2009年以降，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)開(kāi)始在生命科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用急波。2017年以降从铲，高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組商業(yè)平臺(tái)帶單細(xì)胞技術(shù)飛入尋常百姓家。2019年以降幔崖，在同一細(xì)胞內(nèi)測(cè)量不同緯度（模態(tài)）數(shù)據(jù)的商業(yè)化技術(shù)面向科學(xué)家推出食店。
回顧這段歷史渣淤，我們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄組是打開(kāi)單細(xì)胞迷宮的鑰匙和主要推手。我們?cè)?jīng)相信的測(cè)序會(huì)成為生命科學(xué)研究的基本工具吉嫩，被基因組研究的需求基本實(shí)現(xiàn)〖廴希現(xiàn)在我們相信的單細(xì)胞技術(shù)會(huì)成為生命科學(xué)研究研究的基本工具，目前來(lái)看自娩，大概率會(huì)被單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組（scRNA）實(shí)現(xiàn)用踩。
為什么？
作為后基因組時(shí)代的主角忙迁，轉(zhuǎn)錄組（transcriptome）廣義上指某一生理?xiàng)l件下脐彩，細(xì)胞內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的集合，包括信使RNA姊扔、核糖體RNA惠奸、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA及非編碼RNA；狹義上指所有mRNA的集合恰梢。我們知道一個(gè)生命體內(nèi)所有的細(xì)胞幾乎有著相同的基因組：由一個(gè)受精卵發(fā)育而來(lái)佛南。在生命體發(fā)育的過(guò)程中，DNA的特定區(qū)域的穩(wěn)定表達(dá)形成不同的細(xì)胞類型嵌言。我們說(shuō)的細(xì)胞異質(zhì)性嗅回，就是有機(jī)體內(nèi)基因的差異表達(dá)。這一點(diǎn)很像人類社會(huì)的不同分工摧茴，我們說(shuō)職業(yè)沒(méi)有貴賤绵载，細(xì)胞也是一樣，他們只是在行使不同的社會(huì)角色苛白。
可以說(shuō)娃豹，轉(zhuǎn)錄組的差別是是細(xì)胞最獨(dú)特也最明顯的省份標(biāo)識(shí)。想想前單細(xì)胞時(shí)代购裙，我們只能在組織水平研究異質(zhì)性培愁，就是把很多細(xì)胞揉在一起測(cè)量一些指標(biāo)，把一個(gè)異質(zhì)性很強(qiáng)的群落強(qiáng)行當(dāng)做一個(gè)個(gè)體來(lái)研究缓窜。就像一個(gè)爪哇國(guó)的人來(lái)看病，而醫(yī)生所有的背景知識(shí)都是關(guān)于外國(guó)人的谍咆，這個(gè)外國(guó)人是很多國(guó)家人口的平均禾锤，極端的情況是，醫(yī)生的這個(gè)外國(guó)人集合還沒(méi)有爪哇國(guó)人摹察。這病怎么看恩掷？
當(dāng)然，2020年的今天很多單細(xì)胞的研究也在研究不同的組織供嚎。把整個(gè)身體的所有組織都測(cè)個(gè)序黄娘，知道每個(gè)組織特異（Tissue-specific）的細(xì)胞類型及其marker峭状。這類研究，我們稱為圖譜類研究逼争。研究異質(zhì)性大的組織优床，可以在圖譜中看到不同的組織或者細(xì)胞類型分散開(kāi)來(lái)。對(duì)一些組織還可以發(fā)現(xiàn)新的細(xì)胞類型或者marker誓焦，這類細(xì)胞可能是某種疾病的關(guān)鍵胆敞，進(jìn)而找到潛在的靶點(diǎn)。
還有一點(diǎn)是轉(zhuǎn)錄組的技術(shù)比較成熟杂伟，成本也相對(duì)較低移层。
基因表達(dá)的調(diào)控與scRNA+
