Det er forholdsvis let, at finde eller udvikle lægemidler, der er effektive mod prokaryote celler og som ikke påvirker eukaryote celler fra mennesker. Disse to celletyper, adskiller sig væsentligt på flere måder, som for eksempel nærvær eller fravær af cellevægge, den fine struktur af deres ribosomer og detaljer omkring deres metabolisme. Således har selekteret toksicitet mange mål. Problemet er større, når patogenet er en eukaryot celle, som for eksempel en svamp, protozo eller en helmint. På celleniveau, ligner disse organismer i langt højere grad humane celler, end en bakteriecelle gør. Et lægemiddel der er målrettet disse patogener, skader normalt også værten. Vores arsenal mod disse typer af patogener, er langt mere begrænset end vort arsenal af antimikrobielle stoffer. Virale infektioner, er også særligt vanskelige at behandle, fordi patogenet er inde i værtens celler og fordi den genetiske information fra virusset, dirigerer den humane celle til at fremstille virus, snarere end at syntetiserer normale cellulære stoffer.
Nogle lægemidler har et smalt spektrum (de er smalspektrede antibiotika) af antimikrobiel aktivitet, eller en række mikrobielle typer de påvirker. Penicillin G for eksempel, påvirker Grampositive bakterier men meget få Gramnegative. Antibiotika, der påvirker en bred vifte af Grampositive eller Gramnegative bakterier, kaldes derfor bredspektrede antibiotika.
En primær faktor involveret i den selektive toksicitet af antibakteriel aktivitet, ligger i det ydre lag af lipopolysaccharid hos Gramnegative bakterier og de poriner der danner vandfyldte kanaler i dette lag (se figur 3.2.3.3c). Lægemidler, der passerer gennem porinkanalerne, skal være relativt små og forholdsvis hydrofile. Lægemidler der er lipofile (med affinitet for lipider) eller specielt store, kan ikke let trænge ind i Gramnegative bakterier.
Tabel 16.2.1, sammenfatter spektrum for aktiviteten af en række kemoterapeutiske lægemidler. Fordi identiteten af patogenet ikke altid umiddelbart er kendt, ville et bredspektret lægemiddel synes at have en fordel i behandlingen af en sygdom, da man derved sparer værdifuld tid. Ulempen er, at disse stoffer også ødelægger mange normale mikroflora hos værten. Den normale mikrobiota, konkurrerer med og kontrollerer væksten af patogener eller andre mikroorganismer. Hvis antibiotikummet ikke ødelægger visse organismer i den normale mikrobiota, men ødelægger deres konkurrenter, kan de overleve og blive til opportunistiske patogener. Et eksempel der kan forekomme, er overvækst af den gærlignende svamp Candida albicans, der ikke er følsom over for bakterielle antibiotika. Denne overvækst, kaldes en superinfektion, et begreb der også anvendes på væksten af et målpatogen, der har udviklet resistens over for antibiotikummet. I denne situation, som for eksempel når en antibiotikaresistent stamme, erstatter den oprindelige følsomme stamme, fortsætter infektionen.
