はじめに
菅野純夫
千葉大学未来医療教育研究機構，東京医科歯科大学難治疾患研究所
生命はゲノムを中核とする分子機械である．何万・何千種類の分子が1個から10の8乗個程度集って生命は構成されている．この分子機械が，どのように動いてそのさまざまな機能を果たしているのかを理解することが，生命科学の現在の課題となっている．その先には，理解された知識を生かして生命を制御していきたいという期待がある．
2003年にヒトゲノムの配列が決定され，ヒトの遺伝子の全容が見えてきた．これを契機に，それまで遺伝子ひとつひとつを計測していたのを改め，多種類の遺伝子の発現レベルを一度に計測してしまおうという網羅的解析の考え方がでてきた．現在では，オミクス解析といわれている方法論である．何万・何千種類の分子からなる分子機械を理解するためには避けて通れない方法論といえる．それからかなりの時間がたち，方法論も洗練され，多くのデータが蓄積されてきたが，得られた成果はかならずしも画期的とは言い難かった．解析の感度・精度が1細胞レベルに届かなかったためである．この状況が今変わろうとしている．
細胞は生命の最小単位といえる．そして，ヒトのような多細胞生物はさまざまな細胞から構成されている．リンパ球や線維芽細胞のように，顕微鏡では同じように見える細胞でも，がん細胞の隣にいる場合と，そこから少し離れて毛細血管の隣にいる場合とで，遺伝子発現は異なるはずである．どう具体的に異なるのか? オミクス解析の技術レベルがついに，この問いに答えることのできるレベルまで向上してきたのである．
本特集では，技術編で，この技術開発の最先端の状況を紹介させていただいた．1細胞解析は欧米中心に研究開発が猛烈な勢いで進んでいるが，日本もそれほど負けてはいない．応用編では，日本で得られた1細胞解析での成果を紹介させていただいた．応用では，どうしても技術レベルが最先端の1つ前になる．そこで，技術としては分離された細胞の1細胞解析が中心で，ターゲットとしては血液が中心になることをお断りしておきたい．そのなかでは，野村らによる心筋の解析，文東らの脳細胞の解析は特異なものである．
本特集が，今後起こるであろう1細胞解析の爆発的進展を理解する一助となり，ご自身の研究に1細胞解析を取り入れてみようと考えるきっかけになれば，これに勝る喜びはない．
コロナ禍が進み，日々の対応できわめてお忙しいなか，快く執筆をお引き受けいただいた著者の方々に深く感謝いたします．
菅野純夫
千葉大学未来医療教育研究機構，東京医科歯科大学難治疾患研究所
生命はゲノムを中核とする分子機械である．何万・何千種類の分子が1個から10の8乗個程度集って生命は構成されている．この分子機械が，どのように動いてそのさまざまな機能を果たしているのかを理解することが，生命科学の現在の課題となっている．その先には，理解された知識を生かして生命を制御していきたいという期待がある．
2003年にヒトゲノムの配列が決定され，ヒトの遺伝子の全容が見えてきた．これを契機に，それまで遺伝子ひとつひとつを計測していたのを改め，多種類の遺伝子の発現レベルを一度に計測してしまおうという網羅的解析の考え方がでてきた．現在では，オミクス解析といわれている方法論である．何万・何千種類の分子からなる分子機械を理解するためには避けて通れない方法論といえる．それからかなりの時間がたち，方法論も洗練され，多くのデータが蓄積されてきたが，得られた成果はかならずしも画期的とは言い難かった．解析の感度・精度が1細胞レベルに届かなかったためである．この状況が今変わろうとしている．
細胞は生命の最小単位といえる．そして，ヒトのような多細胞生物はさまざまな細胞から構成されている．リンパ球や線維芽細胞のように，顕微鏡では同じように見える細胞でも，がん細胞の隣にいる場合と，そこから少し離れて毛細血管の隣にいる場合とで，遺伝子発現は異なるはずである．どう具体的に異なるのか? オミクス解析の技術レベルがついに，この問いに答えることのできるレベルまで向上してきたのである．
本特集では，技術編で，この技術開発の最先端の状況を紹介させていただいた．1細胞解析は欧米中心に研究開発が猛烈な勢いで進んでいるが，日本もそれほど負けてはいない．応用編では，日本で得られた1細胞解析での成果を紹介させていただいた．応用では，どうしても技術レベルが最先端の1つ前になる．そこで，技術としては分離された細胞の1細胞解析が中心で，ターゲットとしては血液が中心になることをお断りしておきたい．そのなかでは，野村らによる心筋の解析，文東らの脳細胞の解析は特異なものである．
