Chemoterapiniai vaistai yra skirti specifinėms vėžio ląstelių savybėms, kurios yra nenormalios ląstelės, kurių genetinė medžiaga mutavo. Mutacijų greitis yra toks didelis, kad kiekvienas navikas susideda iš ląstelių su skirtingomis mutacijomis. Tai gali leisti ląstelei ir jos produktams pakeisti išvaizdą. Vaistas nuo vėžio gali neatpažinti tikslinių ląstelių arba navikas gali aktyviai blokuoti vaistui atlikti savo darbą. Todėl mutacijos ir jų rezultatai yra labai svarbūs vėžio atsparumo vaistams tyrimams.
Atsparumas vaistams sergant vėžiu išsivysto, kai navike yra ir jautrių, ir atsparių ląstelių. Vaistas naikina jautrias ląsteles, bet palieka atsparias. Iš pradžių vaistas gali sumažinti naviką ir gydymas atrodo veiksmingas.
Kadangi vėžinėms ląstelėms būdinga tai, kad jos dauginasi nekontroliuojamai, vėžio likučiai gali vėl pradėti augti. Todėl chemoterapijoje dažniausiai naudojamas daugiau nei vienas vaistas. Skirtingi vaistų veiksmai gali nukreipti ląsteles su įvairiomis mutacijomis.
Kiekvieną kartą, kai ląstelė dauginasi, ląstelės viduje esanti genetinė medžiaga gali nukentėti nuo mutacijos, kuri yra genetinės sekos pasikeitimas. Ląstelės genai yra tos ląstelės struktūros ir produktų planas. Mutacijos gali būti naudingos, neutralios arba žalingos ląstelei. Naudingos mutacijos kartais leidžia ląstelei išgyventi ataką, o tai sukelia vėžio atsparumą vaistams.
Kartais vėžio ląstelėse gali būti nenormalus chromosomų kiekis. Žmonės paprastai turi 46 chromosomas, iš kurių pusė yra 23 dublikatai. Atsparumas vaistams sergant vėžiu yra labiau tikėtinas, jei navike yra ląstelių, turinčių mažiau arba daugiau nei 46 chromosomas.
Norint atlikti gydomąjį poveikį, į ląstelę gali tekti patekti priešvėžinių vaistų. Išoriniai ląstelės struktūriniai komponentai gali būti pakeisti dėl genetinės mutacijos. Šiuos komponentus galima pakeisti arba sumažinti vaistų taikinių skaičių.
Estrogeno receptorių, sergančių krūties ar kiaušidžių vėžiu, atveju tikslinis komponentas gali būti visiškai prarastas. Tokiais atvejais vaistas negali prasiskverbti pro membraną pakankamais kiekiais arba iš viso nepatenka. Naviko ląstelės taip pat gali išsiųsti vaistą atgal iš ląstelės, kai jis patenka. Vėžinė ląstelė taip pat gali turėti didesnį gebėjimą suskaidyti vaistą, patekusi į jį.
Kitas vaistas gali veikti prisijungdamas prie tam tikros molekulės ir blokuodamas jos funkciją. Jei taikinio genas yra mutavęs, molekulės išvaizda gali pakisti pakankamai, kad vaistas nebūtų aptiktas. Ląstelė taip pat gali gaminti padidintą tikslinės molekulės koncentraciją, leidžiančią kai kurioms pabėgti nuo vaisto. Taip gali nutikti, jei ląstelės genome yra daugiau atitinkamo geno kopijų nei įprastai arba jei ląstelė gali paskatinti geną gaminti daug daugiau molekulių nei įprastai.