Zdravila za kemoterapijo ciljajo na specifične značilnosti rakavih celic, ki so nenormalne celice, katerih genetski material je mutiral. Stopnja mutacij je tako visoka, da je vsak tumor sestavljen iz celic z različnimi mutacijami. To lahko omogoči celici in njenim produktom, da spremenijo videz. Zdravilo proti raku morda ne prepozna ciljnih celic ali pa tumor lahko aktivno blokira delovanje zdravila. Mutacije in njihovi rezultati so zato zelo pomembni za raziskave odpornosti na zdravila pri raku.
Odpornost na zdravila pri raku se razvije, ko tumor vsebuje tako občutljive kot odporne celice. Zdravilo uniči občutljive celice, vendar pusti odporne. Na začetku lahko zdravilo zmanjša tumor in zdi se, da zdravljenje deluje.
Ker je značilnost rakavih celic, da se nenadzorovano razmnožujejo, lahko ostanki raka začnejo znova rasti. Kemoterapija zato običajno uporablja več kot eno zdravilo. Različna delovanja zdravil lahko ciljajo na celice z različnimi mutacijami.
Vsakič, ko se celica razmnožuje, lahko genetski material v celici trpi zaradi mutacije, ki je sprememba genetskega zaporedja. Geni celice so načrt za strukturo in produkte te celice. Mutacije so lahko koristne, nevtralne ali škodljive za celico. Ugodne mutacije včasih omogočajo celici, da preživi napad, kar povzroči odpornost na zdravila pri raku.
Občasno lahko rakave celice vsebujejo nenormalno količino kromosomov. Ljudje imajo običajno 46 kromosomov, od katerih je polovica dvojnikov ostalih 23. Odpornost na zdravila pri raku je verjetnejša, če tumor vsebuje celice z manj ali več kot 46 kromosomi.
Zdravila proti raku bodo morda morala vstopiti v celico za izvajanje terapevtskega delovanja. Zunanje strukturne komponente celice se lahko spremenijo z genetsko mutacijo. Te sestavine je mogoče spremeniti ali zmanjšati število tarč za zdravila.
V primeru estrogenskega receptorja pri raku dojk ali jajčnikov se lahko ciljna komponenta popolnoma izgubi. V teh primerih zdravilo ne more priti skozi membrano v ustreznih količinah ali sploh ne. Tumorske celice so lahko tudi sposobne poslati zdravilo nazaj iz celice, potem ko pride noter. Rakava celica ima lahko tudi povečano sposobnost, da razgradi zdravilo, ko vstopi v celico.
Drugo zdravilo lahko deluje tako, da se veže na določeno molekulo in blokira njeno delovanje. Če je gen za tarčo mutiran, se lahko videz molekule spremeni dovolj, da se prepreči odkrivanje zdravila. Celica lahko proizvede tudi povečano koncentracijo ciljne molekule, kar nekaterim omogoči, da uidejo zdravilu. To se lahko zgodi, če genom celice vsebuje več kopij ustreznega gena kot običajno ali če lahko celica stimulira gen, da proizvede veliko več molekul kot običajno.