Next-Generation Sequencing (NGS) technologies enabled the characterization of the human genome and its variation in great detail within large cohorts. The current medical research aims towards personalized medicine, whereby identifying the causal disease mechanisms in each individual will promote more tailored forms of treatment. In genetic studies, NGS technologies involve targeted sequencing panels of known disease genes, whole-exome sequencing (WES) covering the genome's protein-coding part, and whole-genome sequencing (WGS). Our study applied targeted panels and WES for the genetic diagnosis of severe childhood disorders, starting with a progressive neurological syndrome and continuing with a cohort of 66 children diagnosed with cardiomyopathy, a leading cause of pediatric heart transplants. We made substantial progress in understanding the molecular basis of the studied disorders. First, we strengthen the evidence that heat shock response is a novel mechanism underlying leukoencephalopathy. Second, we characterized genetically a cohort of early-onset severe cardiomyopathies (KidCMP), representing the whole of Finland for patients evaluated for cardiac transplantation or receiving inotropic support. Third, we characterized a novel disease gene causing childhood cardiomyopathies, an important step in further deciphering the genetic landscape of these severe heart disorders. Altogether, this thesis highlights the power of novel technologies in identifying causal genetic variants and characterizing novel disease genes. Our findings enhance knowledge of the underlying molecular mechanisms and potentially aid in developing new therapeutic interventions. For families, the genetic diagnosis enables a causative recognition of the disease and identifying individuals at risk. Our cardiomyopathy project also contributed to establishing a protocol for systematic genetic testing of patients and families at the Pediatric Cardiology Department of the University of Helsinki Central Hospital. Uuden sukupolven sekvensointimenetelmät mahdollistavat ihmisen perimän ja sen vaihtelun tarkan analysoinnin suurista näytemääristä. Perimän tarkka analyysi on myös tärkeä osa yksilöllistä lääketiedettä, jossa henkilön omien ominaisuuksien ja riskien tunnistaminen voi mahdollistaa yksilöllistettyä hoitoa. Perimän analyysi voi kohdistua tunnettujen tautigeenien emäsjärjestyksen selvittämiseen (geenipaneelit), koodaavien geenien analyysiin (eksomi) tai koko perimän emäsjärjestyksen määrittämiseen (koko genomin sekvensointi). Tässä tutkimuksessa käytettiin sekä geenipaneeleja että eksomianalyysiä selvittämään vakavien lapsuusiän sairauksien geenidiagnooseja. Kuvasimme uuden tautigeenin lapsuusiällä alkavassa aivojen valkeaa ainetta rappeuttavassa hermostotaudissa. Keskityimme erityisesti selvittämään lasten sydänlihasrappeumatautien – kardiomyopatioiden – geenitaustaa. Käytössämme oli uniikki 66:n lapsipotilaan kohortti. Kardiomyopatia on yleisin lasten sydänsiirtojen syy. Tämä KidCMP kohorttimme on kansainvälisesti ensimmäinen kokonaisen maan laajuinen tutkimus lasten vaikeiden sydänsairauksien geenitaustasta. Tulokset kertovat millaiset geenisyyt Suomessa johtavat vaikeisiin sydäntauteihin, heikentyneen pumppaustoiminnan tukihoitoihin tai lasten sydänsiirtoihin. Tutkimuksemme edisti merkittävästi lasten vaikeiden sairauksien molekyylitaustan tuntemusta. Lasten valkean aineen rappeumataudin tutkimuksemme osoitti, että lämpöshokkivaste on tärkeä mekanismi näiden tautien taustalla. Selvitimme myös suuren määrän tautigeenejä varhaisten vakavien kardiomyopatioiden taustalla, sillä lähes kaikilla perheillä oli oma tautigeeninsä. Löysimme myös uuden lapsuusiän kardiomyopatiaa aiheuttavan tautigeenin, mikä on tärkeä askel näiden vakavien sydäntä rappeuttavien tautien tuntemuksessa. Tämä väitöskirja korostaa uusien perimäntutkimusmenetelmien tärkeyttä geenidiagnoosien löytämisessä ja uusien tautigeenien tunnistamisessa. Tunnetut tautimekanismit mahdollistavat hoitokeinojen kehittämistä. Tutkimuksemme viittasi myös siihen, että osa geenivioista johti sydäntautiin, joka voi lapsuuden aikana helpottua ilman sydämen siirtoa, kun taas osa vaatii siirron aina. Tieto on kullan arvoinen siirteiden kohdistamiseksi oikeille lapsille. Perheille geenidiagnoosi kertoo taudin syyn ja mahdollistaa perinnöllisyysneuvonnan. Tämä tutkimus on myös edesauttanut systemaattisen geenidiagnostiikan käyttöönottoa lastenkardiologian osastolla Helsingin Yliopistollisessa Sairaalassa.