化学療法 (悪性腫瘍)
癌化学療法の歴史
薬剤により原因に作用して疾病を治療するという化学療法の方法論は、その実践は古く、ペルーのインディオがマラリア治療にキナ樹皮を利用したことにまで遡るが、がんに対する化学療法は1940年代に窒素マスタード剤と抗葉酸剤の登場により始まった。パウル・エールリッヒが化学療法の概念として提唱した「魔法の弾丸」に相当するがんの化学療法剤の研究開発は第二次世界大戦後に上記の窒素マスタード剤（アルキル化剤）と抗葉酸剤（代謝拮抗剤）に始まり、今日では抗がん剤市場は数兆円規模の市場に成長している。ターゲット療法の到来は化学療法に革命的成果をもたらしているが、化学療法の原理と限界は、黎明期の研究者において、もはや見出されていることでもあった。
がん化学療法
がんはDNAの突然変異による細胞の制御不能の増殖で、場合によっては、ある種の腫瘍を拡大させる傾向は遺伝する。広義には、ほとんどの化学療法剤は細胞分裂を阻害することで、短時間で分裂する細胞を効果的に標的にする。このような薬剤は細胞に障害を与えるので、細胞毒性 (cytotoxic) と書き表される。ある種の薬剤はアポトーシス（事実上の「細胞の自殺」）を引き起こす。
イマチニブがフィラデルフィア染色体を標的にするような例を除くと、不幸なことに、科学者は悪性腫瘍の細胞を特異的に標的とする仕組みを見出すことができていない。短時間に細胞分裂を繰り返す細胞に作用するという意味は、髪の毛の伸長や小腸の上皮細胞の置き換わりに対しても同様に作用するということである。ある状況においては、いくつかの薬剤は他のものよりも、ましな副作用を持ち、少し患者の為になるならば医者は治療計画を建てることができる。化学療法は細胞分裂に作用するので、急性骨髄性白血病やホジキン病を含むリンパ腫など増殖分画はがん細胞の大半が細胞分裂の途上にあり、化学療法剤に感受性が高い。
また化学療法剤は「幼若化」した（すなわち未分化の）腫瘍に作用する。なぜならば、分化段階が進むと細胞は増殖が減少する傾向がある。ある種の固形がんは細胞分裂が亢進しているので、化学療法の感受性が高くなっている。一方、ある固形がんではがんの芯まで化学療法剤が到達しない事が問題となる場合もある。その様な場合は、放射線近接照射療法やもちろん外科手術が解決法となる。
癌細胞は細胞周期が速く進む（分裂がはやい）といったところを標的にすることが多いがアポトーシス感受性の違いも重要なターゲットとなる。細胞周期がターゲットなると、骨髄や消化管上皮、毛包といった細胞周期が早い正常細胞も攻撃される。しかし、不思議なことに化学療法で抗癌剤で必発と言われる症状は骨髄抑制、悪心、脱毛であるが、最も患者を苦しめる悪心は消化管粘膜障害によるものではないことが多い。
細胞周期と抗がん剤
前述のように、抗腫瘍薬は異なる細胞周期に働きかけるもの、用量規定因子が異なるもの、作用する部位が異なりシナジーを得られるものを組み合わせて作られている。実際の有効性はEBMによってなさられるべきだが、ある程度の理論的背景は存在する。細胞周期はDNAを合成するS期、有糸分裂をするM期に分かれる。細胞が分裂し、DNAの合成が始まるまでをgap1（G1）,といいDNAの合成が終了し有糸分裂が始まるまでをgap2（G2）という。これらはサイクリンとサイクリン依存性キナーゼによって調節されており、これらを監視する系に数多くの癌抑制遺伝子が存在する。原則としてはアルキル化薬は細胞周期非依存性に働き、それ以外は何かしら周期に特異的に働く。傾向としてステロイドはG1に働き、代謝拮抗薬やトポイソメラーゼ阻害薬はDNA合成のS期に働く、ビンカアルカロイド系など微小管機能阻害薬はM期に働く。基本的に用量規定因子は骨髄抑制であることが多く、それゆえに骨髄機能を温存する為に間欠的スケジュールで投与する場合が多い。
抗がん剤の種類
抗がん薬を分類すると、アルキル化剤 (alkylating agents)、代謝拮抗剤 (anti-metabolites)、植物アルカロイド (plant alkaloids)、そして抗腫瘍剤がある。全ての薬剤はDNA合成あるいは何らかのDNAの働きに作用し、作用する細胞周期をもって分類する。この項では抗がん剤の類縁物質は抗がん剤として使われない薬物でも記載する。傾向としては抗菌薬の類縁物質は抗がん剤としても利用可能なことが多い。
新しい化学療法剤にはこの分類が適当でないものがあり、例えば、分子標的薬のメシル酸イマチニブ (Gleevec or Glivec) はチロシンキナーゼ阻害剤である種のがん（慢性骨髄性白血病や消化管間質腫瘍 Gastrointestinal stromal tumors）などの異常タンパク質に直接作用する。
