分子靶向治疗已成为治疗晚期甲状腺癌的新方法。研究表明，RET基因、RAS基因、BRAF 基因和 VEGF 基因等与甲状腺癌发病密切相关，为分子靶向治疗奠定了基础。分化型甲状腺癌可以分为乳头状甲状腺癌（PTC）和滤泡状甲状腺癌（FTC），其靶向治疗药物有仑伐替尼和索拉非尼两种。
仑伐替尼靶点：VEGFR，是一种口服多受体酪氨酸激酶抑制剂，适用于治疗复发或进展性及放射性碘难治的分化型甲状腺癌。中位无进展生存期：18.3个月；客观缓解率：65%。不良反应：高血压、疲劳、腹泻、关节肌肉痛（关节痛/肌肉痛）、食欲降低、呕吐、尿中蛋白过多（蛋白尿）、手足综合征、腹痛及发音出现变化（语音障碍）。
索拉非尼靶点：VEGFR、DGFR，是一种激酶抑制剂。适用于治疗局部复发或转移性、渐进性、分化型并且难以用放射性碘治疗的甲状腺癌。中位无进展生存期：10.8个月；中位总生存期：42.8个月；中位持续缓解时间：10.2个月。不良反应：皮疹、腹泻、血压升高，以及手掌或足底部发红、疼痛、肿胀或出现水疱。
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