活细胞无时不在与外界进行着物质和能量的交换,其代谢水平应是其生命体征的主要表现。在健康和疾病中,代谢程序和它们所支持的特定生理功能之间有着密切的联系。这些核心代谢功能的失调与许多现代疾病有关,包括癌症和慢性炎症性代谢疾病,如糖尿病、肥胖、动脉粥样硬化和类风湿关节炎。然而,由于疾病的复杂性和所涉及的细胞表型甚多,对于发生在致病环境中的代谢重塑的详细了解还很缺乏。营养水平的改变、供能系统的变化以及信号因子的存在以及与邻近细胞的相互干扰,都会诱导代谢变化,使细胞在其特定的组织微环境中发挥作用。由于每个细胞都生活在一个独特的环境中,我们体内没有一个细胞在新陈代谢、表型和功能上完全相同。在单细胞分辨率下,解决代谢的时空异质性和阐明这一复杂性将推动代谢领域向前发展,允许转换到临床应用和理解体内系统代谢组学变化的基础。