1、 MDR基因及P-糖蛋白（P-glycoprotein, P-gp）
MDR基因在人類有二種：MDR1和MDR2，其中MDR1與腫瘤的多藥耐藥有關，MDR2的功能不清楚，但MDR1和MDR2基因序列具有較高的同源性。人類MDR1基因位于第7號染色體長臂上，含有28個外顯子，內含子與外顯子交界符合經典的APG配對，全長為4.5kb,含有一個開放讀框，編碼1280個氨基酸多肽，經糖基化后形成170kU的P-gp。它屬于ATP結合盒轉運蛋白超家族成員之一，由兩個同源部分組成，每個部分都包含6個疏水跨膜區和1個具有高度保守ATP結合位點的親水區，親水區可能含有2個核苷酸結合位點，而疏水區則含有多個與MDR有關的藥物結合位點。P-gp還具有能量依賴性“藥泵”功能，其能將細胞內帶陽性電荷的親脂類化療藥物逆濃度泵至細胞外，使得細胞內化療藥物達不到有效作用濃度而產生耐藥性。這種由P-gp介導的多藥耐藥稱為典型多藥耐藥。
何楊等研究發現P-gp的過度表達可能參與了乳腺癌的原發耐藥機制。MDR1基因及蛋白表達產物P-gp高表達臨床上與腫瘤化療耐藥復發和預后密切相關。現在認為P-gp作用機制是：當抗癌藥進入胞漿膜，被識別并外排，當具有疏水結構域的抗癌藥彌散通過胞漿膜時，遇到兩側擴散來的多藥耐藥運載體，運載體利用兩個ATP結合位點上的能量將藥物泵出細胞外，包膜漿中產生的疏水代謝產物作為轉運體的潛存底物，且這種通路不止一條。化療及其他藥物單一的長期治療激活了P-gp的功能，使得藥物在細胞內積蓄減少，從而產生了腫瘤的多藥耐藥。
2、 拓撲異構酶（topoiso2merase,Tope）
DNA拓撲異構酶（Topo）是在DNA復制、轉錄和染色體分離中起重要作用的核酶。許多化療藥物以Topo II為靶點，干擾基因正常的斷裂重接過程，導致基因破壞和靶細胞的死亡。腫瘤細胞內Topo II表達水平下降，使腫瘤對抗腫瘤藥物敏感性下降，可引起腫瘤細胞的耐藥。在對93例SCLC化療者進行的III期臨床研究中，研究者用免疫組織化學法對支氣管鏡活檢組織中拓撲異構酶—II的表達情況進行了分析，發現拓撲異構酶—II的表達水平與化療有效率有關，高表達的肺癌患者生存率明顯高于低度或中度表達者。李占文等采用免疫組化法對78例術前未行化療患者的乳腺癌組織切片中Topo II的表達進行分析，發現Topo II的陽性表達率為73.1%，據此認為Topo II的表達與乳腺癌MDR有一定關系。乳腺癌組織的原發MDR與Topo II的表達有關，化療前對它們進行檢測可為化療藥物的選擇及預后判斷提供參考依據。
3、 細胞凋亡（programmed cell death）
腫瘤細胞對凋亡的耐受是MDR的重要機制之一，進來研究表明多數細胞毒制劑通過誘導凋亡來殺傷細胞治療腫瘤，研究發現細胞凋亡相關基因如bc1-2，突變P53等的過度表達與腫瘤的發生有關，細胞凋亡相關基因為耐藥的靶分子，可與其他途徑共同介導。
4、 多藥耐藥相關蛋白基因（multidrug resistance associate protein, MRP）
Cole等在研究小細胞肺癌耐藥株H69AR（對阿霉素耐藥）過程中發現MRP基因。近年來Kruh等從白血病耐藥細胞株HL60R中獲得的MRP2cDNA裝入到人pCEV27噬菌體質粒嵌合體中，再轉染NIHP3T3細胞，用MTT法檢測發現阿霉素50%抑制濃度IC50在轉染后的細胞較轉染前升高2.7倍，對與阿霉素結構不同的長春堿、足葉乙甙也產生耐藥，可知MRP直接參與MDR。楊波等通過檢測MRP蛋白的表達，發現SACC/DDP細胞的細胞漿中以及細胞膜上MRP蛋白的表達率很高可能是涎腺腺樣囊性癌細胞產生多藥耐藥的機制所在。目前研究認為MRP耐藥與mdr-1的基因3擴增、mRNA和p-170膜蛋白（p-gp）表達升高有關，MRP可識別化療藥物，并與之形成耦合物，導致細胞內藥物濃度降低或分布改變，而發生腫瘤耐藥。
5、 蛋白激酶C（proteinkinaseC, PKC）
PKC是一種鈣磷脂依賴性蛋白激酶，參與細胞內生物信息傳遞，表達與P-gp的功能有密切關系。具有MDR表型的腫瘤細胞中，PKC可通過促進P-gp的磷酸化增強其藥泵功能，導致MDR的產生。最近研究發現PKC抑制劑可以抑制胃癌細胞中P-gp的表達和逆轉其耐藥性，促進腫瘤細胞的凋亡，可能對MDR1表達有調節作用。
6、 caveolin
caveolin是細胞膜呈歐米伽（Ω）樣內陷的微結構，直徑約為50~100nm。caveolin可以從細胞膜上分離出來，形成細胞質內的膜小體。caveolin是特化的細胞膜微結構域，它由其特異性的被覆蛋白caveolin及多種脂類分子和膜蛋白組成，在細胞外分子的內化、信號的跨膜轉導和膽固醇的轉運過程中起著重要的作用。新近的研究表明，caveolin及其某些組成成分在腫瘤多藥耐藥細胞中表達上調，并有可能參與了腫瘤細胞多藥耐藥的形成。研究顯示，長春堿誘導耐藥的卵巢癌細胞skvlbl和紫杉醇誘導耐藥的肺癌細胞A549-T24顯著上調了caveolin-1的表達。’