目前单细胞高通量筛检方法仅提供细胞存活率、增殖或细胞形状的变化等粗略的读数以及特定的分子机制，如磷酸化酶被阻断。因此，这些方法仍会无法检测到微小的基因表现或细胞状态的变化，进而遗漏单细胞受干扰时内部的作用机制或所测试药物的副作用或抗药性机制。
为了解决上述的困难，以威斯康星大学医学院基因组科学的 JoséL. McFaline-Figueroa 博士后研究员为首的研究团队开发出一套新的筛选技术 sci-Plex，从处理过的样本中，透过“核杂凑”（nuclear hashing）取得数十万个单细胞的基因表现数据，并观察许多单细胞受到不同药物干扰时的变化，然后蒐集所有数据，再使用机器学习和数据科学的现代工具进行分析，最后建立单细胞药物反应图谱，以了解每种药物对细胞的作用。该研究刊登于《Science》。
核杂凑的简便性和低成本，再加上其单细胞定序方法的灵活性和可扩展性，能为 sci-Plex 提供许多生物医学基础研究和实际应用。例如，该研究团队使用 sci-Plex 来筛检白血病、肺癌和乳癌等癌细胞株，并用小的单链 DNA 的核杂凑标记它们。接着，他们从 5000 多个样本，透过 188 种治疗癌症、HIV 和自身免疫性疾病的化合物来观察癌细胞的基因表现，最后绘制出超过 65 万个单细胞转录图谱。
他们更进一步观察到某些癌细胞对特定化合物的反应方式存在显著差异，细胞之间关于其他化学家族的共享模式，以及区分化学家族中药物的某些特性。他们也透过 sci-Plex 更深入地研究一种 HDAC 抑制剂抗癌的作用机制，然后发现基因调节的变化与该抑制剂阻止癌细胞生长的机制呈现正相关。他们也提到能使用该基因表现图谱对药物的功效进行分类，随着剂量变化超过四个数量级，可以看到细胞反应的平稳增加。另外，sci-Plex 可以区分化合物影响细胞亚群的作用机制。不仅如此，sci-Plex 除了分析肿瘤之外，还包含实验室培养皿活体模型，例如重新编程的细胞、类器官和合成胚胎。
未来 sci-Plex 若能经过更多研究和临床验证，可望帮助医学研究或临床人员了解某些药物如何产生作用、细胞阶段如何影响疗效，以及为什么某些药物对某些细胞有效，而对其他细胞无效。
延伸阅读：T 细胞在抗病毒感染和过敏的角色？ 单细胞 RNA 定序告诉您参考资料：1. Science, 2019; eaax6234 DOI: 10.1126/science.aax6234
2. https://newsroom.uw.edu/news/technique-shows-how-individual-cancer-cells-react-drugs
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