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Die palliative Systemtherapie des metastasierten oder rezidivierten nicht-kleinzelligen Lungenkarzinoms (NSCLC) erfordert eine detaillierte molekulare Charakterisierung der Tumorerkrankung. In etwa 10-15% der Fälle gelingt der Nachweis einer dominanten onkogenen Aberration mit der Option zu einer zielgerichteten Therapie. Neben den relativ häufigen EGFR-Mutationen stehen auch für die ALK- und ROS1-Translokationen sowie BRAF-Mutationen zugelassene zielgerichtete Substanzen ab der Erstlinientherapie zur Verfügung. Auch für MET-Exon-14-Mutationen und die extrem seltenen NTRK-Fusionen ist die Wirksamkeit einer zielgerichteten Therapie gut belegt. Die Herausforderung liegt in der breiten Durchführung einer konsequenten Testung in der Versorgungsrealität, damit die Fortschritte der zielgerichteten Therapie beim NSCLC alle in Frage kommenden Patienten erreichen.