细胞群体测序获得的是大量细胞的平均信号，掩盖细胞之间存在的个体差异。很多生物过程，例如肿瘤微环境、胚胎发育、免疫应答，不同细胞的分子状态存在明显异质性。单细胞提取，指从混合细胞悬液、组织解离样本中分离、获取单个目标细胞，收集独立细胞用于转录组、蛋白检测、基因组等下游分子检测的操作方法。
主要技术路径
单细胞提取存在多种技术路径。显微操控法借助显微镜，使用微毛细管直接挑取视野内识别的目标细胞，适合数量少、形态特征明显的细胞，操作直观，但单位时间处理样本数量有限。微流控芯片方法利用微通道结构，依靠流体捕获单个细胞，将单个细胞限制在微腔中实现分离，适合批量捕获单细胞。还有基于液滴的提取方式，把单个细胞包裹在微小液滴内部，实现细胞隔离，适配高通量单细胞测序实验。流式分选也是常用手段，依靠细胞荧光标记信号，将带有特定标记的单个细胞分选收集到微孔内。
样本前处理要求
样本质量是单细胞提取成功的前提。组织样本需要经过酶解、机械解离，把组织打散成单细胞悬液，解离过程需要控制酶处理时间与温度，避免细胞破损、细胞凋亡。细胞悬液内细胞碎片、细胞团块会干扰提取，需要过滤去除团聚体，同时控制细胞浓度。在提取操作全程，维持合适温度、缓冲体系，降低细胞应激反应，保护细胞内核酸与蛋白分子不发生降解。
下游实验与挑战
提取完成的单细胞，会根据研究目标进入不同下游实验。如果开展单细胞转录组分析，提取后的单细胞需要尽快完成裂解，捕获细胞内mRNA；如果用于细胞培养，提取操作需要降低对细胞膜的损伤，保持细胞存活。不同提取方式各有适用场景，显微挑取适合低通量、目标细胞形态可分辨的研究；液滴微流控更适合一次处理上万细胞的高通量测序项目。
单细胞提取过程中存在一定挑战。部分细胞比较脆弱，分离操作容易造成细胞破损，丢失胞内分子；部分稀有细胞在样本中占比很低，需要有效的标记手段，提升目标细胞捕获概率。操作人员需要根据样本类型、目标细胞丰度、后续实验类型，选择匹配的单细胞提取方案。单细胞提取技术让科研人员可以解析单个细胞的分子信息，解析细胞群体内部异质性，帮助理解发育、肿瘤、免疫相关生物学过程，为细胞层面的研究提供样本基础。