基因组携带了个体的全部遗传信息，基因测序能够加深对疾病尤其是恶性肿瘤的分子机制理解，在诊断与治疗方面都发挥着重要作用。人类基因组学计划完成后，基因测序技术的发展更加迅猛，在临床实践和基础研究中的应用更加广泛。

基因测序是从1954年Whitfeld等测定多聚核苷酸序列开始的，并在随后的30年里相继诞生了一系列的DNA测序方法，包括加减法、双脱氧核苷酸末端终止法、化学降解法、荧光自动测序技术、杂交测序技术等,这些技术与方法均是在化学降解法及双脱氧核苷酸末端终止法的基础上发展起来的,人们将这些DNA测序技术统称为第一代DNA测序技术。

第一代测序技术自发明以来在生命科学研究领域发挥着重要作用,20世纪90年代,人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)的顺利完成就得益于第一代测序技术的成功应用。在过去的几十年，第一代测序技术一直作为基因诊断的标准，在基因病特别是单基因病症病人和各种遗传性酶病如苯丙酮尿症、自毁容貌综合症等其他疾病的诊断上发挥着举足轻重的作用，是最常用的基因测序技术[3]。

第一代测序技术的优点是测序读长长,准确性高；缺点是测序成本高,通量较低,无法满足日益增长的测序要求。

HGP完成后,人们迫切要求对基因突变、甲基化、RNA表达以及蛋白质与核酸相互作用等基因功能进行研究,第一代测序技术在应用及通量上已经不能满足更高的重测序和深度测序的要求,从而需要更高通量的核酸测定手段。在其他相关学科与技术的支持和推动下,边合成边测序的第二代测序技术应运而生。

二代测序一次能对几十万甚至几百万条DNA序列进行同时测定,使转录组测序及基因组深度测序变得高效、便捷,在保持高准确性的同时降低了测序成本,提高了测序的速度。

21世纪以来,为了实现对一条DNA分子进行单独测序,并克服第二代测序技术中读长较短的缺点,科学工作者开发出以单分子DNA测序和纳米孔测序为标志的第三代测序技术。

单分子DNA测序是当荧光标记的脱氧核苷酸与DNA链形成化学键的时候,它的荧光基团就被DNA聚合酶切除,荧光消失,再利用显微镜实时观测荧光的强度变化来实现序列的测定。纳米孔测序是利用电泳来驱动单个分子逐一通过纳米孔来实现的,根据不同碱基穿过时电导的微小改变，通过电信号的差异,检测通过的碱基类别来实现测序。

第三代测序技术可以直接检测RNA序列及DNA甲基化序列,由于其测序速度快,无需聚合酶链式反应(PCR),避免了覆盖度不均一和PCR假象,且准确性高,同时仪器设备相对便宜及操作较简单,

所以在单细胞水平上寻求信息变异、细胞异质性、表观遗传、胚胎植入前遗传学诊断(PGD)、肿瘤细胞的演化等领域的研究与应用前景广阔。其代表是单分子测序平台(tSMS)、单分子实时合成(SMRT)技术测序平台、基于荧光共振能量传递(FRET)技术测序平台与纳米孔单分子技术测序平台。

随着测序技术的不断发展,其应用领域也在逐渐扩展,该技术对遗传性疾病的研究与诊断显得尤为重要,在人类已知的疾病中,有4000多种疾病与基因异常有关,利用全基因组测序技术在全基因组水平上检测与人类疾病相关的单核苷酸变异(SNVs)、插入缺失(InDels)、拷贝数变异(CNV)、结构变异(SV)、RNA表达差异、甲基化异常等突变信息,进而找到致病突变并研发出有效的治疗药物,为临床诊断及人类健康提供帮助。