已知的單基因病致病基因和遺傳方式大部分已明確，不受環境因素的影響。目前，已知的人類單基因遺傳病已超過10000種，盡管單基因病個體發病率很低，但人群總發病率仍較高，約為1/100。大部分單基因病具有致死性、致殘性或致畸性，臨床表現多樣，因此診斷準確率不高。傳統的單基因遺傳病檢測方法主要為Southern印跡法、Sanger測序，以及以PCR技術為基礎的各種檢測手段。

傳統檢測方法的操作步驟復雜、通量低，不易檢測出未知的突變位點和進行全基因組范圍內的基因突變分析。通過先進的NGS技術可對上千種由于基因變異（基因突變、平衡異位、微缺失等）導致的遺傳病進行檢測，且可在早期對胎兒的脫落細胞或者絨毛膜進行檢測，在產前就可確認胎兒是否患有遺傳病。目前，NGS技術應用于單基因遺傳病的形式有目標序列捕獲高通量測序技術(Panel)測序、全外顯子組測序、全基因組測序和轉錄組測序等。

Panel測序通過靶向某一已知疾病的全部致病基因，能夠快速高效地分析給定樣本是否患有

該疾病，根據臨床診斷需要自由設計Panel，靈活方便，但不能有效地預測新的致病基因和對未知疾病的致病基因進行診斷。當Panel測序診斷結果為陰性，或者臨床表型比較復雜時，就需要行全外顯子組測序和全基因組測序，以進行更大范圍的篩查。全外顯子組測序是指對個體外顯子區進行測序的方法，一般包括22000個左右的編碼基因，能夠更快地確定致病基因及其突變位點，但不能獲得完整的基因組信息，且不適用于非編碼區突變和DNA結構變異等檢測。

全基因組測序是對某個體基因組的測序，不僅能夠明確的基因譜，而且能夠檢測出更多的突變類型，如一些結構變異、拷貝數變異等；但該方法價格昂貴且數據量大，導致數據儲存和結果解讀十分困難。全外顯子組測序和全基因組測序應用于潛在遺傳病（尚未確診）的分子診斷時，診斷準確率為25%～52%。通過TRIO測序（及其父母共同進行測序），有助于發現父母不存在，而孩子新發生的突變（新發突變）和潛在的隱性遺傳突變。

轉錄組測序主要是通過對某一物種特定細胞或在某個狀態下的轉錄本和基因序列進行測序，以研究基因的表達情況，從而對非編碼區功能、結構和新轉錄本的預測等進行研究。