Mivel az életfunkciók és a gyógyszeres terápia hatása is döntően a fehérjék szintjén érvényesülnek, tanulmányozásuk a daganatkutatásban is alapvető. Ma már a humán genom ismerete és a nagykapacitású fehérje "chip" módszerek segítségével a proteom (teljes fehérje készlet vagy sok fehérje egyszerre) is kutatható. A daganatkutatásban a proteomika célja a daganatok kialakulásban szereplő molekuláris események megismerése, és ennek alapján olyan biomarkerek felfedezése, melyek segítik a daganatok viselkedésének előrejelzését (prognosztika) és/vagy új célpontok ("target") azonosítását és előrejelzésüket a terápia számára (predikció). Napjainkban a szisztémás molekuláris genetikai (CGH, "DNS-chip") és a proteomikai szűrővizsgálatok (2D PAGE, a tömegspektrometria, fehérje "chip" módszerek) gének ezreinek megváltozott funkcióját vetik fel a daganatok kialakulása és progressziója kapcsán. A molekuláris változások valós értéke nagyszámú, válogatott daganatos eset sejtszintű (in situ) tanulmányozásával igazolható, melyre a sok biopsziás szövethengert egy-egy paraffin blokkba sűrítő TMA (szöveti multiblokk, "tissue microarray") módszer alkalmas. A nagy teljesítményű proteomikai módszerek elterjedése a daganatkutatásban a molekuláris célpontú szemlélet jelentős előretörését prognosztizálja a daganatok diagnosztikájában és gyógyszeres kezelésében.