单细胞基因组，一个新时代的到来

　　单细胞基因组旨在通过组学方法研究单个细胞。近年来随着技术的发展，这一年轻的领域正在迅速成熟起来。单细胞基因组研究的前身可以追溯到用芯片检测单细胞的基因表达。不过，新一代DNA测序才是单细胞基因组学的大功臣，这些技术的出现让单细胞基因组研究最终一飞冲天。

　　2012年7月，Nature Biotechnology杂志发表了具有里程碑意义的单细胞测序方法——Smart-Seq。Smart-Seq能够覆盖整个转录组生成全长cDNA，就算是现在，能做到这一点的单细胞测序方案也寥寥无几。那几年，许多研究者们都在埋头改进各种单细胞测序技术的精确性和应用范围，增加研究通量和减少实验成本。

　　百花齐放的单细胞分析技术

　　如今，单细胞RNA-seq已经成为了成熟的日常操作，其他形式的单细胞分析开始百花齐放，包括DNA、蛋白质、染色质修饰等等。

　　单细胞DNA测序

　　单细胞全基因组DNA测序是一项富有挑战性的工作，因为材料损失会导致序列丢失，测序错误很难与真正的突变区分开。霍华德休斯医学研究所的科学家们迎难而上，对人类大脑皮层神经元进行了单细胞测序，并根据发育过程中累积的体细胞突变重建了神经元谱系。他们的研究显示，正常成年人的单个大脑神经元具有一千多个点突变，而且不同神经元的突变形式并不相同。大多数突变发生在大脑发育完成之后，是基因积极活动时产生的。

　　单细胞表观遗传学分析

　　通过单细胞分析来检测表观遗传学状态是单细胞研究的一大趋势。DNase I超敏感位点（DHS）是对DNaseⅠ高度敏感的活性染色质区域。哺乳动物细胞的DHS定位，能够提供转录调控元件和染色质状态的重要信息，一直是科学家们的研究热点。DNase测序（DNase-seq）是进行全基因组DHS分析的常用方法，不过DNase-seq需要数百万细胞，大大限制了该技术的应用范围。去年十一月，美国NIH的赵可吉博士开发了在单细胞中检测全基因组DHS的超灵敏策略，并将其命名为单细胞DNase测序（scDNase-seq）。

　　表观遗传学修饰可以在不改变DNA序列的情况下调控基因的活性，对于人类发育、人类疾病和环境影响有深远的意义。DNA甲基化是最常见的一种表观遗传学修饰，广泛参与了细胞对基因表达的控制，在细胞生长、细胞分化、细胞增殖和疾病状态中起到了关键性的作用。2014年7月，Nature Methods杂志发布了单细胞重亚硫酸盐测序（scBS-seq）技术。该技术可以对单个细胞的所有DNA甲基化进行全基因组分析，帮助人们进一步理解胚胎的发育机制，更好的进行癌症和不孕不育的治疗。

　　单细胞蛋白质分析

　　谈到单细胞蛋白质分析，我们不能不提质谱流式细胞技术（mass cytometry）。这种技术是流式细胞技术与质谱分析技术相结合产生的结晶，利用质谱原理对单细胞进行多参数的检测。它继承了传统流式细胞仪的高速分析的特点，又具有质谱检测的高分辨能力，是流式细胞技术一个新的发展方向。质谱流式细胞技术能在单细胞水平上同时分析超过40种细胞参数，极大的增强了流式细胞分析评估复杂细胞系统和过程的能力。今年五月Cell杂志发表“Mass Cytometry: Single Cells, Many Features”综述，全面介绍了质谱流式细胞技术的现状，相关仪器，主要应用范围，数据分析方法，以及未来的发展前景。