Moartea programată a unei celule se numește apoptoză, un eveniment cauzat de obicei de leziuni interne sau de semnale de la țesuturile înconjurătoare. Apoptoza și cancerul sunt conectate în două moduri importante. În primul rând, tumorile nu pot crește dacă sistemul normal de siguranță din organism le detectează și declanșează autodistrugerea lor, astfel încât cancerele blochează adesea mecanismele prin care organismul marchează creșterea necontrolată a țesuturilor pentru apoptoză. În al doilea rând, celulele canceroase inactivează genele care codifică proteinele necesare pentru a distruge celulele maligne. Chimioterapia profită de relația dintre apoptoză și cancer prin deteriorarea tumorilor și marcarea lor pentru moarte.
Apoptoza apare atunci când semnalele chimice inițiază un proces de autodistrugere în interiorul unei celule, prin modificări ale membranei, degradarea ADN-ului din nucleu și digestia proteinelor celulare de către enzime specializate. Există două tipuri de căi care vor face ca o celulă să sufere apoptoză: cea intrinsecă, care este inițiată de mutațiile ADN, și cea extrinsecă, care își ia indiciile din exteriorul celulei. Calea extrinsecă poate fi declanșată de hormoni, toxine și alte molecule capabile să activeze locații speciale ale celulei cunoscute sub numele de receptori de moarte.
În primele etape ale formării tumorii, apar mutații în ADN care modifică relația dintre apoptoză și cancer care permit creșterea necontrolată a celulelor. Cancerul implică modificări patologice ale ciclului prin care celulele se reproduc și proliferează, evenimente care declanșează în mod normal apoptoza atunci când sunt detectate în celulele sănătoase. Acest lucru se face uneori prin suprimarea genelor care codifică proteinele importante pe care organismul le folosește pentru a semnala țesuturile canceroase pentru eliminarea prin apoptoză. Tumorile pot secreta, de asemenea, mesageri chimici care confundă sau blochează procesul care ar ordona de obicei celulelor canceroase să se autodistrugă.
O genă importantă, p53, codifică proteinele mesager care provoacă apoptoza. Unele tipuri de cancer cauzate de viruși suprimă activarea acestei gene și fac celulele tumorale mai puțin sensibile la activarea receptorilor morții. Indiferent dacă este cauzată de viruși sau nu, producția celulară de substanțe care stimulează creșterea este crescută în tumori. În mod normal, organismul răspunde la proliferarea necontrolată a unui anumit tip de celule provocând apoptoză în masă, dar în timpul oncogenezei – formarea cancerului – echilibrul dintre apoptoză și cancer se înclină spre creșterea celulelor, nu spre moarte.
Tratamentele chimioterapeutice depind adesea de relația dintre apoptoză și cancer. Majoritatea acestor medicamente interferează, de asemenea, cu sinteza ADN-ului și cu diviziunea sau creșterea celulară, dar aceste mecanisme funcționează în cele din urmă pentru a distruge celulele tumorale înainte ca acestea să se dividă și să facă mai multe copii ale lor. Diverse medicamente activează diferite puncte de-a lungul căii care duce și la moartea celulară programată, uneori prin creșterea sensibilității receptorilor de moarte de pe celulele tumorale. Deoarece unele boli maligne nu mai răspund la semnalele de autodistrugere, oamenii de știință sunt interesați să dezvolte chimioterapii care pot induce evenimentele naturale de apoptoză în mod direct.