单细胞分析技术的前世和今生，技术的局限只有创新才能解决

　　越来越多的人认为，单细胞分析技术（single cell analysis，SCA）正在改变我们对疾病的理解。人体样本中细胞群体的异质性，远超我们想象，这对这堆复合的细胞群的检测和分析，并不能充分描述生物或疾病的复杂性。
　　单细胞基因组学、转录组学和蛋白质组学的进步，将会加快我们在临床研究、诊断、预后和治疗等方面取得重大进展。
　　这一新方法的诞生，人们需要更多的工具或技术对单细胞进行细致和全面的分析。根据最近的市场研究报告,单细胞分析的全球市场价值约14亿美元，预期复合年增长率为17%以上。报告指出从现在到2025年，单细胞分析的预测效用的疾病类型引发的推出数以百计的临床试验来评估这种方法对癌症和一些传染病的应用价值。
　　然而，传统的单细胞分析工具咋稳定性和可靠性上尚有欠缺，不足以为这个新兴领域提供坚实的实验基础。单细胞分析技术的缺点有哪些？比如：细胞数量不足，难以代表某个细胞亚群。在实验早期并没有足够的方法来证实捕获效率，获取的单细胞活性等。科学家们只有在昂贵的基因组、转录组或蛋白质组分析完成后，才能判断是否存在问题。
　　为了实现单细胞分析的科学和临床前景，社区需要更好的工具。理想情况下，新的平台应该在机械上足够温和，以避免破坏细胞，并有效地捕获尽可能多的细胞群，以便更全面地理解。
　　目前的困难
　　有几种技术用于收集和分析单个细胞，每种技术都有自己的优缺点。流式细胞术之所以流行，很大程度上是因为它的成本效益非常高，而且许多研究人员都很容易获得这种设备。它提供了查询单个细胞蛋白质组成分的能力，在某些特殊情况下甚至可以用于研究rna，这对采用多组学方法来了解疾病的研究人员非常有用。大规模细胞术，这是昂贵的，需要重要的专业知识，只有助于分析约35个标记物。
　　然而，这些细胞检测方法可能会损伤甚至杀死细胞，这可能会让科学家们失去从从未进入下游分析阶段的稀有细胞中获得的重要洞见。这些方法的另一个缺点是需要样本输入—每个样本至少需要数万个单元格，有时甚至超过100,000个单元格。虽然它们可以处理大量的单细胞，但它们只能从每个细胞中提取少量的生物标志物。越来越多的科学家要求新的平台能够生成基因组和蛋白质组信息，并且能够跨越比目前可能的更多的参数。
　　也有较新的样品制备工具，专为单细胞RNA测序工作流程;其中许多是基于微流体。由于这些平台很容易集成到下一代测序管道中，它们已被测序实验室广泛采用，并提供了更精简的协议。这些工具往往受到捕获效率的限制，其速率仅高达65%和7%。3捕获量仅限于微流体通道;在此与低效率之间，细胞的稀有种群很可能被忽略。
　　一般来说，传统的单细胞分析方法存在一些缺点。严格的分离过程和机械问题使得维持细胞活力和结构完整性变得非常困难，这意味着下游的分析将对细胞进行，这些细胞的外观和功能不再像在体内那样。普遍的捕获效率低下限制了对原始细胞群的全面观察。最后，独立处理样本的工具引入了不需要的样本到样本的可变性，其批处理效果可能会破坏最终结果的完整性。
　　需要不断创新
　　创新的新方法和工具将是必要的，以扩大单细胞分析的应用需要更高的吞吐量，包括深入的临床特征。最优的方法不仅可扩展和负担得起，而且足够温和地保持细胞结构和生存能力，同时有效地捕获原始样本中几乎所有的细胞。
　　例如，一种新的方法利用温和的重力分离单个细胞而不破坏它们。改进的质量控制方法在视觉细胞加载和生存能力评估方面也取得了长足的进步，同时正在开发鲁棒自动化工作流，以提高准确性和减少必要的动手时间。
　　作为一个科学界，我们应该共同努力，集思广益新概念，并在新的单细胞分析工具出现时对其进行评估。已经有社区接受和标准化的分析算法和软件在运行中聚合数据和比较数据。鉴于创新方法在未来临床应用中的巨大风险，在将其应用于任何医疗应用之前，必须对创新方法进行彻底的审查，并证明其健壮可靠。就技术开发人员而言，他们应该与学术实验室和翻译实验室的科学家密切合作，对新产品进行必要的第三方审查，以确保只有最好的工具才能进入市场。
　　展望未来
　　对人群中单个细胞的仔细、全面的分析可能完全改变我们描述和治疗疾病的方式，甚至可能解释在具有相似条件和治疗过程的患者中出现的一些不同反应。然而，要做到这一点，我们必须拥有比目前在研究实验室中使用的分析工具更好的单细胞分析工具。我们迫切需要创新，以提高细胞保持尽可能接近自然状态的能力，并对更多样本进行分析。我们被鼓励看到这个重要的技术问题的新的和创造性的方法，并希望社区继续共同努力，以实现一个更强大的，可重复的解决方案。