非典型性垂体腺瘤，尤其是指经最大程度的多模式治疗后，有复发或进展的非典型性垂体腺瘤，可能需要辅助化疗来达到肿瘤控制。选择的非典型性垂体腺瘤可用化疗药物如替莫唑胺进行辅助治疗，再补充放射治疗。替莫唑胺(Temozolomide)是一个非细胞周期依赖性的烷基化前体药物，很容易穿过血脑屏障后进行代谢形成其活性形式，引起O6位置的鸟嘌呤的甲基化，对DNA有细胞毒性。
2006年Syro报道替莫唑胺治疗垂体腺瘤的首批病例的其中之一。在这例患者中，复发性激进难治性泌乳素瘤辅助替莫唑胺治疗，患者出现血清泌乳素水平下降，以及肿瘤肿块的缩小。从那时起，至少有105例垂体腺瘤报告(有些在在2004年WHO命名非典型性垂体腺瘤之前)已经使用替莫唑胺治疗，并且尽管许多作者报告疾病稳定或肿瘤体积减小，尚无持久性应答反应或治愈的记载。
在最大的使用替莫唑胺治疗的24例局部激进难治性垂体腺瘤和垂体癌的研究系列中，中位随访期32.1个月，48%患者出现肿瘤缩小(43%)或高泌乳素血症降低(5%)，所有患者(其中70%的患者有初始应答反应)中的34%，持续不变。54%的患者有不良副反应。最常见的严重副作用是血小板减少，但未必导致停药。
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