单细胞全基因组测序技术是在单细胞水平对全基因组进行扩增与测序的一项新技术。其原理是将分离的单个细胞的微量全基因组DNA进行扩增，获得高覆盖率的完整的基因组之后通过外显子捕获进而高通量测序用于揭示细胞群体差异和细胞进化关系。全基因组扩增技术主要分为两种类型：一是基于热循环以PCR为基础的扩增技术，如简并寡核苷酸引物PCR（DOP-PCR）、连接反应介导的PCR（LM-PCR）、扩增前引物延伸反应（PEP）等；二是基于等温反应不以PCR为基础的扩增技术，如多重置换扩增（MDA）和基于引物酶的全基因组扩增（pWGA）。

DNA甲基化是表观遗传学(Epigenetics)的重要组成部分,在维持正常细胞功能、遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤发生中起着重要的作用。在哺乳动物中,甲基化一般发生在CpG的胞喀啶5位碳原子上。通过lllumina高通量测序平台,对所有富集的甲基化DNA片段进行高通量测序,研究人员能够获得全基因组范围内高精度的甲基化状态,为深入的表观遗传调控分析提供了更有利的切入点。

对感兴趣的基因区域设计芯片和探针，进行区域DNA富集后高精碓度的序列分析，相比于全基因组和转录组测序，靶向区域测序的目标序列较少，可达到的测序深度较高，成本较低，可以获得质量较高的测序结果。该测序常用于临床上进行疾病相关致病基因和易感基因的信息获取，用于临床指导个性化治疗方案的制定。

Moleculo方法，它的巧妙点就是可以把Illumina不算太长的序列,拼接成一个一个10kb读长的序列，然后，再拼出基因组来。在全新的基因组组装工作中，也就是我们通常所说的”De Novo”工作中，最核心的技术点，是能否得到大量的、长读长的序列。所以，得到长的读长序列，一直是做De novo工作的科学家所追求的有效技术手段。另外，长读长的序列还可以帮助科学家来碓定染色体单体的基因型。Illumina标准的HiSeq/MiSeq测序方法，提供了一次给出大量序列的方法。它的序列，精度也很高，每个G的数据的测序成本也很低，但是，相对于De novo工作来说，它的读长还是不够长。举例来说，Illumina旗下测序长度最长的MiSeq测序仪它的测序长度是:双端各300个碱基。把这双端的300个碱基拼起来，中间交错100个碱基，可以得到一个500碱基的读长，要用500碱基读长的序列来组装一个和人类基因组大小相近的一个基因组，也就是单倍体长度为30亿个碱基长度的基因组，就相当于用筷子那么长(25厘米)的铁轨，来拼出一个京沪铁路(1300公里)。大家稍微想一想，就可以想出其中的难度。

在构建待测DNA文库时在两端的接头上都加上测序引物结合位点，在第一 轮测序完成后，去除第一轮测序的模板链，用对读测序模块(Paired-End Module)引导互补链在原位置再生和扩增，以达到第二轮测序所用的模板量，进行第二轮互补链的合成测序。

首先将DNA样本进行片段化处理形成200-500bp的片段，引物序列连接到DNA片段的一端，然后末端加上接头，将片段固定在Flowcell上生成DNA簇，上机测序单端读取序列。

外显子组靶向测序采用了旨在检测出编码外显子的富集策略，是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后进行高通量测序的基因组分析方法。外显子组包括约1%的基因组，另外还包含约85%的致病突变。对于尝试找出6800多种罕见病病因的基因研究人员而言，外显子组测序可检测出单核甘酸变异(SNV)、小部分基因插入或缺失(indel)以及罕见的新生突变，由此说明复杂疾病的遗传率。外显子组测序外显子测序相对于基因组重测序成本较低，对研究已知基因的SNP、Indel等具有较大的优势，但无法研究基因组结构变异如染色体断裂重组等。

CHIP-Seq的原理是：首先通过染色质免疫共沉淀技术(ChIP)特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段，并对其进行纯化与文库构建;然后对富集得到的DNA片段进行高通量测序。研究人员通过将获得的数百万条序列标签精确定位到基因组上，从而获得全基因组范围内与组蛋白、转录因子等互作的DNA区段信息。

染色质免疫共沉淀技术(Chromatin Immunoprecipitation，ChIP)也称结合位点分析法，是研究体内蛋白质与DNA相互作用的有力工具，通常用于转录因子结合位点或组蛋白特异性修饰位点的研究。将ChIP与第二代测序技术相结合的ChIP-Seq技术，能够高效地在全基因组范围内检测与组蛋白、 转录因子等互作的DNA区段。

全基因组重测序是对基因组序列已知的个体进行基因组测序，并在个体或群体水平上进行差异性分析的方法。随着基因组测序成本的不断降低，人类疾病的致病突变研究由外显子区域扩大到全基因组范围。通过构建不同长度的插入片段文库和短序列、双末端测序相结合的策略进行高通量测序，实现在全基因组水平上检测疾病关联的常见、低频、甚至是罕见的突变位点，以及结构变异等，具有重大的科研和产业价值。