治療形態
今日においては化学療法剤を管理する方法は数多く存在する。集学的治療 (combined modality chemotherapy) は薬剤のほかに（放射線療法や外科手術など）他のがん療法を併用する。今日では多くの腫瘍がこの方法で治療されている。
多剤併用療法 (combination chemotherapy) はいくつもの薬剤を同時に患者に投与する同様な治療法である。薬剤は異なる作用機序と副作用のものが選択される。1つの薬剤の場合と異なり、がんが耐性化を獲得する機会が最小になるのがこの方法の最大の利点である。
（術後）補助化学療法 (アジュバント療法、adjuvant chemotherapy) は、外科手術などによりがんが取り除かれた後に一定期間行われるもので、がんが存在する証拠がほとんどない場合に使用される。この療法によって再発のリスクが減少する。この療法は腫瘍が増殖する際に耐性を獲得する機会を減少させる手助けになる。体の他の組織に転移した腫瘍細胞を殺すのにも有効であり、新たに増殖し盛んに分裂する腫瘍はとても感受性が高いので、しばしば効果的でもある。
術前化学療法 (ネオアジュバント療法、neoadjuvant chemotherapy) は、手術の前に化学療法を行う治療法で、乳癌等を中心に行われている。完全切除の困難な腫瘍を縮小させて完全切除可能となる事や切除範囲を小さくすることを期待する。
一般に抗がん剤の投与量は、その効果を最大限に引き出すため、患者が耐えうる最大の投与量（最大耐用量 : MTD）で設定されている事が多い。そのため、化学療法の治療計画は、使用する抗がん剤の組み合わせはもちろん、治療を受ける患者の背景（全身状態、臨床症状、合併症、既往歴など）に応じて慎重に決定される。また、治療中も患者の臨床症状や臨床検査値などを定期的に確認し、治療効果と副作用のバランスを鑑みながら治療計画を修正していく。
用量
化学療法剤の用量については難しさがある。少なすぎれば腫瘍に効果が無く、多すぎれば患者が耐えられない毒性（副作用や好中球減少症 neutropenia）が発現する。 そのために多くの病院では用量や毒性の補正のガイダンスとなる詳細な「投薬計画 (dosing schemes)」を作成する。
多くの場合には、患者の体表面積値 (body surface area, BSA) で用量を補正する。体表面積値は身長と体重から計算で求めた、体容積の概算値である。普通BSA値は、実際に計測するよりも、計算するか数表 (nomogram) を使って計算する。
投与
抗がん剤は一般に有害作用の多い薬剤であり、また、腫瘍の種類によっても使用される薬剤や用法用量が異なる。したがって、患者誤認によって、抗がん剤が誤って投与されることがあってはならない。このために、まず投与前に、その患者に対して本当に化学療法を行うことになっているかの確認、本人確認、そして、投与が予定されている正しい薬剤であることの確認を怠ってはならない。
多くの化学療法は静脈内投与により行われる。患者によったり、がんの種類・段階および化学療法の種類と用量によって、静脈内投与化学療法は入院になるか通院になるかが決まる。プレドニゾンやメルファランなど少数の薬剤は経口投与である。
また、中心静脈により投与がされることもあり、その場合、末梢静脈の炎症を予防しつつ確実に循環器系に薬剤を投与できる。
固形がんに対する化学療法の効果判定
化学療法の効果判定は、腫瘍縮小率、もしくは延命期間を指標として行う。化学療法の本来の目的は延命効果であり、比較試験では延命期間が重要視される。一方、日常診療ではより簡便な腫瘍縮小率を用いる。国際的にはWHOガイドラインもしくはRECISTガイドラインが用いられるが、日本では独自の効果判定基準が広く用いられている（各々の「癌取扱い規約」で定められている）。
日本における抗がん剤
日本国内においては薬事法上、厚生労働大臣の承認を得た薬剤でなければ製造・販売が認められない。すでに海外で市販されている薬剤においても例外ではなく、日本国内での臨床試験を経て承認審査が行われる。この承認手続きには通常1年以上の期間を要するため、海外ですでに標準治療薬とされている薬剤が日本国内では使用できない事態が生じることがある（ドラッグラグ）。特に新規抗がん剤において顕著であり、問題視されることがある。
なお、個人輸入に関してはこの制限を受けないが、厚生労働省は安易な個人輸入は危険であり行うべきではないとしている。