小分子的分化诱导作用

干细胞在体外的扩增和分化通常需要额外的生长因子和信号分子。研究证明，小分子可以选择性地激活或抑制特定的发育信号通路，因此它们可以替代昂贵的生长因子来诱导多能干细胞分化成特定类型的细胞。例如，抗坏血酸可以有效增强胚胎干细胞分化为心肌细胞，间充质干细胞（MSCs）在地塞米松、β甘油磷酸钠和维生素C的共同作用下可以分化成成骨细胞。 与传统技术体系相比，小分子诱导的干细胞分化技术更安全、更简单，更易于规范和调控。

使用小分子重编程

将终末分化的成体细胞逆转为多能细胞甚至全能细胞的方法称为体细胞重编程或只是重编程。2006年，Shinya Yamanaka证明，通过将四种因子（Oct3 / 4，Sox2，c-Myc和Klf4）引入小鼠成纤维细胞可以获得诱导多能干细胞（iPSC）。虽然这项技术推动干细胞研究进入了一个新的时代，但它仍然存在潜在的风险，如致瘤性。2013年，邓洪奎证实，使用七种小分子的组合可以诱导小鼠体细胞重编程为多能干细胞，也称为化学诱导多能干细胞（CiPSCs）。

使用小分子进行转分化

转分化，也称为谱系重编程，是一个成熟的体细胞转化为另一个成熟的体细胞而不经历中间多能状态或祖细胞类型的过程。这项技术为疾病建模和分子替代疗法的开发带来了全新的思路。例如，在2015年，谢欣的小组使用六种小分子的组合在体外成功地将小鼠尾尖成纤维细胞转分化为心肌细胞。这些化学诱导的心肌样细胞（CiCMs）可以有节奏地自动收缩，表达心脏特异性基因，并具有与心肌细胞相似的电生理特征。