針對癌細胞量身訂「治」的「標靶治療」，是在一開始就已選擇好癌細胞中的目標，利用癌細胞某些特殊構造且在正常細胞裡缺乏的特性，用專一性的藥物攻擊這些特殊構造來殺死癌細胞，但對正常細胞則不造成或是只有很低的傷害。
隨著對分子生物學和癌細胞行為學(轉移)的研究發展，發現一些肺癌生長的訊息傳遞過程中有一些關鍵點，例如: 影響肺癌細胞生長的表皮生長因子接受器 (EGFR)，影響肺癌賴以生長的新生血管形成 (VEGFR) 等。如果阻斷這些肺癌生長的訊息傳遞過程，可以專一性地有效抑制肺癌的生長，同時把對正常人體組織的損傷減少到最低限度。
阻斷方式可以有許多模式，例如: 小分子化合物 (EGFR-TKI)與受体的專一性結合，或抗体對肺癌細胞膜上的專一性接受器的結合，阻斷這些關鍵點來抑制癌細胞生長，這就是目前所稱的“標靶治療" 。
1. 表皮生長因子接受器（epidermal growth factor receptor, EGFR）酪胺酸激酶抑制劑（tyrosine
kinase inhibitors, TKI）：非小細胞肺癌常會產生過量的EGFR，特別是EGFR 的 kinase domain exon18-21 有突變（如L858R和外顯子19刪除）的病患會有EGFR
signal pathway overexpression，促成癌症的快速生長、轉移與抗藥性，患者的病況因而迅速惡化。一般而言帶有特定EGFR突變（如L858R和外顯子19刪除）的病患，對EGFR標靶藥物會有較高的反應率。
(1)
Gefitinib (Iressa)是全世界第一個非小細胞肺癌的「命中標靶治療」藥物。Gefitinib正是 EGFR的抑制劑，主要攻擊的標靶便是癌細胞過多的上皮生長因子受體，使它失去刺激癌細胞增長、轉移與抗藥性的惡性轉化能力，達到治療效果。
(2)
Erlotinib (Tarceva) 是全世界第二個非小細胞肺癌的合法上市的「命中標靶治療」藥物。但是除對帶有特定EGFR突變的病患有效以外，特別要說明的是部分不帶有EGFR突變的NSCLC患者仍可對erlotinib產生反應(Cappuzzo, Ciuleanu et al. 2010; Ciuleanu, Stelmakh et al. 2012)，顯示可能還有其他EGFR路徑以外的機制居中促成了erlotinib所產生的腫瘤消滅效果，在部分不帶有EGFR突變的NSCLC患者卻也展現出正面的反應。在第三期SATURN（Sequential Tarceva in Unresectable NSCLC）試驗中，在未篩選EGFR狀態下施行第一線化學治療後、作為第二線NSCLC維持療法所施用的erlotinib，在不帶有EGFR突變的病患中無惡化存活率優於安慰劑組（危險比：0.78，95% CI：0.63-0.96；P = 0.0185）(Cappuzzo, Ciuleanu et al. 2010)。在難治型NSCLC患者中探索第二線erlotinib相較於化學治療之療效與耐受性的TITAN（Tarceva In Treatment of Advanced NSCLC）試驗顯示，在不帶有EGFR突變的患者中erlotinib與docetaxel或pemetrexed的療效並無顯著差異（危險比：0.85，95% CI：0.59-1.22；P = 0.37）(Ciuleanu, Stelmakh et al. 2012)。這兩項試驗都提供強力的臨床證據顯示：即使在不帶有EGFR突變的NSCLC患者中erlotinib仍具有抗腫瘤效果，因此背後可能還有其他機制，這一部分會作為本論文探討的重點展開。
丙、 在第一代的標靶治療藥品(EGFR-TKI，anti-VEGF antibody)成功的使用於非小細胞肺癌治療以後，學者與藥廠又致力於研發第二代的標靶治療藥品。
(3)
Afatinib (Giotrif)是一種新的口服標靶藥品，和gefitinib或erlotinib相比可以更廣泛的阻斷ErbB家族，除了EGFR（ErbB1）外，更增加了HER2（ErbB2）和HER4 （ErbB4）等治療標地。ErbB家族共有四個成員，其中上皮生長因子受體（EGFR）的失控和肺癌、大腸直腸癌、頭頸癌有關，Her2則和乳癌有相關。Afatinib在全球第三期的大型臨床試驗中，針對已轉移的非小細胞肺癌其腫瘤具有上皮生長因子基因突變（exon19或exon21）的病人可以有13.6個月的腫瘤無進展存活時間，而傳統化學治療（cisplatin/pemetrexed）的腫瘤無進展存活時間則是6.9個月，這代表afatinib比化學治療有較長的延緩腫瘤進展的時間。
2. 抑制血管內皮細胞生長因子受体(VEGFR)的抗體：抗血管增生劑目前以Bevacizumab ( Avastin)為主。 Bevacizumab在第三期隨機臨床試驗時，只收錄未曾接受化療的非鱗狀上皮癌病患，而且沒有咳血病史，或每次發生咳血的咳血量不到半湯匙的病患才可以加入臨床試驗。 Bevacizumab 有兩個第三期隨機臨床試驗。 第一個第三期臨床試驗隨機分成控制組( paclitaxel + carboplatin )與試驗組( paclitaxel +
carboplatin + bevacizumab 15mg/kg ) 二組。 結果顯示反應率，無疾病惡化期，與中值生存期在有加 bevacizumab 那一組均明顯變好。 這個臨床隨機試驗是目前為止唯一的大型隨機臨床試驗的中值生存期超過一年的臨床試驗。
3. Anaplastic
lymphoma kinase gene (ALK) 是繼EGFR (Epidermal
growth factor receptor) 後一個重要的分子標的ALK屬於酪胺酸磷酸酶受體 (tyrosine kinase receptor)，這類受體會影響下游許多訊息傳遞途徑，包括PI3K，Jak2，ERK1/2等等，幾乎與腫瘤細胞生長有關的訊息傳遞都有參與其中，目前以上市專攻ALK受體的標靶藥物有Crizotinib (Xalkori)，Ceritinib(Zykadia)，Alectinib (Alecensa)。
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