烷化剂：扰乱DNA蓝图
烷化剂将一个小的活性碳基团连接到DNA上，最常见的是连接到鸟嘌呤。如果它同时与两条链结合，就形成一个细胞无法拆开复制的交联。DNA蓝图被卡住；细胞触发自身死亡。由于烷化剂无论细胞是否正在分裂都会损伤DNA，它们在很大程度上是非细胞周期特异性的——这一对比值得与下一个家族对照。
环磷酰胺是一个经典例子——也是一种前药，意思是它在肝脏将其转化为活性形式之前没有活性。一个可预测的危害：它的一种分解产物刺激膀胱，因此患者需要水化，有时还会给予保护剂。像顺铂这样的铂类药物通过交联DNA起类似作用，其标志性毒性是肾损伤（肾毒性），因此充分补液是常规。
抗代谢物：假冒的组成单元
抗代谢物是赝品。它与DNA的天然组成单元——碱基、糖、叶酸等维生素——足够相似，以至于细胞要么把它掺入（然后窒息），要么浪费酶去试图利用它。例如甲氨蝶呤阻断细胞制造新DNA碱基所需的叶酸通路。由于这种损伤只有在细胞主动复制DNA时才有意义，抗代谢物具有强烈的S期特异性——这是细胞周期特异性的明确例子。
抗有丝分裂药与拓扑异构酶抑制剂
细胞在M期分裂时，沿着称为微管的“绳索”将复制好的染色体拉开。抗有丝分裂药破坏这些绳索。长春花生物碱（长春新碱）阻止微管组装；紫杉烷类（紫杉醇）将其冻结使其无法解聚。无论哪种方式，细胞都无法完成有丝分裂而死亡。它们具有M期特异性。其标志性副作用是神经损伤，因为神经元依赖微管沿长轴突运输货物。
第四个家族，拓扑异构酶抑制剂，靶向在DNA复制时缓解其扭转张力的酶。阻断拓扑异构酶，DNA链就会断裂并保持断裂。多柔比星（它还嵌入DNA）和伊立替康在此起作用。多柔比星臭名昭著的剂量限制性毒性是对心脏的毒性，这就是为什么要仔细追踪患者的终生累积剂量。
The four classic cytotoxic families at a glance Family What it hits Cycle phase Signature toxicity -------------------- ------------------- ------------- ------------------- Alkylating agent DNA (cross-links) nonspecific bladder / kidney Antimetabolite DNA-building enzymes S phase mucositis, marrow Antimitotic microtubules (M) M phase peripheral nerves Topoisomerase inhib. DNA-unwinding enzyme late S / G2 heart (doxorubicin) Shared by all four: bone marrow suppression, hair loss, nausea (the price of attacking any fast-dividing cell).