En cells programmerade död kallas apoptos, en händelse som vanligtvis orsakas av inre skador eller av signaler från omgivande vävnader. Apoptos och cancer hänger ihop på två viktiga sätt. För det första kan tumörer inte växa om det normala säkerhetssystemet i kroppen upptäcker dem och utlöser deras självförstörelse, så cancer blockerar ofta mekanismerna genom vilka kroppen markerar okontrollerad vävnadstillväxt för apoptos. För det andra inaktiverar cancerceller de gener som kodar för de nödvändiga proteinerna för att förstöra maligna celler. Kemoterapier drar fördel av förhållandet mellan apoptos och cancer genom att skada tumörer och markera dem för döden.
Apoptos uppstår när kemiska signaler initierar en process av självförstörelse i en cell, genom förändringar i membranet, nedbrytning av DNA:t i kärnan och nedbrytning av cellulära proteiner av specialiserade enzymer. Det finns två typer av vägar som gör att en cell genomgår apoptos: den inneboende, som initieras av DNA-mutationer, och den yttre, som tar sina ledtrådar från utsidan av cellen. Den yttre vägen kan utlösas av hormoner, toxiner och andra molekyler som kan aktivera speciella platser på cellen som kallas dödsreceptorer.
Under de tidiga stadierna av tumörbildning uppstår mutationer i DNA:t som förändrar förhållandet mellan apoptos och cancer som tillåter okontrollerad celltillväxt. Cancer involverar patologiska förändringar i cykeln genom vilken celler reproducerar och prolifererar, händelser som normalt utlöser apoptos när de upptäcks i friska celler. Detta görs ibland genom att undertrycka genernas kodning för viktiga proteiner som kroppen använder för att signalera cancervävnader för eliminering genom apoptos. Tumörer kan också utsöndra kemiska budbärare som förvirrar eller blockerar processen som vanligtvis skulle beordra cancerceller att genomgå självförstörelse.
En viktig gen, p53, kodar för budbärarproteiner som orsakar apoptos. Vissa cancerformer orsakade av virus undertrycker aktiveringen av denna gen och gör tumörceller mindre känsliga för aktivering av dödsreceptorerna. Oavsett om det orsakas av virus eller inte, ökar cellulär produktion av tillväxtfrämjande ämnen i tumörer. Normalt reagerar kroppen på okontrollerad spridning av en viss celltyp genom att orsaka massapoptos, men under onkogenes – bildandet av cancer – snedvrids balansen mellan apoptos och cancer mot celltillväxt, inte död.
Kemoterapeutiska behandlingar beror ofta på förhållandet mellan apoptos och cancer. De flesta av dessa läkemedel stör också DNA-syntes och celldelning eller tillväxt, men dessa mekanismer arbetar i slutändan för att förstöra tumörcellerna innan de delar sig och gör fler kopior av sig själva. Olika läkemedel aktiverar olika punkter längs vägen som leder till programmerad celldöd också, ibland genom att öka känsligheten hos dödsreceptorerna på tumörcellerna. Eftersom vissa maligniteter inte längre svarar på självförstörelsesignaler är forskare intresserade av att utveckla kemoterapier som kan inducera naturliga apoptoshändelser direkt.