下的23個病毒混合感染成體細胞，看能長多少克隆，以此來鑒別出哪壹些因子是誘導幹細胞所必需的。最後他鑒定出了四個明星因子：Oct3/4, Sox2, c-Myc,和 Klf4。這四個因子在成纖維細胞中過表達，就足以把它逆轉為多能幹細胞！
那抗 G418的細胞克隆就壹定是多能幹細胞嗎？他們通過壹系列的指標，比如基因表達譜，分化潛能等，發現這些細胞在相當大的程度上與胚胎幹細胞相似。
2006年Shinya報道了小鼠誘導幹細胞，引起科學界轟動[13]；2007年，他在人的細胞中同樣實現了細胞命運的逆轉，科學界沸騰了[14]。 回過頭來，種種不可能，Shinya怎麽就幸運地成功了呢？通過更多的研究，我們知道，幹細胞特性的維持是由壹個基因網絡來***同作用的，通過上調某些關鍵基因就可以重建這個網絡，逆轉細胞的命運；山中伸彌最後鑒定的四個因子也不是必須的，用24個因子以外的其它因子進行組合可以達到同樣的目的。這好比是壹張大網，妳只要能撐起其中的幾個支點，就可以把整張網撐起來。
iPS的發現有著不同尋常的意義。首先，它更新了人們的觀念，從此之後人們不再認為細胞的命運不可逆轉，不單可以逆轉，細胞其實還可以實現不同組織間的轉分化（Transdifferentiation）。其次，iPS細胞繞過了胚胎幹細胞的倫理困境，很多實驗室都可以重復這個簡單的實驗得到iPS，開展多能幹細胞的研究。其三，iPS細胞具有很多胚胎幹細胞所沒有的優勢：來自於病人自身的iPS細胞體外操作後重新植入病人體內，免疫反應將大大減少；如果將病人的體細胞逆轉為ips細胞，在體外分化觀察在這個過程中出現的問題，就可以實現在培養皿裏某種程度上模擬疾病的發生；疾病特異的iPS在體外擴增和分化以後，還可以用於篩選治療該疾病的藥物，或者對藥物的毒性進行檢測。
但是這僅僅是新的開始，生命科學如此復雜和不可預測，要把這些願景變成現實，讓iPS真正造福人類，這其中還有重重的困難。Shinya Yamanka，這位科學的寵兒，懷著最初幫助更多病人的理想，無畏地踏上了新的征程。