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單細胞測序可以分為單細胞DNA測序和單細胞RNA測序，細胞是生命活動的基本單位，1個細胞中含有的RNA只有1-10pg，這么少的量遠遠達不到現有測序儀的zui低上樣需求，因此對于單細胞RNA測序，首先要解決的問題是RNA擴增。
1990年，NormanIscove課題組，使用PCR技術實現了對cDNA分子的指數級擴增，初次證實對單細胞進行轉錄組分析是可行的。
20世紀90年代初期，Eberwine等人發明了一種新技術，能夠從單個活神經元細胞中獲得cDNA，并且再以這些cDNA為模板轉錄生成RNA，實現RNA的線性擴增。
2008年發展出了高通量RNA測序技術（二代測序），隨后科研人員將高通量測序技術與之前發展起來的核酸擴增技術結合起來，對單細胞轉錄組進行了更加精細的研究。早期出現的單細胞RNA擴增方法結合二代測序方出現在2009年，即Tang’smethod。
Tang通過對單個小鼠卵裂細胞的研究發現，與芯片技術相比，利用單細胞轉錄組技術可以多發現數千個基因的表達情況。之后，許多新穎的技術被開發出來，可以更快速、低成本地提供更多信息。
Quartz-Seq實際上是對Tang的方法進行了優化，簡化了實驗流程，進一步減少了擴增副產物的產生。CEL-seq技術于2012年發表在《CellReports》上，由以色列理工學院的研究人員開發，CEL-seq是用體外轉錄代替PCR達到擴增的目的。2014年《Science》雜志發布的MARS-seq與CEL-seq很類似。Smart-Seq是一項具里程碑意義的技術，2012年由美國和瑞典的科學家共同開發。
Smart-Seq和Smart-Seq2是基于SMART技術（SwitchingMechanismat5′EndofRNATemplate）對目標RNA進行擴增、測序，而且已經有了較為成熟的商品化試劑盒，是目前應用較多的手段。
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