Unele dintre diferitele tipuri de chimioterapie sunt agenți de alchilare, antimetaboliți și alcaloizi din plante. Medicii pot folosi, de asemenea, antracicline pentru a trata diferite forme de cancer. Toate substanțele chimice pentru chimioterapie au un singur scop: distrugerea celulelor canceroase. Pentru a face acest lucru, majoritatea acestor medicamente vizează capacitatea celulei de a se diviza – un proces numit mitoză, prin care celulele canceroase sunt supuse în mod necontrolat. Cu cât o celulă se divide mai rapid, cu atât este mai probabil ca un medicament chimioterapic să o țintească, ceea ce explică de ce celulele cu diviziune rapidă, cum ar fi cele găsite în foliculii de păr, pot fi, de asemenea, afectate.
O celulă aflată în mitoză trebuie mai întâi să-și replica acidul dezoxiribonucleic (ADN) și apoi să se separe în două celule fiice identice. Multe substanțe chimice pentru chimioterapie funcționează pentru a modifica sau deteriora ADN-ul unei celule, deoarece, dacă este alterat sau deteriorat suficient, iar celula va suferi moartea celulară programată, un proces numit apoptoză. Fiecare produs chimic pentru chimioterapie poate încerca să atingă acest obiectiv într-un mod diferit. De exemplu, antraciclinele funcționează intercalându-se sau inserându-se în nucleotidele dublei helix ADN și, de asemenea, provocând leziuni ale radicalilor liberi. Acest lucru întrerupe capacitatea ADN-ului de a se replica și poate provoca mutații în interiorul celulei.
Un agent de alchilare, o altă formă de chimioterapie, acționează pentru a perturba diviziunea celulară prin legarea cu ADN-ul și modificarea acestuia. Face acest lucru folosind electronegativitatea, un termen folosit pentru a descrie dorința unei celule de a atrage electroni. Atunci când ADN-ul se leagă de agentul de alchilare, agentul perturbă capacitatea celulei de a se diviza corect, rezultat care ar putea duce la apoptoză. Deoarece această substanță chimică pentru chimioterapie poate funcționa în toate punctele ciclului de viață al unei celule, se numește medicament care nu este specific ciclului celular. Medicamentul poate fi utilizat pentru a trata o varietate de tipuri de cancer diferite, dar pentru că dăunează ADN-ului, poate duce și la dezvoltarea anumitor tipuri de leucemie.
Alcaloizii din plante sunt substanțe chimice pentru chimioterapie care sunt derivate din surse vegetale. Două tipuri de alcaloizi din plante sunt agenții antimicrotubuli și inhibitorii topoizomerazei. Agenții antimicrotubuli lucrează pentru a preveni diviziunea celulară prin inhibarea funcției microtubulilor, structuri mici, asemănătoare fusului, care ajută la separarea celor două celule fiice. Inhibitorii topoizomerazei perturbă capacitatea ADN-ului de a se repara singur. Aceste medicamente sunt specifice ciclului celular și afectează doar celulele care se află într-o anumită fază a ciclului său de viață.
O altă substanță chimică pentru chimioterapie, antimetaboliții, împiedică celula să metabolizeze anumite substanțe chimice. Există diferite tipuri de antimetaboliți și fiecare perturbă metabolizarea unor substanțe specifice. De exemplu, antagoniştii de folat, perturbă capacitatea celulei de a încorpora folatul, o substanţă necesară pentru sinteza ADN-ului. În mod similar, antagoniştii purinelor perturbă capacitatea celulei de a încorpora purina, un bloc de construcţie a ADN-ului. Fără substanțele adecvate din celulă, celula nu se poate diviza.