1)遺伝子から疾患へのアプローチ

ゲノム配列やEST(expressed sequence tags) や完全長cDNAライブラリーなどのデータベースから、コンピューター上でホモロジー解析やモチーフ解析をなどのソフトウェアを駆使してターゲット分子の候補を見つける（in silico解析）。現在用いられている薬物の多くは、Gタンパク質共役型受容体、プロテアーゼ（タンパク質分解酵素）、イオンチャンネル、トランスポーター、核内受容体をターゲットしており、これらの分子群はその構造的特徴から比較的容易に遺伝子配列を抽出できることから、新規分子が精力的に同定されている。また、すでに知られているターゲット分子と相互作用する分子をtwo-hybrid法などにより同定されているものもある。

2)疾患から遺伝子へのアプローチ

単一の遺伝子異常により引き起こされる遺伝子疾患については、ポジショナルクローニングと呼ばれている分子遺伝的解析から原因遺伝子が特定されている。例えば、家族性大腸ポリーブ、ハンチントン病、家族性アルツハイマー病などがあげられる。しかし、患者数の多い生活習慣病、例えば、糖尿病、痴呆症、精神分裂病、リウマチ、アレルギー、骨粗鬆症、癌などでは、単一の遺伝子ではなく、複数の遺伝子が関与している。こうした多遺伝子性疾患については、SNPs解析などのアプローチがとられている。また、標的とする疾患やモデル動物によって発現が変動する遺伝子をDNAマイクロアレイなどで同定する手法も多数の分子を迅速に選別するのに適している。