到目前为止，很少有针对直肠癌新辅助治疗的分子靶向药物的深入研究。对抗表皮生长因子受体（EGFR）抗体进行了一些研究，例如西妥昔单抗（爱必妥）和帕尼单抗； EGFR的小分子酪氨酸激酶抑制剂，如吉非替尼和厄洛替尼;和抗血管生成药物（例如，贝伐单抗）;但是，尚未达成共识。
西妥昔单抗（一种抗EGFR单克隆抗体）的结合阻止了信号转导途径的激活并中断了下游的磷酸化反应，从而阻止了肿瘤的进一步生长。研究表明，在野生型V-Ki-ras2基尔斯滕大鼠肉瘤病毒致癌基因同源物（KRAS）的直肠癌新辅助治疗期间给予西妥昔单抗导致pCR率为0-25％。
这些研究包括表现出免疫耐受性且在不提高pCR率的情况下病理逻辑降低率增加的患者，这可能由以下原因解释：（1）分子靶向药物对细胞无毒。在CRT中加入西妥昔单抗可能不会在短期内减少肿瘤大小，但从长远来看可能会使肿瘤稳定缩小。 （2）pCR率可用于术前联合治疗的评估。
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