הרעיון פשוט לניסוח וקשה ליישום: שני חולים שקיבלו את אותה אבחנה אינם בהכרח אותו מקרה. רפואה מותאמת אישית, המכונה גם רפואה מדייקת או רפואה מרובדת, מחלקת מטופלים לתת-קבוצות לפי מאפיינים ביולוגיים, ובוחרת טיפול לפי התת-קבוצה במקום לפי שם המחלה בלבד. התחום צמח מהתקדמות באבחון מולקולרי, ובראשה פרויקט הגנום האנושי, שהפך קריאת מידע גנטי מהישג מחקרי לפעולה שגרתית.
הדוגמאות המבוססות ביותר מגיעות מן האונקולוגיה. תרופת טרסטוזומאב (Herceptin) פועלת רק בגידולי שד המבטאים את הקולטן HER2, ולכן ניתנת רק לאחר בדיקת מעבדה המאשרת זאת. אימטיניב (Gleevec) מכוון לחולי לוקמיה מיאלואידית כרונית הנושאים את הגן המאוחה BCR-ABL. גם תרופת טמוקסיפן, הוותיקה בהרבה, נבחנת כיום מול הגנוטיפ של הגן CYP2D6, המשפיע על יעילותה.
ענף שלם, פרמקוגנומיקה, עוסק בהתאמת מינון לפי גנטיקה — למשל וריאנטים בגנים CYP2C9 ו-VKORC1 המשפיעים על התגובה למדלל הדם ורפרין, שבו מינון שגוי מסוכן לשני הכיוונים. תפקיד הבינה המלאכותית כאן אינו החלפת הרופא אלא התמודדות עם היקף: אלגוריתמי למידת מכונה סורקים רצפי גנום ומאגרי נתונים גדולים מכדי שאדם יעבור עליהם, ומחפשים קשר בין וריאנט גנטי לבין תגובה לטיפול. מחקר מ-2021 דיווח על חיזוי תוצאות של ניסויים קליניים בשלב שלישי בדיוק של כ-76 אחוזים.
המכשולים אמיתיים ואינם רק טכניים. לרוב הווריאציה הגנומית אין עדיין הבנה תפקודית, כלומר לא ידוע מה היא עושה בפועל; עיבוד גנום שלם עדיין מייצר שגיאות רבות; מדיניות ההחזר הכספי אינה מוגדרת במקומות רבים; וגם הכשרת הרופאים והתשתית הארגונית מפגרות אחרי היכולת הטכנולוגית.
לצד אלה עומדת סוגיית הפרטיות: מידע גנטי הוא מן הנתונים האישיים הרגישים ביותר שקיימים, והוא נוגע גם לקרובי משפחה שלא נבדקו כלל. בארצות הברית נחקק ב-2008 חוק האוסר אפליה על בסיס מידע גנטי.