肿瘤异质性是肿瘤生物学、治疗反应和患者生存的关键决定因素。然而，传统的分子图谱研究很大程度上依赖于大组织分析，这掩盖了不同细胞群的特征。预定义标记的基础上纯化细胞是表征肿瘤异质性的一种策略，但这种方法由于缺乏对精确的细胞类型和状态的了解而受到限制。而单细胞测序技术能够全面、公正地分析肿瘤肿块内的细胞多样性。

11个结直肠癌（CRC）病人的癌组织和相应的正常粘膜组织

利用单细胞RNA-seq分析来自11个CRC和匹配的正常粘膜组织样本，对CRC及其微环境的转录异质性进行无偏倚分析。为了更好地聚类单细胞转录组，开发一种可提高聚类精度即参考成分分析（RCA）算法。

1. RCA鉴定CRC肿瘤和正常粘膜中的多种细胞类型

通过RCA鉴定了两种不同的癌相关成纤维细胞亚型，产生7个不同的细胞簇，根据已知标记物的表达，将7个簇分别标注为上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞、B细胞、T细胞、肥大细胞和髓细胞（图1）。

2. scRNA-seq分析识别肿瘤中差异表达的基因

将这些单细胞差异表达结果与CRC组的大样本肿瘤分析结果进行比较，发现干细胞/TA样细胞和成纤维细胞的折叠变化方向一致（图2）。此外，差异表达基因的单细胞列表中也包含了许多CRC先前功能研究中突出的基因。总之，通过单细胞和大容量分析鉴定的差异表达基因之间的一致性显著但有限。

3. 单细胞转录组特征使CRC划分为患者生存率不同的亚组

在对应的单细胞转录组平均水平之上，构建了六种肿瘤细胞类型的表达标记。在六种标记中分别确定了相同的三个肿瘤组：S1、S2和S3（图3）。这些结果进一步强调了CAFs与CRC结果的潜在相关性，并证明了从单细胞转录组推断的细胞类型特异性标记的预后价值。

心脏是哺乳动物胚胎发育过程中形成的第一个功能器官。心脏发育是一个精细协调和高度复杂的过程，涉及不同细胞谱系的协同作用。虽然心脏发育形态已被彻底研究，但对人类胚胎心脏发育的基因调控知之甚少。单细胞RNA测序（scRNA-seq）为研究胚胎从种植前胚胎发育到器官形成的过程提供了强有力的工具。

18个人类胚胎5周到25周的4948个单细胞

利用scRNA-seq分析人类胚胎5到25周的4000多个单细胞，将5到7周定义为早期阶段，9到17周为中期，20到25周为后期。通过无监督分析确定人类胎儿心脏的特定细胞类型，研究不同细胞类型的特征。分析心脏发育过程中的关键信号通路，研究在单细胞分辨率下人类和小鼠的转录谱差异。

1. 人类胚胎心脏细胞类型的鉴定

系统鉴定了人类胚胎期心脏的主要细胞类型，包括心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞、瓣膜细胞、心外膜细胞、平滑肌细胞以及各种免疫细胞（包括肥大细胞、巨噬细胞、T细胞核B细胞），分析了主要marker基因及功能。

2. 主要细胞类型的关键时空发育特征

随着心脏发育进展，心房、心室中的心肌细胞比例显著下降，成纤维细胞、巨噬细胞等非心肌细胞的比例逐渐上升，这说明在发育过程中成纤维细胞等非心肌类型细胞对心脏发育的作用可能越来越重要。

传统的测序方法只能得到许多细胞表达的平均值，但细胞之间的表达可能有差异。单细胞转录组测序通过在单个细胞水平上对mRNA进行高通量测序，研究单个细胞的基因表达情况，为研究解析单个细胞的行为、机制、与机体的关系等提供了新方向，广泛应用于生殖细胞、胚胎干细胞、神经细胞、肿瘤细胞、免疫细胞等热点研究领域。

首先要确保细胞被完全解离成单细胞，并且是有活性的。对于那些已经处于悬浮状态的细胞只需进行清洗和计数即可，但对于组织类样本，必须先进行解离。单细胞转录组测序的结果与RNA的完整性密切相关，同时，单细胞转录组测序无法观测到所有的基因，因此要确保单细胞内RNA的完整性。分离后立即冰冻或新鲜组织的细胞能够最大程度保存RNA完整性。

细胞捕获数与样本活性以及细胞浓度密切相关，一般建议5000细胞。基因检出数与样本状态有关，不同类型的样本，基因检出数存在数倍的差异。