和放射线一样，细胞毒素化疗会变成一把双刃剑：一方面治疗癌症，另一方面引发癌症。

首先,快速连续地施用标准的抗白血病药物;然后,在确定的时间间隔下,将氨甲喋呤通过脊髓穿刺注人脊髓;用高剂量的X射线照射大脑;之后,化疗由更高剂量的药物和交替的间隔期进行巩固,“使用最大耐受的剂量”。患者往往还需要抗生素和输血,通常连续进行几周。长达两年半的疗程中涉及多次辐射照射、大量验血、几十次脊髓穿刺、多次静脉注射药物—这是如此精确、髙要求的策略,单单是为了正确地调整剂量和进行监测,都势必要牺牲几个病人才有可能做到。因此,有期刊拒绝刊出报道。即使在圣犹大医院,这种疗法也被认为毒性太强,年长的研究员了解其中的风险,不愿意冒险。因此,这个试验在平克尔的监督下,被分配给了相对年轻的内科医师。平克尔称其为“全面治疗”。

平克尔及其同事对原有疗法进行了四项重要革新。
首先,平克尔解释说组合药物对引起缓解是必要的,却是远远不够的。也许我们需要组合的组合—六种、七种甚至八种化学毒素彼此混合搭配,以获得最大的效果。
第二,由于强力的化学药品无法打破血脑屏障,很容易引起神经系统的复发,也许需要把化疗药剂注射到浸入脊髓的液体,逐步灌入神经系统。
第三,或许仅用滴注法也是不够的。既然X射线能穿越血脑屏障,深入大脑,也许人们需要用高剂量的放射线照射颅骨,杀死脑内残余的癌细胞。
最后,正如李敏求在治疗绒毛癌时所发现的,也许化疗不应仅持续几周或几个月,像弗雷和弗雷瑞克做的那样,而应该坚持一个月又一个月,持续到两年,甚至三年。

化疗会造成男性和一些女性永远失去生育能力。细胞毒素药物引起的免疫系统丧失会引发特殊的感染——一种由卡氏肺孢子虫引起的罕见肺炎。第一例成人病例在一位接受了MOPP疗法（甲基苄肼、长春新碱、氮芥、强的松）的病人体内发现。也许化疗最令人不安的副作用会在十年以后才出现。几位由霍奇金病治愈的年轻人,可能由于早期MOPP化疗,又出现了第二种痛症,它通常是一种有极富攻击性和抗药性的白血病。和放射线一样,细胞毒素化疗会变成一把双刃剑:一方面治疗癌症,另一方面引发癌症。

氨喋呤或氨甲喋呤,是科学家灵光乍现的产物(法伯通过猜测叶酸拮抗剂可能阻碍白血病细胞生长,发现了氨喋呤)。其他一些,比如氮芥或者放线菌素D,是机缘巧合的产物,比如人们偶然发现芥子气或土壤细菌能杀灭癌细胞。而其余的,比如6-巯基嘌呤,来自药物筛选工作—一检测上千种分子并找到少数几种拥有杀灭癌细胞活性的药物。

1960年,临床中心引进了另一种新的抗癌剂,令药物与剂量之间可能的排列组合进一步增加。这个新来的“长春新碱”( vincristine)是一种有毒的植物碱,来自马达加斯加的长春花。1958年,礼来制药厂在一个药物探索项目中,研磨了几万磅植物原料,用各种生物化验检测提取物,发现了长春新碱。最初,长春新碱被用作抗糖尿病药物,但人们发现,小剂量的长春新碱能杀死白血病细胞。像白血病细胞这样生长快速的细胞,往往要产生个蛋白质骨架(微管)使两个子细胞彼此分离,从而完成细胞分裂。长春新碱通过绑定微管末端,使细胞骨架在它的控制下不能正常运作。因此,在字面上使人想起使它得名的那个拉丁语词。

这种情况让人们想起了肺结核。和癌细胞一样,如果只使用一种药物的话,引起结核病的分歧杆菌也会对抗生素产生抗性。从单一药物中存活下来的细菌,会分裂增殖、产生突变,获得抗药性,因而导致之前的药物失去效果。为了阻止这种抗性,治疗结核病的医生们不得不使用抗生素的“闪电战”,也就是同时使用两种或三种抗生素,如同一张厚实的“药毯”,来闷死所有分裂的细胞,击退细菌的抗性,因而尽可能彻底地消灭感染。

20世纪40年代,土壤微生物学家塞尔曼·瓦克斯曼对土壤微生物世界进行了系统的研究,并提纯了一系列不同种类的抗生素。(正如青霉菌株能产生青霉素一样,细菌也能产生抗生素,与其他微生物进行“化学站”。)在一种叫作“放线菌”的杆状微生物中,就有这样一种抗生素。瓦克斯曼称其为“放线菌素D”。放线菌素D是一种巨大的分子,形状像古希腊雕像,上面有一个小的无头“躯干”和两个展开的翅膀。瓦克斯曼发现它能与DNA结合并破坏DNA。它拥有杀死细菌细胞的能力。但不幸的是,它同样也能杀死人体细胞,这就限制了它作为抗菌剂的用途。