Die ischämisch-reperfusionsbedingte Verletzung (IRI) ist häufig mit schweren klinischen Manifestationen verbunden, darunter Myokardruhe, akute Herzinsuffizienz, Hirndysfunktion, Nierenfunktionsstörung, gastrointestinale Funktionsstörung, Lebertransplantatabstoßung, systemisches inflammatorisches Antwortsyndrom und multiples Organversagen, was für Ärzte in der Klinik bedeutende therapeutische Herausforderungen darstellt. Die Einzelzell-Sequenzierungstechnologie ist eine hochdurchsatz-Sequenzierung auf Einzelzellebene von Genom, Transkriptom oder Epigenom, die die Zellheterogenität aufdeckt und es ermöglicht, die Entwicklungspfade, Zelltypen, Zustände und verschiedene Interaktionen der Zellen zu verstehen. Seit ihrer ersten Entdeckung wurde die Einzelzell-Sequenzierungstechnologie in verschiedenen Bereichen weit verbreitet eingesetzt, insbesondere in der frühen Tumordiagnostik und personalisierten Therapie. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Anwendung und Fortschritte der Einzelzell-Sequenzierung bei organfunktionellen Störungen, die durch IRI verursacht werden, vertieft das Verständnis der IRI-Mechanismen und Signalwege und bietet neue Ansätze für die gezielte Therapie der Organ-IRI.