T-DM1通过将抗体和药物共轭连接（antibody-drug conjugate, ADC），形成 T-DM1轭合物。DM1是一种半合成药物，通过抑制微管功能杀死肿瘤细胞。DM1附着于曲妥珠单抗后，以HER-2阳性的乳腺癌细胞为靶点，通过受体介导的内化作用进入肿瘤细胞，释放出DM1，特异性杀灭HER-2阳性的肿瘤细胞，而对HER-2阴性的正常细胞无毒性。细胞株研究提示，对曲妥珠单抗和拉帕替尼均耐药的细胞株，T-DM1可能通过有丝分裂灾难（mitotic catastrophe）机制来抑制肿瘤细胞生长。
在一项多中心、开放的单中心Ⅱ期临床试验中，通过T-DM1治疗晚期HER-2阳性的乳腺癌患者（包括曾经接受过化疗或曲妥珠单抗靶向治疗的患者），单药有效，耐受性良好，对先前接受过拉帕替尼的患者也有相似的抗肿瘤效应。
Miller等报道了一项国际多中心无对照临床研究，足量T-DM1联合帕妥珠单抗治疗HER-2阳性的I b/Ⅱ期局部晚期或转移性乳腺癌具有较好的安全性和确切的有效性。研究至2009年10月1日，入组了37例HER-2阳性的局部晚期或转移性乳腺癌患者，接受帕妥珠单抗（首剂为840mg，之后为每3周420mg）联合T-DM1（第一组剂量为3.0mg/kg，如未出现剂量限制性毒性，则进入第二组剂量3.6mg/kg），随后进行按试验得出的剂量扩展成60例患者的Ⅱ期试验。患者曾接受过中位治疗时间为8个周期曲妥珠单抗的治疗。主要研究终点包括药物的安全性和初步疗效。在23例可评价药物安全性的患者中（9例为Ib期，14例为Ⅱ期），给予≥1个周期T-DM1联合帕妥珠单抗的治疗（中位为2个周期）。3.0mg/kgT-DM1剂量组的3例患者未出现DLT，进入3.6mg/kg剂量组的3例患者中，有1例出现剂量限制性毒性，4度血小板减少。因此T-DM1的最大耐受剂量定为3.6mg/kg。与单药T-DM1相比，该方案的药物毒性并没有显著增加，且未出现新的安全性问题。肝不良事件及严重血小板减少少见。Burris等用T-DM1治疗112例化疗和曲妥珠单抗治疗后进展的HER-2阳性乳腺癌，ORR为25.9%，中位PFS为4.6个月。最常见的3度或3度以上不良事件是低钾血症、血小板减少和乏力，分别为8.9%、8.0%和4.5%。
Hurvitz等进行了一项Ⅱ期非劣效性临床试验，比较T-DM1与多西他赛加曲妥珠单抗一线治疗HER-2阳性局部晚期或转移性乳腺癌的疗效和安全性。入组137例HER-2阳性乳腺癌，67例接受T-DM1治疗（3.6mg/kg，每3周重复），70例接受两药治疗（多西他赛75或100mg/m2；曲妥珠单抗6mg/kg，首剂8mg/kg，均每3周重复）。ORR分别为58%对比64%，无统计学差异。中位PFS分别为14个月和9个月，HR = 0.59，P = 0.035 3。提示T-DM1相对于标准的两药方案可降低41%的疾病进展事件。3度或3度以上不良事件发生率分别为32%和59%。所有级别的中性粒细胞减少分别为17.4%和63.6%，血小板减少分别为30%和6%。提示T-DM1较多西他赛加曲妥珠单抗可延长中位PFS约5个月。在安全性方面，除血小板毒性外，其余的毒性显著要低。
在2012年ASCO会议上Emilia试验有了中期分析结果。这是一项同时有3个主要研究终点（PFS、OS和安全性）的Ⅲ期临床试验，比较T-DM1与卡培他滨加拉帕替尼的疗效。入组接受一线、二线、三线治疗的患者，以前接受曲妥珠单抗治疗和一个紫杉类药物治疗。PFS的HR预先设定是0.75，结果是0.65，中位PFS分别为9.6个月和6.4个月；OS的HR预先设定是0.8，结果是0.62，中位OS分别是未达到和23.3个月。该试验预先设定的OS事件数是632个，还没有达到。目前正在进行的临床试验包括一线治疗的T-DM1对多西他赛加曲妥珠单抗的Ⅲ期试验等。
