你听说比尔盖茨走进酒吧时发生了什么吗?那里的每个人平均成为百万富翁。关于一个非常富有的人的这个笑话在统计学家中是一个古老的。那么为什么Peter Smibert用它来解释生物学的革命呢?因为它显示平均值可能会产生误导。纽约基因组中心的Smibert说，这包括科学家们试图了解生命的基本单位 - 细胞。

直到最近，试图研究来自人和其他动物的细胞的关键性状通常意味着分析大量组织样本，产生来自许多细胞类型的平均结果。这就像试图通过研究草莓 - 蓝莓 - 橙 - 香蕉冰沙来了解香蕉一样。

然而，近年来，科学家开发出的技术可以让他们直接研究DNA代码，基因活性和个体细胞的其他特征。这种方法已被广泛采用，揭示了以前无法显示的身体细节。它为追求一个大胆的目标打开了大门：列出人体中的每种细胞类型。

“单细胞分析对于全面了解我们的生物学和健康至关重要，”美国国立卫生研究院院长Francis Collins博士最近宣布。事实上，“ 科学 ”杂志将这种技术命名为允许单个细胞跟踪基因活动随着时间的推移在发育中的生物体和器官中作为2018年的“年度突破”。它的宣布宣称：“单细胞革命刚刚开始。 “

大量的发现

即使像我们这样复杂的动物也只是大规模的细胞群体，每个群体都扮演着特定的角色并与邻居合作。一般的成年人有37万亿左右，而且它们的变化多种多样：例如，结肠的内层有超过50种细胞。

据“ 自然方法 ”杂志报道，仅仅五年前，从单个细胞中解码DNA及其化学表亲RNA的方法变得广泛。仍在开发新技术以从单个细胞中撬出越来越多的秘密。

单细胞方法导致了大量的发现。在过去的一年中，例如：

- 科学家密切跟踪鱼类和青蛙胚胎中的基因活动，这是迈向了解单个受精卵如何产生动物的长期目标的一步。一项研究汇编了92,000多只斑马鱼胚胎细胞的结果。

- 其他研究人员透露了孕妇与胎儿之间物理联系的细节，为了解死产的某些原因提供了潜在的线索。

- 一项研究发现一些黑素瘤细胞中的基因活动模式可以让它们抵抗免疫疗法，即释放身体对癌症免疫系统的做法。这可能会导致找到一种方法来使这些细胞易受攻击。

另外一项研究可能会影响囊性纤维化的研究，囊性纤维化是导致肺部感染和限制呼吸能力的遗传性疾病。科学家早就知道这种疾病源于一种叫做CFTR的蛋白质错误。这些研究发现气道中的一种稀有细胞产生大量的CFTR，超过了早期但只是模糊地了解这些细胞存在的迹象。

囊性纤维化基金会研究事务高级副总裁William Skach博士说，这一发现为指导新疗法的开发提供了巨大潜力。他说，单细胞技术对于进一步研究新疗法非常重要。(一篇论文的两位共同作者来自基金会)。

在德克萨斯大学MD安德森癌症中心，Nicholas Navin使用单细胞DNA研究揭示单个肿瘤的各种细胞中不同的突变模式。这让他可以重建突变的时间和地点，因为肿瘤是从良性细胞进化而来的。并且他可以识别包含突变组合的细胞，这些突变使它们成为最致命的。

他说，总有一天，这样的研究应该说明对特定患者使用哪种治疗方法，或哪些患者患病风险最高。它也可能让医生检查他们的治疗方法随着时间的推移对抗癌症的效果。他说，从现在开始的十年或两年，医生可能会通过在血液检查中获取和分析稀有细胞的DNA来很早地检测到癌症。

映射所有单元格

同时，一次为数十万个细胞产生单细胞结果的能力为打开人体内每种细胞类型的巨大努力打开了大门。来自57个国家的1000多名科学家加入了人类细胞图集联盟，该联盟估计最终将在健康和病人身上发现至少100亿个细胞。

为什么这样?麻省理工学院生物学教授，麻省理工学院和哈佛大学广泛研究所研究员，共同组织者Aviv Regev表示，这是编制所有人类基因的重大项目的自然结果。(她的工资由霍华德休斯医学研究所支付，该研究所也支持美联社健康与科学部。)

基因图谱导致鉴定出数千种提高或降低许多疾病风险的遗传变异。但是，为了将其转化为治疗方法，科学家必须知道这些变种在哪些细胞中发挥作用，她说。为了使人体内的细胞流下来，“我们必须对所有这些细胞进行映射。”

她说，有些细胞比其他细胞更罕见，但这些细胞对于功能正常的身体和其更丰富的邻居一样重要。

她希望在大约五年内完成细胞图集的初稿，重点关注身体的某些器官和组织。她认为，完成这项工作可能需要十年左右的时间。Regev不会冒险猜测整个人体会发现多少种细胞类型。

“这不会立即治愈所有疾病，”她说，但“它是一个关键的垫脚石。”