本特集が，今後起こるであろう1細胞解析の爆発的進展を理解する一助となり，ご自身の研究に1細胞解析を取り入れてみようと考えるきっかけになれば，これに勝る喜びはない．
コロナ禍が進み，日々の対応できわめてお忙しいなか，快く執筆をお引き受けいただいた著者の方々に深く感謝いたします．
はじめに（菅野純夫）
技術
1．1細胞エピゲノム解析技術開発の最前線（大川恭行・他）
KeyWord エピゲノミクス，クロマチン，ディープシークエンス
2．1細胞プロテオーム解析はどこまできたか（松本雅記）
KeyWord 質量分析，プロテオーム，プロテオミクス，1細胞
3．1細胞メタボローム解析の現状（和泉自泰・馬場健史）
KeyWord 1細胞メタボローム解析，メタボロミクス，ナノ液体クロマトグラフィ質量分析（nano-LC/MS）
4．ライブイメージングによる1細胞動態解析（大石裕晃・落合 博）
KeyWord ライブセルイメージング，共焦点顕微鏡，2光子励起顕微鏡，ライトシート顕微鏡，オルガノイド
5．組織切片の空間トランスクリプトーム解析（永澤 慧・鈴木 穣）
KeyWord 空間トランスクリプトーム（ST），がん不均一性，がん微小環境，乳がん
6．1細胞ゲノム解析で多様な細菌叢を捉える（細川正人・小川雅人）
KeyWord 1細胞ゲノミクス，マイクロバイオーム，メタゲノム
7．電気化学的なケミカルイメージングによる実時間1細胞解析（髙橋康史）
KeyWord 微小電極（マイクロ電極），電気化学イメージング，走査型電気化学顕微鏡（SECM），走査型イオンコンダクタンス顕微鏡（SICM）
8．1細胞トランスクリプトームデータの解析技術（二階堂 愛）
KeyWord 1細胞トランスクリプトーム，1細胞RNAシークエンス（scRNA-seq），バイオインフォマティクス
9．国際動向─Human Cell Atlasプロジェクト（安藤吉成・他）
KeyWord Human Cell Atlas（HCA），HCAバイオロジカルネットワーク，新型コロナウイルス感染症（COVID-19）
応用
10．感染症の1細胞解析（鹿島幸恵・他）
KeyWord 1細胞RNAシークエンス（scRNA-seq），新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）/新型コロナウイルス感染症（COVID-19），ヒト免疫不全ウイルス/後天性免疫不全症候群（HIV/AIDS）
11．新型コロナウイルス感染症の1細胞解析（橋本真一）
KeyWord 新型コロナウイルス（SARS-CoV-2），新型コロナウイルス感染症（COVID-19），ACE2，BCR
12．免疫系の1細胞解析による転写制御機構の予測（Johannes Nicolaus Wibisana・他）
KeyWord 1細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）解析，1細胞ATAC-seqシーケンス（scATAC-seq）解析，免疫応答
13．1細胞解析でがん免疫療法に迫る（入江拓磨・西川博嘉）
KeyWord 腫瘍微小環境（TME），腫瘍浸潤免疫細胞，免疫チェックポイント阻害薬（ICI）
14．百寿者免疫細胞の1細胞トランスクリプトーム解析（橋本浩介・新井康通）
KeyWord スーパーセンチナリアン，百寿者，CD4陽性キラーT細胞，トランスクリプトーム
15．発生・再生研究における1細胞遺伝子発現解析の現状（渡辺 亮・他）
KeyWord 再生医療，多能性幹細胞（PSCs），ES細胞，iPS細胞
16．1細胞解析からわかる循環器病態（野村征太郎）
KeyWord 心不全，心筋梗塞，分子病態
17．精神疾患患者試料を使用した1細胞研究の現在（文東美紀・他）
KeyWord 神疾患患者死後脳解析，1細胞核RNAシーケンス（snRNA-seq），体細胞変異，LINE-1
18．がん治療における薬剤応答性の1細胞解析（小林 進）
KeyWord 不均一性（heterogeneity），再発，分子標的療法，薬物耐性
