一、單細胞測序簡介
單細胞測序技術（single cell sequencing）是指在單個細胞水平上，對基因組、轉錄組、表觀組進行高通量測序分析的一項新技術，它能夠彌補傳統高通量測序的局限性，揭示單個細胞的基因結構和基因表達狀態，反映細胞間的異質性。
我們經常看到的scRNA-seq其實就是single cell RNA-seq的縮寫，即單細胞RNA測序，或叫單細胞轉錄組測序。
上圖為單細胞發展的過程，橫坐標為時間軸，縱坐標為單次研究中的細胞數。可以看出單細胞測序從2009年開始發展，起初也只能檢測一個細胞，到目前已經能檢測上萬細胞，並且中間也不斷出現一些新的技術。
二、單細胞測序優勢
(1)解決樣本量太少無法進行常規測序的問題
(2)解決細胞間異質性問題
(3)避免PCR擴增偏好性問題
關於單細胞測序的這三個優勢，其中第二個提到的比較多，大部分關於單細胞測序的介紹都會提到。第一點很好理解，所以這里也只介紹一下第二點和第三點。
單細胞測序解決細胞間異質性的問題，也是單細胞的主要優勢，因為它是基於單細胞水平的測序，所以它相對於之前的bulk RNA-seq，它能捕獲每個細胞內的基因表達情況，而不只是一塊組織或一個血樣所有細胞內基因的平均值。
我們看上邊這個圖，在這三組細胞中，他們分別是10%的強陽性，50%的中陽性和100%的弱陽性。很明顯這三組細胞是不一樣的，但是如果我們只看它們的平均值的話，很明顯它們的平均水平卻是很相近的。以一個極端的例子來看，假設強陽性為100，中陽性為20，弱陽性為10，那很明顯這三組的平均值就都是10，那么按檢測的或我們就會得出三組樣本是完全一樣的結論，那顯然是錯了！
但是單細胞測序是基於細胞水平的測序，即它是對每個細胞內的基因表達情況進行測定，那在單細胞測序的檢測下，我們就可以得到第一組10%強陽性，第二組50%中陽性和第三組100%弱陽性的結論。這就是單細胞測序解決細胞間異質性的問題。
這個圖依然可以說明上述問題，Bulk RNA-seq它是把所有細胞都混在一起直接測定的，所以它只能獲得所有細胞內基因的平均值，對於獲得的任何一個基因的表達值，都是在所有細胞的均值。而單細胞測序是首先把每個細胞進行一個分離，從而捕獲每個細胞的表達情況，它是獲得了每個基因在每個細胞內的表達情況，所以它的下游可以進行更加精細的分析。
關於第三點優勢，單細胞測序避免PCR擴增偏好性的問題。我們知道很多情況下的測序都是需要進行PCR擴增的，但是擴增有一個問題，就是在擴增的時候不同核酸序列在同樣的條件下擴增程度是不一樣的。有些核酸序列容易被擴增，有些核酸序列不容易被擴增，導致在同樣時間同樣條件下可能獲得不一樣的擴增倍數，所以擴增后的核酸序列豐度與擴增前是有一定的差異的。單細胞測序能夠避免PCR擴增偏好性，並不是在擴增本身有了技術變革，而是因為它所計算的不是擴增后的核酸序列的相對豐度，而是計算了擴增前核酸序列的實際數值。這一點到后邊原理部分會有更清楚的體現。