伊立替康属于细胞毒类抗癌药物中的喜树碱类，是一种强效DNA拓扑异构酶I抑制剂，是细胞周期特异性药物，主要作用于S期，也可以引起其他周期细胞的死亡。 伊立替康是喜树碱的半合成衍生物，它是一种无活性的前体药物，需在体内经羟酸酯酶的活化转变为其活性代谢产物SN-38（其活性约为伊立替康的100倍）而发挥作用。其中喜树碱可特异性地与拓扑异构酶I结合，后者诱导可逆性DNA单链断裂，从而使DNA双链结构解螺旋；而伊立替康及其活性代谢物SN-38可与拓扑异构酶I－DNA复合物结合，从而阻止断裂单链的再连接。在DNA合成过程中，复制酶与拓扑异构酶I-DNA-伊立替康（或SN-38）三联复合物相互作用，通过引起DNA双链断裂而发挥细胞毒作用。而正常情况下，哺乳动物细胞并不能有效地修复这种DNA双链断裂。然而约有20%的患者在接受以伊立替康为基础的联合化疗方案时出现严重的中性粒细胞减少和/或腹泻，从而限制了伊立替康在临床上的应用。伊立替康的毒性主要是由其活性代谢产物SN-38引起的。在体内，SN-38主要与血浆蛋白结合（结合率95%），在发挥完抗肿瘤作用后，活性SN-38主要是通过位于肝脏的UGT1A1（尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶1A1）的催化作用而转变为无活性的SN-38G（活性约为SN-38的1/50～1/100），后者再通过尿液、胆汁排出；同时UGT1A1亦可参与胆红素的糖基化转换，进而产生溶解性更高的结合胆红素。与此同时，在结直肠患者中的相关研究结果显示，同样存在UGT1A1基因多态性，UGT1A1基因功能缺陷可导致活性代谢产物SN-38的显著增加，从而发生腹泻/中性粒细胞减少的几率显著增加。UGT1A1基因型的检测可用于临床预测与伊立替康相关的严重毒副作用的发生，建议临床医师需根据UGT1A1基因型检测结果慎重考虑伊立替康给药剂量。