尽管近年来肿瘤的基础和临床研究有了巨大进展，但是由于肿瘤的高度异质性，对于多数相同肿瘤的不同患者，即使采用同样的药物、标准的剂量，不同患者在治疗效果、不良反应方面仍有很大的差异。这就需要研究者在高度敏感特异的生物标志物引导下，进行个体化治疗。

人类基因组计划和单倍型图谱计划的完成，以及高通量检测手段的迅猛发展，为肿瘤的个体化治疗带来了巨大的契机。肿瘤分子流行病学发现的一系列生物标志物对于了解患者可适用治疗指征及其对药物反应的显著异质性，进一步理解药效反应以及预后中个体差异的遗传基础等具有重要意义。而且，还能为每个癌症患者提供合理的化疗药物和合适的药物剂量。因此，生物标志物的应用将使“个体化抗癌治疗”成为可能，依据患者基因组特征来优化治疗方案，合理预测患者的预后，真正做到因人而异，以最适治疗方案使患者充分享受“量体裁衣”。正如美国临床肿瘤协会（ASCO）前任主席Richard L Schilsky所说：“我们正处于一种前所未有的有利位置来推动肿瘤的治疗……我们知道如何根据肿瘤和患者独特的遗传特征来将治疗方式个体化”。

然而，个体化治疗也存在一系列的挑战：

1.肿瘤的异质性　在正常组织间，功能执行和调控的重要分子事件是相似的，而在“相同组织类型”的肿瘤之间甚至是恶性肿瘤内部，导致细胞功能失调的遗传学和表观遗传学的分子变化，却可能千差万别。全面而准确地理解这些分子变化，特别是与临床表型密切相关的分子谱型，才有可能根据这些特征，对患者采取适当的个体化诊疗。近年来，研究者们已通过二代测序技术发现每一例肿瘤的驱动突变仅为2～6个，体现肿瘤的发生仅需少量的关键突变，但这些驱动突变在不同类型肿瘤，甚至同一类型肿瘤之间异质性较大 ^［35］。如何把握这些驱动突变，从高度的遗传异质性中获取核心驱动基因并探究它们的调控网络和作用通路，掌握肿瘤异质性的表型趋同规律（已有研究报道已知的138个不同肿瘤的驱动基因可归结到3个主要的细胞过程中的12条作用通路） ^［35］，将最终帮助我们进行有效的分子分型和精准治疗。

2.药物靶点的确定　靶向药物（Targeted Medicine）是目前最先进的用于治疗肿瘤的药物，它通过与肿瘤发生、肿瘤生长所必需的特定分子靶点的作用来阻止癌细胞的生长，因其具有高度选择性地杀死肿瘤细胞而不杀伤或仅很少损伤正常细胞的特点，毒副作用相对较小，有效地改善了患者的生活品质和治疗效果。然而，恰恰由于靶向治疗是为攻击特异性靶分子而设计，所以用药前，必须检测患者是否存在对应的靶点，才能发挥其疗效。此外，就目前的研究水平而言，许多靶点“无药可及”，且在许多肿瘤组织的抑癌基因中，对功能丢失性突变进行操作还是难以企及的。

3.技术上的挑战　对潜在的预后和治疗标志物进行进一步的鉴定和验证是实现个体化治疗的关键步骤。然而，治疗后异常应答的分子分析不止涉及基因组的改变，还有表观基因组、转录组、蛋白质组的改变，甚至基因与基因、蛋白质与基因组，以及基因组与环境的相互作用，这些研究对生物标志物的发展及其应用于临床治疗有重要的意义。

4.与此同时，无论是失去手术机会的原发灶、复发产生的肿瘤灶还是转移灶，无法获得相应组织对于突变谱和异常表达基因的鉴定提出了挑战，如何运用外周血进行动态监测和早期预警成为重要的科学问题。近年来，循环肿瘤细胞（CTC）和循环DNA（ctDNA）的研究正备受关注。2013年，有研究发现，相较于CA153和CTC，循环DNA可能具有更好的肿瘤诊断和治疗反应评估的价值 ^［104］。因此，将微创的标本采集技术与痕量样品测序技术/定量检测技术相结合可能是未来个体化诊疗实现突破的关键。