「細胞學說」是當代生物學重要的基礎科學，但是從 1830 年代開始，經歷 180 年的發展，對於細胞內部部分運作方式仍未被了解。約從 2010 年，一股研究「單一細胞分析」的潮流，正是在挑戰過去培養後以一群細胞來做研究時的盲點，加強對於單一細胞的個別機轉、尚未詳盡的細胞分類、細胞譜系等等的認知。這個概念的應用跨足細胞生物學、基因體學、蛋白質體學、以及生物資訊學等眾多傳統領域。同時，獲取單一細胞的基因訊號（例如 DNA、RNA）需要放大，這過程中也需要更準確的實驗、分析方法，例如單一細胞基因體研究就仰賴配合全基因體放大與定序（whole genome amplification & sequencing）。目前許多的單一細胞分析都需要分離出個別細胞或其產物，但是從整個組織進行基因的檢測也已經可行。
鎖定單一細胞探討其應對機制同時將深化我們對於健康問題的理解，主要從轉錄體學（transcriptomics）以及表觀基因體學（epigenomics）方面著手，重要的應用包括在腫瘤轉移【參照：癌症生物學系列文章二：單一細胞分析】、腫瘤組織異質性組成、免疫細胞分子標記分類與功能、胚胎發育。例如以色列科學家 Amir Giladi 和 Ido Amit 與同事就發表了與腦部退化疾病相關的新免疫細胞。麻省理工的科學家 Aviv Regev 更發起了「國際人類細胞圖譜計畫」（Human Cell Atlas），試圖了解更多細胞狀態（例如 single cell genomic mapping）、細胞分布及譜系的資訊。一如細胞學開展了長足的進步，投入單一細胞研究勢必會開展出更多值得探討的領域。本月份文章將一步步帶領讀者了解其發展、技術各方面內容。
圖片來源：吳畇芸手繪
撰文│陳帝亢
審稿│吳畇芸
