在1999年至2003年间，他提出了通过转入外源性因子使体细胞重编程爲干细胞的猜想，并与博士后高桥和利开始了相关的研究。2003年，山中伸弥得到了大坂大学教授岸本忠三的支持，获得5年3亿日圆的经费支持。同年，山中伸弥升爲正教授。2004年，山中伸弥转任京都大学教授。山中伸弥团队最初选择了24个候选基因，并制备了分别含有这24个候选基因的慢病毒载体。最初，山中伸弥的团队同时将这24种慢病毒载体转入小鼠的成纤维细胞中，发现有部分细胞回到了与胚胎干细胞类似的状态，并形成了细胞集落。在经过几次重复实验确认结果的