**期刊**：Science China-Life Sciences 影响因子：80

常规多组学技术已经广泛运用于疾病进展与组织发育等生物医疗研究领域。在单细胞层面，从相同或相似来源的不同细胞获取多种组学信息，通过单细胞转录组分析鉴定细胞类型，并将其关联到其他相似细胞的不同组学层面，以发现新的细胞亚群和生物机制。

测序技术的高速发展使得在单细胞分辨率下检测同一细胞中的DNA、mRNA、表观基因组和蛋白质组等信息成为现实。为整合单细胞多组学数据，目前已开发多种生物信息学算法。本章回顾了：

• 捕获同一细胞的单细胞多组学技术的发展，主要集中在以转录组为核心的多组学技术（表3）；
• 多组学数据的整合分析方法和工具进展，包括针对未配对与配对多组学数据集的应用和算法；
• 单细胞多组学整合分析基准研究中数据整合方法的性能总结。

单细胞多组学测序技术让我们能够分析同一细胞中的多种分子。近年来，学者们开发了多种单细胞测序方法，以捕获基因组DNA（gDNA）、转录组、蛋白质组和表观基因组。当前的工作流程已被多种高效方法所优化。

转录组与gDNA的结合方面，已有多种技术可以同步测量单细胞内的mRNA和gDNA。例如，G&T-seq（基因组和转录组测序）利用流式细胞术分离细胞，然后通过磁珠分离细胞中的mRNA与gDNA。DR-seq（gDNA-mRNA测序）通过移液分选细胞，接着分离和扩增标记的gDNA与mRNA。SIDR技术（同时分离基因组DNA和总RNA）采用微孔板分选细胞，通过低渗透方法分离细胞核与细胞质。

在转录组与表观基因组结合上，亚硫酸氢盐（BS）处理可以转化发生甲基化和未发生甲基化的DNA位点，并以PCR和二代测序方式在单核苷酸分辨率下分析DNA甲基化。基于此原理，开发了多种单细胞甲基化测序技术，用以检测单细胞的甲基化修饰。在这方面，scM&T-seq（单细胞甲基组与转录组测序）和scMT-seq（同时单细胞甲基组与转录组测序）等技术则利用流式分离和亚硫酸氢盐处理结合了mRNA和gDNA的甲基化测量。

目前，结合两种或以上组学的技术不断涌现。scNMT-seq（单细胞核小体、甲基化和转录测序）结合了之前的多种技术，用来测量同一细胞中的核小体、转录组与DNA甲基化信息。而基于CITE-seq开发的ECCITE-seq（扩展的CRISPR兼容转录组与表位索引技术）实现了单细胞中蛋白、转录组与克隆型的同时检测。

多组学整合分析的进展为生物医疗领域提供了更丰富的数据资源。但由于数据维度高、稀疏性大及技术变量复杂，整合分析面临众多挑战。许多算法已被开发，现将其分为两大类进行讨论：

• 多组学整合工具的分类，介绍了最新发表的单细胞多组学整合工具，并按不同标准进行分类；
• 对相应工具的基准研究进行总结。

单细胞多组学技术的进步，伴随实验数据质量和生物信息学算法的提升，必将为生物医疗研究提供更全面的多组学视角，丰富对细胞过程的理解。随着尊龙凯时在生物医疗领域的应用推广，未来的研究将在疾病理解与治疗的个性化医疗发展中发挥重要作用，推动生物医学研究的新发现。