人类基因组计划完成后，对不同病理状态下的基因组变异进行分析成为可能。然而，基于桑格技术的毛细管基因测序法在时间和成本上仍然高昂，且要求操作人员具备高度专业知识。为此，美国国家人类基因组研究所于2004年启动了“先进测序技术开发”项目，目标是在一天内以1000美元完成一个基因组的测序。近年来，三个商业化平台（Roche/454 FLX、Applied Biosystems SOLiD、Illumina/Solexa Genome Analyzer）以及单分子测序方法的引入，不仅在时间和成本上具有竞争力，而且测序精度显著高于上一代技术。

下一代测序技术使得在一个实验中同时鉴定拷贝数变异、重组或融合基因成为可能，从而在基因组、转录组、蛋白质组和表观遗传学等多个层次上进行癌症风险评估。意大利国家癌症研究中心的S. Tommas等人最近撰文介绍了这些创新技术。

下一代测序平台：目前有三个验证平台可供选择：Roche/454 FLX、Applied Biosystems SOLiD和Illumina/Solexa Genome Analyzer。人类基因组计划效率低下，成本估计为30亿美元。桑格测序成本约为每兆碱基1000美元；Roche/454平台成本降低10倍，时间缩短20倍；而Illumina系统可实现以10万美元完成一个人基因组测序。

下一代癌症基因组研究：通过靶向测序进行基因筛查是常见的诊断方法，但仍昂贵且耗时。预检方法如dHPLC和高分辨率熔解（HRM）技术减少了测序反应，已广泛应用于急性淋巴细胞白血病等研究。1992年建立的比较基因组杂交（CGH）技术标志着癌症遗传学研究的新纪元。这种分子细胞遗传学方法分析细胞中DNA拷贝数的变化（增益/丢失）。Progenetix数据库收集了许多癌症类型的核型信息。例如，卵巢癌基因畸变复杂，即使鉴定一个目标基因也很困难。PTEN和PIK3CA基因在子宫内膜亚型中突变更频繁，而高级别浆液性肿瘤显示BRCA1基因缺失。

2003年人类基因组计划完成后，全基因组样本分析成为可能。全基因组关联研究（GWAS）通常需要患者和正常对照组。频繁的突变被认为与特定疾病相关。由于对整个基因组进行筛选，该技术可以非假说驱动的方式调查疾病的遗传基础，但大量统计测试可能导致许多假阳性结果。

下一代平台不仅能在突变水平上获得基因组特征，还能在一次实验中检测大量重排和复制变异。重测序是下一代测序的重要应用之一。最近完成的“1000个基因组项目”进一步推动了这一领域。

超越基因组：癌症风险分析不仅限于基因组研究，还包括转录组、蛋白质组和表观遗传学水平的变化。下一代测序在这些领域的应用见下表。

转录组测序是最有趣的新一代系统应用之一。Mane等人采用DNA微阵列和定量RT-PCR进行基因表达定量比较，使用MAQC参考RNA样品。他们利用高特异性和灵敏度的Roche/454平台发现了新的剪接变异体，以较低成本提供了更深入的人类转录组洞察。Morrissy等人基于Illumina Genome Analyzer平台开发了Tag-Seq方法，比LongSAGE更便宜、更敏感。在这两种方法中，转录本被NiaIII限制性内切酶切割，然后MmeI酶切产生21bp标签。在LongSAGE中，标签连接形成双标签用于测序，而Tag-Seq直接测序标签，避免了连接和克隆步骤。

与RNA-Seq相比，Tag-Seq基于Illumina Genome Analyzer平台，但能区分正义和反义转录本。已知和新的正义-反义基因对在癌症和对照样本中表达不同，特别是在Bcl6基因位点的反义转录与淋巴瘤相关。乳腺癌患者样本和二级癌上皮标本显示该位点正义-反义比例减少。反义转录增加可能源于该位点的高度甲基化。

转录组研究不仅能检测表达变化，还能鉴定影响基因功能的变异和重排。通过富集方法的靶向测序是有效的解决方案，因为估计需要4000万读数才能获得整个转录组的一倍覆盖。富集方法包括微阵列表面或溶液中的分子倒置探针（MIPS）和核酸杂交技术。

另一个重要应用是研究蛋白质与DNA之间的相互作用，这在基因表达调控中至关重要。染色质免疫沉淀（ChIP）方法首次使用于1988年，最近基于DNA微阵列的ChIP-chip方法已推出。ChIP-chip受限于低信噪比，需要对结合位点进行重复验证。

最新引入的三个商业化平台及单分子测序方法，不仅在时间和成本上具有竞争力，而且测序精度高于上一代技术。