サイドメモ
空間解像度
時間分解能
シグナルノイズ比
光毒性
ロングリードシーケンス
Chromium
Rhapsody
CyTOF（R）
viruSITE
T細胞受容体とクローン性増殖
多能性幹細胞（PSCs）
アレル特異的発現
レトロトランスポゾン
技術
1．1細胞エピゲノム解析技術開発の最前線（大川恭行・他）
KeyWord エピゲノミクス，クロマチン，ディープシークエンス
2．1細胞プロテオーム解析はどこまできたか（松本雅記）
KeyWord 質量分析，プロテオーム，プロテオミクス，1細胞
3．1細胞メタボローム解析の現状（和泉自泰・馬場健史）
KeyWord 1細胞メタボローム解析，メタボロミクス，ナノ液体クロマトグラフィ質量分析（nano-LC/MS）
4．ライブイメージングによる1細胞動態解析（大石裕晃・落合 博）
KeyWord ライブセルイメージング，共焦点顕微鏡，2光子励起顕微鏡，ライトシート顕微鏡，オルガノイド
5．組織切片の空間トランスクリプトーム解析（永澤 慧・鈴木 穣）
KeyWord 空間トランスクリプトーム（ST），がん不均一性，がん微小環境，乳がん
6．1細胞ゲノム解析で多様な細菌叢を捉える（細川正人・小川雅人）
KeyWord 1細胞ゲノミクス，マイクロバイオーム，メタゲノム
7．電気化学的なケミカルイメージングによる実時間1細胞解析（髙橋康史）
KeyWord 微小電極（マイクロ電極），電気化学イメージング，走査型電気化学顕微鏡（SECM），走査型イオンコンダクタンス顕微鏡（SICM）
8．1細胞トランスクリプトームデータの解析技術（二階堂 愛）
KeyWord 1細胞トランスクリプトーム，1細胞RNAシークエンス（scRNA-seq），バイオインフォマティクス
9．国際動向─Human Cell Atlasプロジェクト（安藤吉成・他）
KeyWord Human Cell Atlas（HCA），HCAバイオロジカルネットワーク，新型コロナウイルス感染症（COVID-19）
応用
10．感染症の1細胞解析（鹿島幸恵・他）
KeyWord 1細胞RNAシークエンス（scRNA-seq），新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）/新型コロナウイルス感染症（COVID-19），ヒト免疫不全ウイルス/後天性免疫不全症候群（HIV/AIDS）
11．新型コロナウイルス感染症の1細胞解析（橋本真一）
KeyWord 新型コロナウイルス（SARS-CoV-2），新型コロナウイルス感染症（COVID-19），ACE2，BCR
12．免疫系の1細胞解析による転写制御機構の予測（Johannes Nicolaus Wibisana・他）
KeyWord 1細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）解析，1細胞ATAC-seqシーケンス（scATAC-seq）解析，免疫応答
13．1細胞解析でがん免疫療法に迫る（入江拓磨・西川博嘉）
KeyWord 腫瘍微小環境（TME），腫瘍浸潤免疫細胞，免疫チェックポイント阻害薬（ICI）
14．百寿者免疫細胞の1細胞トランスクリプトーム解析（橋本浩介・新井康通）
KeyWord スーパーセンチナリアン，百寿者，CD4陽性キラーT細胞，トランスクリプトーム
15．発生・再生研究における1細胞遺伝子発現解析の現状（渡辺 亮・他）
KeyWord 再生医療，多能性幹細胞（PSCs），ES細胞，iPS細胞
16．1細胞解析からわかる循環器病態（野村征太郎）
KeyWord 心不全，心筋梗塞，分子病態
17．精神疾患患者試料を使用した1細胞研究の現在（文東美紀・他）
KeyWord 神疾患患者死後脳解析，1細胞核RNAシーケンス（snRNA-seq），体細胞変異，LINE-1
18．がん治療における薬剤応答性の1細胞解析（小林 進）
KeyWord 不均一性（heterogeneity），再発，分子標的療法，薬物耐性
サイドメモ
空間解像度
時間分解能
シグナルノイズ比
光毒性
ロングリードシーケンス
Chromium
Rhapsody
CyTOF（R）
viruSITE
T細胞受容体とクローン性増殖
多能性幹細胞（PSCs）
アレル特異的発現
レトロトランスポゾン
