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この項目では、抗がん剤や分子標的薬による悪性腫瘍治療としての化学療法について説明しています。

さまざまな疾患に対する広義の化学療法については「化学療法」をご覧ください。

抗菌薬（抗生物質など）による感染症治療としての化学療法については「化学療法 (細菌)」をご覧ください。

ウイルス感染治療としての化学療法については「抗ウイルス治療#（ウイルス）化学療法」をご覧ください。

本稿では、悪性腫瘍に対する化学療法（かがくりょうほう）について解説する。
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[注釈 1]は、第二次世界大戦中のマスタードガスの事故の影響を分析する中でその可能性が見出され、戦後、窒素マスタード剤（アルキル化剤）と抗葉酸剤（代謝拮抗剤）の登場により始まった。

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。

化学療法の原理と限界は黎明期の研究においてすでに見出されていたが、分子標的治療の到来が化学療法に革命的成果をもたらしている。
がん化学療法

一般的に悪性腫瘍の細胞を特異的に標的とする仕組みは見出されていない（フィラデルフィア染色体を標的にするイマチニブのような例外はある。）。そのため、ほとんどの化学療法剤は、がんは、DNAの突然変異による細胞の制御不能の増殖であることに着目し、細胞分裂を阻害することで、がん細胞を含めた短時間で分裂する細胞全体を標的にする。したがって、この種の薬剤はがん細胞以外の正常細胞にも障害を与える細胞毒性がある（英: cytotoxic）。これとは別に、アポトーシス（「細胞の自殺」）を引き起こす薬剤もある。

短時間に細胞分裂を繰り返す細胞に作用するということは、すなわち、体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。特定の状況においては、特定の薬剤が他の薬剤よりも副作用が少ないことがあるため、医師は少しでも患者に害の少ない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、がん細胞の大半が細胞分裂（分画）の途上にあるタイプの疾患は、一般的に化学療法に感受性が高い。

また、化学療法剤は幼若な（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からである。固形がんの中には、細胞分裂が亢進しているため、化学療法の感受性が高くなるものがある。一方、固形がんではがんの芯まで化学療法剤が到達しないことが問題となる場合もある。そのような場合は、放射線近接照射療法や外科手術が解決法となる。
化学療法の原理

化学療法という言葉は、悪性腫瘍の治療のみならず、感染症や自己免疫疾患の治療においても用いられる。根本的な病因は異なるが、薬理学的な見地からは一般的な治療の原則はきわめて類似している。どちらも選択毒性というところにターゲットを置いている。
選択毒性の原理


宿主には存在せず、病原体や癌細胞にのみある特異的な標的物質を攻撃する。

宿主に似た物質であるが同一ではない病原体、癌細胞の標的物質を攻撃する。

宿主と病原体、癌細胞に共通するがその重要性が異なる標的物質を攻撃する。

これら3つに集約することができる。もし標的細胞や病原体が該当薬物に対して感受性があり、耐性が生じるのがまれで、かつ治療指数が高い（滅多に中毒量に達しない）のなら、単剤療法の方が多剤併用療法よりも望ましくない副作用を最小限に食い止めることができる[注釈 2]。

悪性腫瘍の場合は腫瘍細胞はいくつかの種類のものが混在しており、更に耐性を得やすく、毒性のため投与量に制限があることが多く、単剤投与は失敗に終わることが多いため、多剤併用療法となることが多い。多剤併用療法も複数をやみくもに組み合わせればよいというものではなく、いくつかの重要な経験則がある。標的とする分子が異なる薬物、有効とされる細胞周期の時期が異なる物質、用量規定毒性が異なる薬物を併用するのが一般的である。さらにできるだけ相乗効果を得られる投薬を工夫する。このようにすることで、結果として最小の毒性で最大の結果が得られると考えられている。その結果、がんが耐性化を獲得する機会が最小になる。

また、近年、支持療法の進歩により、多くの抗がん剤において最大耐用量（英語版）（患者が耐えうる最大の投与量: MTD）をさらに増やすことができるようになったということが注目に値する。例えば、G-CSFの投与によって骨髄抑制からの回復をはかる時間を短くとることができるようになり、アロプリノールの投与によって、腫瘍崩壊症候群を抑制し、全身合併症を減少させることができるようになり、フォリン酸（ロイコボリン）の投与によってメソトレキセートの大量投与が可能になった。また、フォリン酸とフルオロウラシルの併用がフルオロウラシル単独投与よりも治療効果が高いということも分かってきた。効果の高い制吐剤が開発されることにより、治療中も食事摂取が可能な場合が増えてきた。さらに、治療効果とは関係はないが、オピオイドを駆使した疼痛対策や緩和医療の発達により患者のQOLも著しく高まったといえる。

感染症治療と抗がん剤投与は、原理がほぼ同じであるため、感染症学で多用されるPD（薬力学）、PK（薬物動態学）といった概念は腫瘍学でも有効であり、抗癌薬にもシナジーは存在し、脳腫瘍ではBBBがあるため使用薬剤は制限される。抗菌薬投与で髄液移行性が問題となったように、脳腫瘍に有効な抗がん剤はきわめて少ない。非ホジキンリンパ腫は基本的にR-CHOP療法で治療されることが多いが、病変が脳の場合はR-CHOP療法は有効でなく、シタラビン大量療法（HD-AraC）やメトトレキセート大量療法（HD-MTX）といった治療が選択される。
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によって評価されるべきだが、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ため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。