也称为从头测序，其不需要任何现有的序列资料就可以对某个物种进行测序，利用生物信息学分析手段对序列进行拼接，组装，从而获得该物种的基因组图谱。获得一个物种的全基因组序列是加快对此物种了解的重要捷径 。随着新一代测序技术的飞速发展，基因组测序所需的成本和时间较传统技术都大大降低，大规模基因组测序渐入佳境，基因组学研究也迎来新的发展契机和革命性突破。利用新一代高通量、高效率测序技术以及强大的生物信息分析能力，可以高效、低成本地测定并分析所有生物的基因组序列。

又称转录组测序，是基于第二代测序技术的转录组学研究方法:首先提取生物样品的全部转录的RNA，然后反转录为cDNA后进行的二代高通量测序， 在此基础上进行片段的重叠组装，从而可得到一个个的转录本。进而可以形成对该生物样品当前发育状态的基因表达状况的全局了解。进一步说，若和下一阶段的生物样品的RNA-Seq转录组进行比较，则可以得到全部的(在转录层面)基因表达的上调及下调一一这就形成了表达谱，针对关键基因则可以形成你要想要的pathway的构建。

即研究特定细胞在某一功能状态下所能转录出来的mRNA的类型与拷贝数。对于真核生物，用带有Oligo(dT)的磁珠富集mRNA,对于原核生物，用试剂盒去除rRNA,向得到的mRNA中加入Fragmentation Buffer使其片断成为短片段，再以片断后的mRNA为模板，用六碱基随机引物(random hexamers)合成cDNA第一链，并加入缓冲液、dNTPs、RNase H和DNA polymerase I合成cDNA第二链，之后参照DNA文库构建的步骤，完成整个文库制备工作。mRNA测序(mRNA-Seq)是针对分析疾病状况、生物过程及广泛研究设计中的转录组的首选方法。mRNA-Seq不仅可提供极为准确且高灵敏度的量化基因表达，还可识别已知的和新的转录异构体、基因融合和其他特征及等位基因特异性表达。mRNA-Seq可提供编码转录组的完整视图，而并不受限于先验知识。

即测定单个细胞mRNA信息的测序方法。

单细胞mRNA文库的难点在于:PCR偏差和rRNA去除。目前市场主要有2种建库方法，分别是Clontech公司推出的SMART法，和EpiCentre公司推出的TargetAmp方法。

Small RNA（miRNAs、siRNAs和 pi RNAs）是生命活动重要的调控因子，在基因表达调控、生物个体发育、代谢及疾病的发生等生理过程中起着重要的作用。Illumina能够对细胞或者组织中的全部Small RNA进行深度测序及定量分析等研究。实验时首先将18-30nt范围的Small RNA从总RNA中离出来，两端分别加上特定接头后体外反转录做成cDNA再做进一步处理，利用测序仪对DNA片段进行单向末端直接测序。

成熟的miRNA是由18-25个核苷酸组成的单链非编码RNA，主要通过与靶miRNA结合使其降解或抑制其翻译，从而达到调控基因表达、细胞生长、发育等生物学过程的目的。基于第二代测序技术的miRNA测序，可以一次性获得数百万条miRNA序列，能够快速鉴定出不同组织、不同发育阶段、不同疾病状态下已知和未知的miRNA及其表达差异，为研究miRNA对细胞进程的作用及其生物学影响提供了有力工具。

RIP是研究细胞内RNA与蛋白结合情况的技术，是了解转录后调控网络动态过程的有力工具，能帮助我们发现miRNA的调节靶点。这种技术运用针对目标蛋白的抗体把相应的RNA-蛋白复合物沉淀下来，然后经过分离纯化就可以对结合在复合物上的RNA进行测序分析，此测序分析过程则称为RIP-seq。RIP可以看成是普遍使用的染色质免疫沉淀ChIP技术的类似应用，但由于研究对象是RNA-蛋白复合物而不是DNA-蛋白复合物，RIP实验的优化条件与ChIP实验不太相同（如复合物不需要固定，RIP反应体系中的试剂和抗体绝对不能含有RNA酶，抗体需经RIP实验验证等等）。RIP技术下游结合microarray技术被称为RIP-Chip，帮助我们更高通量地了解癌症以及其它疾病整体水平的RNA变化。

HITS- seq又称为CLIP-seq，是一项在全基因组水平揭示RNA分子与RNA结合蛋白相互作用的革命性技术。其主要原理是基于RNA分子与RNA结合蛋白在紫外照射下发生耦联，以RNA结合蛋白的特异性抗体将RNA-蛋白质复合体沉淀之后，回收其中的RNA片段经添加接头、RT-PCR等步骤，对这些分子进行高通量测序，再经生物信息学的分析和处理、总结，挖掘出其特定规律，从而深入揭示RNA结合蛋白与RNA分子的调控作用及其对生命的意义。