Poslednje decenije obeležene su burnim razvojem molekularne genetike, i njenom primenom u svim biomedicinskim i srodnim disciplinama. Osamdesetih godina prošlog veka sekvenciran je ljudski genom tehnikom koju je prvi opisao Fred Sanger 1977. godine. To je bio uvod u devedese godine, koje su obeležene realizacijom Projekta genoma čoveka, kao do sada najvećeg internacionalnog naučnog projekta. Početkom novog milenijuma objavljena je prva kompletna verzija humanog genoma, i dobijni podaci su potom povezani sa brojnim fiziološkim karakteristikama i patološkim stanjima kod čoveka. Međutim, uprkos automatizaciji, sekvenciranje ovim pristupom je bilo sporo i skupo, tako da je sekvenciranje kompletnog ljudskog genoma bio veliki poduhvat. Početno sekvenciranje ljudskog genoma trajalo je 15 godina uz trošak od oko 3 milijarde dolara. Počevši od 2005. godine, razvijene su nove metode sekvenciranja, nazvane next-generation sequencing (NGS), odnosno sekvenciranje nove generacije, koje su znno ubrzale čitav proces i smanjile troškove sekvenciranja genoma.

Brzina sekvenciranja se povećala, tako da je sada moguće sekvencirati čitav ljudski genom u samo nekoliko dana. Te dramatične promene tehnologije sekvenciranja otvaraju vrata za sekvenciranje čitavih genoma velikog broja različitih pojedinaca, omogućujući nove pristupe u razumevanju genetske osnove za mnoge bolesti, uključujući rak, bolesti srca, degenerativne bolesti nervnog sistema kao što su Parkinsonova i Alzheimerova bolest. Osim toga, bolje razumevanje našeg jedinstvenog genetskog materijala dovodi do razvoja novih, prilagođenih strategija za prevenciju i lečenje bolesti.

Generalno, sekvenciranjem se određuje primarna struktura tj. tačan redosled nukleotida u molekulu DNK. Gotovo četiri decenije koristi se pomenuta metoda sekvenciranja po Sangeru, koja se odlikuje izvarednom preciznošću, ali se može primeniti na segmene DNK realativno male dužine. To je čini pogodnom za analizu pojedinačnih gena ili delova gena, ali ne i većih celina. Imajući u vidu da je veličina humanog genoma preko tri milijarde baznih parova, njegovo sekvenciranje Sangerovom metodom za pojedinu osobu trajalo bi mesecima. Nove metode se zasnivaju na ideji o paralelnom sekvenciranju velikog broja segmenata DNK (masovno paralelno sekvenciranje) i potom bioinformatičkom povezivanju dobijenih podataka. NGS ne bi bio moguć bez izuzetno razvijene tehničke i informatičke podrške. Upravo je obim dobijenih informacija bio „usko grlo“ ali i izazov ove metodologije. Danas, više kompanija nudije platforme za NGS, koje se zasnivaju na različitim idejama i biohemijskim principima. Pored analize čitavog genoma, predlaže se i analiza samo protein-kodirajućih regiona, tj. egzoma. Budući da egzom čini svega 1% naše nasledne osnove, ovakav pristup se čini racionalnim i opravdanim u mnogim slučajevima. Dizajnirane su i baterije za istovremeno sekvenciranje određenog seta gena – tzv. genski paneli.

U prvom koraku se DNK fragmentira, zatim se dodaju aditivne sekvence, koje se vežu na krajeve svakog fragmenta. Jednolančani fragmenti DNK se zatim vežu na čvrstu površinu i umnožavaju PCR-om kojim se proizvode milioni prostorno odvojenih klastera, odnosno, grupisanih DNK fragmenata. Oni se zatim mogu paralelno sekvencirati pomoću lasera. Sekvence dobijene iz ove velike zbirke preklapajućih fragmenata se zatim sastavljaju kako bi se dobila kontinuirana genomska sekvenca.

Metodologija NGS omogućava analizu gena za koje se već zna da su odgovorni za pojedine monogenske bolesti, ali i identifikaciju novih odgovornih gena i njihovih mutacija. Za svaku promenu detekovanu NGS metodom neophodna je potvrda klasičnim sekvenciranjem po Sangeru, ali je procenat lažno pozitivnih nalaza izuzetno nizak. U budućnosti možemo očekivati da će sekvenciranje genoma zdravih ljudi imati važnu ulogu u prevenciji bolesti identifikacijom gena za određenu bolest, pa će moći da se preduzmu odgovarajuće preventivne mere. Na primer, sekvenciranjem genoma mogle bi se utvrditi specifične genske mutacije kod žena koje imaju visoki rizik za razvoj karcinoma dojke, a koje bi se mogle sprečiti mastektomijom.