单细胞基因组学，表观基因组学，转录组学和蛋白质组学研究揭示出了即使是在同一组织中遗传相同的细胞之间，基因和蛋白质表达依然存在差异。但是来自美国Parker癌症免疫疗法研究所的生物学家Pier Federico Gherardini指出，目前大多数此类研究只检查了每个细胞的单层信息，这可能会产生偏差。现阶段，科学家们已经开始以单细胞分辨率组合多层信息。这些“多组学”技术可以更仔细地观察细胞之间的可变性，更清楚地识别特定细胞及其功能。分析基因组DNA揭示了单细胞基因组，甲基化组织或染色质，单细胞Trio-seq同时检测同一个细胞内的转录组和基因组或者表观组的状态，系统研究基因组，表观修饰和基因表达的关系。而分析RNA和蛋白质则能分别产生转录组和蛋白质组数据。