药物基因组学是生命科学中发展迅速和备受关注的热点研究领域，是精准医学重要的组成部分，是实现个体化治疗与精准用药的理论支柱。药物基因组学的主要任务是研究人类全基因组中所有基因结构、表达、功能等改变对药物反应的影响。其主要目的是阐明药物反应的个体差异，达到提高药物疗效、降低毒性反应、节约医疗成本，最终实现药物的个体化治疗。药物基因组学包含了基因组学、分子生物学、遗传学、药理学、生物信息学等学科特点，综合运用上述学科技术，研究与药物反应相关的基因变异、RNA及蛋白质特征，阐明决定药物反应个体差异的根本机制，为临床基因导向个体化治疗提供理论依据。

药物基因组学研究的内容即为寻找与药物反应个体差异相关的基因多态性，主要包括药物代谢酶基因多态性、药物转运体基因多态性、药物作用靶点基因多态性等。

药物代谢酶参与内源性物质和外源性物质的代谢，许多药物代谢酶的基因多态性具有显著的功能意义，导致其对底物代谢能力发生改变，最终导致药物反应出现个体差异。代谢酶分为Ⅰ相药物代谢酶、Ⅱ相药物代谢酶，其中Ⅰ相药物代谢酶又分为细胞色素P-450酶（cytochrome P-450，CYP450)、非细胞色素P-450Ⅰ相酶。细胞色素P-450酶代谢临床上绝大部分药物，常见的细胞P-450酶有CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4等。这些P-450代谢酶遗传多态性对临床药物个体化应用有重要影响（表1-3)。非细胞色素P-450Ⅰ相酶，常见的有乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH)、二氢嘧啶脱氢酶（dihydropyrimidine dehydrogenase，DPYD)。Ⅱ相药物代谢酶，常见的有N-乙酰基转移酶（N-acetyltransferase，NAT)、谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase，GST)、葡糖醛酸基转移酶（UDP-glucuronosyltransferase，UGT)、硫嘌呤甲基转移酶（thiopurinemethyltransferase，TPMT)。

药物转运体影响药物在体内的转运过程（摄入和外排)，药物转运体的基因多态性会影响药物在体内的转运，进而导致药物在体内的吸收、分布和消除差异。药物转运体根据对底物的转运方向不同分为摄入转运体和外排转运体。摄入转运体，包括有机阴离子转运多肽家族（organic anion transporting polypeptides，OATP)、有机阴离子转运体家族（organic anion transporter，OAT)和有机阳离子转运体家族（organic cation transporters，OCT)等。外排转运体，包括多药耐药蛋白（multi-drug resistant protein，MDR)、多药耐药相关蛋白（multidrug resistance-associated protein，MRP)以及肝脏胆盐外排泵（bile salt export pump，BSEP)等。药物转运体也可以根据结构分为三磷腺苷结合盒转运体（ATP binding cassette transporter，ABC转运体)和溶质转运蛋白家族（solute transport protein family，SLC家族)。

药物作用靶点基因多态性可引起药物与作用靶点的亲和力发生改变，导致个体产生不同的药物效应。常见的药物作用靶点有α肾上腺素受体（α-adrenoceptor，α-AR)、β肾上腺素受体（β-adrenoceptor，β-AR)、血管紧张素受体（angiotensin receptor)、血管紧张素转化酶（angiotensin converting enzyme，ACE)、阿片受体（opioid receptor)、多巴胺受体（dopamine receptor)、组胺受体（histamine receptor)、5-羟色胺受体（5-hydroxytryptamine receptor，5-HT)、维生素D受体（Vitamin D receptor，VDR)、血小板糖蛋白Ⅱb/Ⅲa（platelet glycoproteinⅡb/Ⅲa)、HMG-CoA还原酶（HMG-CoA reductase)、受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTKs)、线粒体DNA（Mitochondrial DNA，mtDNA)等。

有些基因多态性并不是发生在与药物代谢（pharmacokinetics)和药物效应（pharmacodynamics)相关的通路上，也能对药物反应个体差异产生重要的影响。最常见的是人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA)基因型引起的罕见药物不良反应。有大量的研究已证实HLA-B等位基因与卡马西平（ HLA-B ^* 15： 02)、苯妥英（ HLA-B ^* 15： 02)、别嘌醇（ HLA-B ^* 58： 01)、阿巴卡韦（ HLA-B ^* 57： 01)、氨苯砜（ HLA-B ^* 13： 01)、甲醋唑胺（ HLA-B ^* 59： 01)、氟氯西林（ HLA-B ^* 57： 01)等药物所致罕见不良反应发生风险相关。