在一種新的標誌物被用於臨床實踐前需要對其進行驗證。在驗證研究中，使用高質量腫瘤樣本進行前瞻性研究設計很重要。另外，為將研究終點引入生物標誌物驗證前的特異、敏感和預測價值評估，還需要有充足的樣本量。其中，接受術後輔助化療者可能成為生物標誌物驗證中的最佳受試者，這是因為可從這些患者中收集到大量腫瘤樣 本。若從臨床價值考慮，生物標誌物可被分為以下三組（見表）。
表腫瘤生物標誌物的分類
首先，第一組生物標誌物被認為是與臨床療效相關的有效標誌物。例如，人表皮生長因子受體2（HER2）之於曲妥珠單抗，表皮生長因子受體（EGFR）表達和KRAS突變之於西妥昔單抗，EGFR突變之於EGFR 酪氨酸激酶抑製劑（TKI）。這些標誌物被認為在鑒別抗癌藥物方麵很有用，目前已被用於曲妥珠單抗、西妥昔單抗和TKI臨床用藥時患者選擇的優化。EGFR突變對TKI的療效預測價值很大：之前的研究表明有EGFR突變者接受TKI治療的有效率高達70%～80%；另外，接受TKI 治療的EGFR突變患者較接受標準化療者還表現出了無進展生存期（PFS）的顯著延長。因此，臨床生物標誌物檢測有以下優點：①對有效率的預測價值大；②可優化那些接受TKI治療高危患者的選擇。
其次，第二組的生物標誌物是能預測臨床反應或不良反應的有效標誌物。例如，UGT1A1/28或/6之於伊立替康。為避免嚴重不良反應的發生，應在這些藥物使用前進行這些標誌物的檢測。不過，由於樣本量有限，目前UGT1A1/28檢測在臨床應用方麵的意義仍不可靠，而且其發生頻率也非常低。
最後的第三組生物標誌物仍然還在接受評估，尚待驗證。這組標誌物包括ERCC1 和MSH-2 之於鉑類，RRM1之於吉西他濱，胸苷酸合成酶（TS）之於培美曲塞和氟尿嘧啶類藥物。另外，多數基因表達譜和蛋白質標記還沒有得到驗證。
其他一些標誌物，如B細胞淋巴瘤中的CD20，慢性髓性白血病中的bcr-abl或胃腸間質瘤中的c-kit均尚未成為利妥昔單抗或伊馬替尼給藥時的必要標誌物。但是，這些標誌物將在檢出二次耐藥突變及發現新的分子靶點突變方麵發揮重要作用。
