1990年，Norman Iscove课题组，使用PCR技术实现了对cDNA分子的指数级扩增，首次证实对单细胞进行转录组分析是可行的[1]。

20世纪90年代初期，Eberwine等人发明了一种新技术，能够从单个活神经元细胞中获得cDNA，并且再以这些cDNA为模板转录生成RNA，实现RNA的线性扩增[2]。

2008年发展出了高通量RNA测序技术（二代测序），随后科研人员将高通量测序技术与之前发展起来的核酸扩增技术结合起来，对单细胞转录组进行了更加精细的研究。最早出现的单细胞RNA扩增方法结合二代测序方出现在2009年，即Tang’s method[3] 。

Tang方法利用PCR进行扩增会引入大量扩增副产物，2012年Sten Linnarsson实验室在《Cell Report》发表了CEL-seq技术，他将线性扩增的方法替代PCR反应[4]。

从此，越来越多修饰和改进的单细胞RNA测序技术被开发出来，引入了在样本收集、单细胞捕获、条形码逆转录、cDNA扩增、文库制备、测序和生物信息学分析等方面的必要修饰和改进。最重要的是，成本显著降低，而自动化和通量显著提高。

scRNA-seq的通量从几个细胞增加到数十万个细胞，而成本大大降低，这得益于scRNA-seq技术的快速发展，如基于微流控、微孔、液滴的技术以及原位条形码和空间转录组分析等。

scRNA-seq的步骤主要包括单细胞分离和捕获、细胞裂解、反转录、cDNA扩增和文库制备（。单细胞捕获、反转录和cDNA扩增是文库制备步骤中最具挑战性的部分。随着多种测序平台的发展，RNA-seq文库制备技术也呈现出快速而多样化的发展。因此，了解不同单细胞RNA测序文库制备方法的特点和应用，以便在科学研究中做出适当的选择，更好地将这些技术应用于临床。

单细胞分离和捕获是从组织中捕获高质量的单个细胞的过程，从而提取精确的遗传和生化信息，并促进独特的遗传和分子机制的研究。组织块（bulk）样本传统的转录组、表观基因组或蛋白质组只能捕获来自组织/器官的整体信号，无法区分单个细胞的变异。单细胞的分离和捕获方法因生物体、组织或细胞特性而有很大的不同。细胞分离可以通过分离整个细胞、细胞特异性的细胞核或细胞特异性细胞器，甚至分离表达特异性标记蛋白的细胞来完成。最常见的单细胞分离和捕获技术包括有限稀释、荧光激活细胞分选（FACS）、磁珠激活细胞分选、微流控系统和激光显微切割。单个捕获的关键结果，特别是在高通量中，是每个单细胞被捕获在一个孤立的反应混合物中，其中单个细胞的所有转录本将被加上唯一的条形码转换为cDNA。

在将RNA转化为第一链cDNA后，得到的cDNA可以通过PCR或体外转录（IVT）进行扩增。PCR作为非线性扩增过程应用在Smart-seq、Smart-seq2、Fluidigm C1、Drop-seq、10x Genomics、MATQ-seq、Seq-Well和DNBelab C4。目前存在两种PCR扩增策略。一种采用SMART技术，利用Moloney鼠白血病病毒逆转录酶的转移酶和链转换活性，整合模板转换寡核苷酸作为接头进行下游PCR扩增。该方法是目前最常用的cDNA扩增方法。另一种策略是将cDNA的5’端与poly（A）或poly（C）连接，以在PCR反应中构建通用的接头。IVT是另一种扩增方法和线性扩增过程，用于CEL-seq、MARS-Seq和inDrop-seq方法中。它需要对扩增的RNA进行额外一轮的逆转录，这会导致额外的3’端覆盖偏倚性。这两种方法都可能导致扩增偏倚。为了克服扩增相关的偏倚性，在反转录步骤中引入独特的分子标记（UMI）对细胞内的每个单个mRNA分子加上条形码，从而提高scRNA-seq的定量性质，并通过有效消除PCR扩增偏倚提高了读取精度。

单细胞RNA测序技术在过去十年中已被证明是生命科学领域的一项革命性技术。高通量单细胞RNA测序技术和计算工具的发展，使得该技术在生命科学中的几乎所有应用领域都可获得和应用。单细胞RNA测序技术的一个重要基础知识是在组织、器官和有机体中构建单细胞图谱。为此，在研究和建立细胞图谱方面作出了相当大的努力，全身单细胞图谱已经应用于秀丽隐杆线虫、涡虫、黑腹果蝇、斑马鱼、小鼠、猕猴和人类。随着技术和应用的发展，预计将产生越来越多的单细胞RNA测序数据，并将其集成到一个可公开访问的数据库中，以促进了解基因和细胞在健康和疾病中的功能。