Einige der verschiedenen Arten von Chemotherapiechemikalien sind Alkylierungsmittel, Antimetaboliten und Pflanzenalkaloide. Ärzte können Anthrazykline auch zur Behandlung verschiedener Krebsarten verwenden. Alle Chemotherapie-Chemikalien haben ein Ziel: Krebszellen abzutöten. Um dies zu erreichen, zielen die meisten dieser Medikamente auf die Teilungsfähigkeit einer Zelle ab – ein Prozess namens Mitose, den Krebszellen unkontrolliert durchlaufen. Je schneller sich eine Zelle teilt, desto wahrscheinlicher wird ein Chemotherapeutikum auf sie abzielen, was erklärt, warum auch normalerweise sich schnell teilende Zellen, wie sie in Haarfollikeln vorkommen, betroffen sein können.
Eine Zelle, die eine Mitose durchmacht, muss zuerst ihre Desoxyribonukleinsäure (DNA) replizieren und sich dann in zwei identische Tochterzellen trennen. Viele Chemotherapie-Chemikalien wirken, um die DNA einer Zelle zu verändern oder zu schädigen, denn wenn sie ausreichend verändert oder beschädigt ist, erleidet die Zelle einen programmierten Zelltod, einen Prozess, der als Apoptose bezeichnet wird. Jede Chemotherapie-Chemikalie kann dieses Ziel auf unterschiedliche Weise erreichen. Anthrazykline wirken beispielsweise, indem sie sich in die Nukleotide der DNA-Doppelhelix einlagern oder sich selbst einfügen und auch Schäden durch freie Radikale verursachen. Dies unterbricht die Fähigkeit der DNA, sich selbst zu replizieren und kann Mutationen innerhalb der Zelle verursachen.
Ein Alkylierungsmittel, eine andere Form von Chemotherapiechemikalien, wirkt, um die Zellteilung zu stören, indem es sich an die DNA bindet und diese verändert. Dies geschieht durch die Verwendung von Elektronegativität, einem Begriff, der verwendet wird, um den Wunsch einer Zelle zu beschreiben, Elektronen zu ziehen. Wenn sich die DNA mit dem Alkylierungsmittel verbindet, unterbricht das Mittel die Fähigkeit der Zelle, sich richtig zu teilen, was zur Apoptose führen kann. Da diese Chemotherapie-Chemikalie an allen Punkten des Lebenszyklus einer Zelle wirken kann, wird sie als nicht zellzyklusspezifisches Medikament bezeichnet. Das Medikament kann zur Behandlung verschiedener Krebsarten eingesetzt werden, aber da es die DNA schädigt, kann es auch zur Entwicklung bestimmter Leukämiearten führen.
Pflanzenalkaloide sind Chemotherapeutika, die aus pflanzlichen Quellen gewonnen werden. Zwei Arten von Pflanzenalkaloiden sind Antimikrotubuli und Topoisomerase-Hemmer. Antimikrotubuli wirken, um die Zellteilung zu verhindern, indem sie die Funktion von Mikrotubuli hemmen, kleinen, spindelartigen Strukturen, die helfen, die beiden Tochterzellen auseinander zu ziehen. Topoisomerase-Hemmer stören die Fähigkeit der DNA, sich selbst zu reparieren. Diese Medikamente sind zellzyklusspezifisch und wirken nur auf Zellen, die sich in einer bestimmten Phase ihres Lebenszyklus befinden.
Eine andere Chemotherapie-Chemikalie, die Antimetaboliten, verhindert, dass die Zelle bestimmte Chemikalien metabolisiert. Es gibt verschiedene Arten von Antimetaboliten, und jede stört die Metabolisierung bestimmter Substanzen. Folat-Antagonisten zum Beispiel stören die Fähigkeit der Zelle, Folat einzubauen, eine Substanz, die für die DNA-Synthese notwendig ist. In ähnlicher Weise stören Purin-Antagonisten die Fähigkeit der Zelle, Purin, einen Baustein der DNA, einzubauen. Ohne die richtigen Substanzen in der Zelle kann sich die Zelle nicht teilen.