A rendszerbiológia egyik fő kihívása az, hogy a sejt molekuláris alkotói és génhálózatai alapján leírja, hogyan hatnak a genetikai és környezeti változások annak megfigyelhető tulajdonságaira. Az ehhez szükséges nagy áteresztőképességű vizsgálati módszerek hagyományosan alacsony felbontásúak, nem képesek egyedi sejteket követni és mikrokörnyezetüket manipulálni.
Ez korlátot jelent mindazon biológiai és orvosi problémáknál, ahol egy populáció sejtjei eltérően viselkednek, különböző sejttípusok közötti kölcsönhatásokat vizsgálnak, a sejtek sokdimenziós fenotípusára kíváncsiak, vagy egyedi tulajdonságú sejtek további molekuláris analízise szükséges.
