研究細(xì)胞異質(zhì)性的關(guān)鍵就在于能否實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行較多參數(shù)的分析，這就是“單細(xì)胞分析(single cell analysis)”的概念。事實(shí)上，自從“細(xì)胞”學(xué)說(shuō)被提出后，人類一直在努力尋求分析單個(gè)細(xì)胞的技術(shù)方法。但是，單細(xì)胞分析有一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，那就是樣品量及其有限，一個(gè)典型的人類細(xì)胞僅含有約6.6pg DNA、10pg總RNA。

　　從如此有限的樣品中獲取大量精確的數(shù)據(jù)無(wú)疑是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。 所以，傳統(tǒng)的高通量分析手段例如基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組學(xué)等，往往只能基于大量細(xì)胞進(jìn)行分析，得到的也是大量細(xì)胞的平均信息;而一些可以針對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行分析的方法，例如免疫熒光、流式細(xì)胞術(shù)等，也會(huì)受到通道的限制，僅僅對(duì)少數(shù)幾種蛋白進(jìn)行分析，同樣無(wú)法深入分析其異質(zhì)性。

　　  直到近幾年，隨著相關(guān)領(lǐng)域的一系列技術(shù)突破，“單細(xì)胞分析”的概念才真正得以實(shí)現(xiàn)。兩類技術(shù)在這過(guò)程中起到了先導(dǎo)作用，首先是測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，以illumina為代表的第二代測(cè)序技術(shù)大大降低了測(cè)序成本，使在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中對(duì)多個(gè)樣本測(cè)序成為可能;其次，一些可以用于單細(xì)胞核酸樣本的擴(kuò)增技術(shù)(例如MDA擴(kuò)增基因組，SMART、TargetAmp可以擴(kuò)增轉(zhuǎn)錄組)的開(kāi)發(fā)，解決了單細(xì)胞核酸樣品量少的問(wèn)題。

　　這兩類技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單細(xì)胞基因組和轉(zhuǎn)錄組的測(cè)序，開(kāi)創(chuàng)了組學(xué)的重要分支：?jiǎn)渭?xì)胞基因組學(xué)(single cell genomics)和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)(single cell transcriptomics)。后來(lái)，隨著基于微流體芯片技術(shù)的C1單細(xì)胞全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和Biomark HD(Fluidigm)的廣泛應(yīng)用，單細(xì)胞分析開(kāi)始向自動(dòng)化、更多細(xì)胞通量的方向發(fā)展。

　　  與此同時(shí)，新的單細(xì)胞蛋白質(zhì)檢測(cè)技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。其中，比較有代表性的就是質(zhì)譜流式技術(shù)(Mass Cytometry)，通過(guò)特殊的金屬標(biāo)簽抗體，它可以實(shí)現(xiàn)在單個(gè)細(xì)胞上幾十個(gè)蛋白的同時(shí)檢測(cè)。