我們知道基因的表達(dá)是一連串有序事件的集合，那么赫粥，基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控也一定是細(xì)胞類型特異的（cell-specific）观话。如果說(shuō)RNA讓我們識(shí)別出細(xì)胞的身份。那么這個(gè)身份有什么特征以及那它是如何由來(lái)越平，會(huì)有什么動(dòng)作频蛔，就要看和中心法則相關(guān)的那一套了。
細(xì)胞是生命體基本的組成單元喧笔，細(xì)胞是中心法則的反應(yīng)器帽驯。我們可以大膽地做這樣的類比：
| 人類社會(huì) | 多細(xì)胞生物 |
|---|---|
| 國(guó)家 | 個(gè)體 |
| 省份 | 組織 |
| 家庭 | 細(xì)胞 |
| 人倫次序 | 中心法則 |
| 我 | 細(xì)胞器 |
我們對(duì)某個(gè)地方的人都有一個(gè)刻板印象，基本是因?yàn)橥ㄓ嵅话l(fā)達(dá)以訛傳訛傳出來(lái)的书闸，這就像bulk RNA尼变，只能給人整體印象。現(xiàn)在我們可以接觸每個(gè)地方的人了浆劲，就會(huì)體會(huì)到五里不同風(fēng)十里不同俗（heterogeneity）嫌术，單細(xì)胞技術(shù)正是這樣一門(mén)技術(shù)，可以在最小單位研究某環(huán)境的異質(zhì)性牌借。我們經(jīng)常評(píng)價(jià)某小說(shuō)展開(kāi)某朝代社會(huì)的繽紛畫(huà)卷度气，而小說(shuō)，寫(xiě)的就是一個(gè)一個(gè)家庭之間故事膨报。如石頭記中假擬出男女二人名姓磷籍，又必旁出一小人其間撥亂，亦如劇中之小丑然现柠。我們也可以借此諷刺一番那些為了圖譜而圖譜的文章：不斷地分群院领，假擬出兩三個(gè)感興趣的亞群，又做了幾種富集够吩，找出一個(gè)基因集比然，轉(zhuǎn)錄調(diào)控走一波。
在單細(xì)胞的維度下周循，有一類群體忽視不得强法，那就是癌細(xì)胞万俗。緊承上文，托老師說(shuō)：幸福的家庭都是相似的饮怯，不幸的家庭各有各的不幸闰歪。所以在眾多細(xì)胞中，癌細(xì)胞更是有著挖不完的故事硕淑。他奇特地方在于：DNA發(fā)生了變化课竣。所幸的是，組成多細(xì)胞動(dòng)物的生物大分子在長(zhǎng)期進(jìn)化中是高度保守的置媳。所以于樟，我們依然可以用RNA來(lái)識(shí)別出其身份，用轉(zhuǎn)錄調(diào)控的方法刻畫(huà)它的狀態(tài)拇囊。
在研究單細(xì)胞的時(shí)候迂曲，為什么要先識(shí)別出其身份，或者要給他們一個(gè)身份標(biāo)簽寥袭？因?yàn)榫拖駥?xiě)小說(shuō)路捧，大小角色總要有個(gè)名字吧。有了名字传黄，再通過(guò)它的表現(xiàn)與其他人物的關(guān)系來(lái)確定這個(gè)人的臺(tái)風(fēng)和人物性格杰扫。
技術(shù)路線
到這里，我們都只是在單個(gè)細(xì)胞上來(lái)類比膘掰，而沒(méi)有討論細(xì)胞類型之間以及跨物種細(xì)胞之間的關(guān)系章姓，這當(dāng)然是有失偏頗的。但是既然我們講的是scRNAplus识埋，這把打開(kāi)單細(xì)胞的鑰匙凡伊，自然是關(guān)注細(xì)胞內(nèi)部多一些。在scrna這里我們聽(tīng)到較多的名是barcode窒舟，在不知道測(cè)的是什么細(xì)胞的時(shí)候給每個(gè)細(xì)胞加的標(biāo)簽（臨時(shí)身份證）系忙。那么，如何同時(shí)測(cè)RNA和細(xì)胞內(nèi)（或表面）的蛋白分子呢惠豺？思路也大致相似：給目標(biāo)加標(biāo)簽银还。如INs-seq，大規(guī)模并行記錄單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNA-seq)和細(xì)胞內(nèi)蛋白活性的集成技術(shù)
這一切搞明白之后
想象一下洁墙，單細(xì)胞技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用的很成熟了见剩，該發(fā)的文章也都發(fā)了，像組織水平的研究一樣扫俺，我們?cè)趩渭?xì)胞水平的知識(shí)幾近完備后。固翰。狼纬。羹呵。
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