Studie in vitro prokázaly, že pemetrexed se chová jako antifolát cílený na různé orgány tím, že inhibuje thymidylátsyntázu (TS), dihydrofolátreduktázu (DHFR) a glycinamid ribonukleotid formyltransferázu (GARFT), které jsou klíčové enzymy závislé na folátu pro biosyntézu thymidinu a purinových nukleotidů de novo.
In vitro- forsøg har vist, at pemetrexed fungerer som et bredspektret anti- folat ved at hæmme thymidylatsyntase (TS), dihydrofolatreduktase (DHFR) og glycinamidribonucleotidformyltransferase (GARFT), som er folatafhængige nøgleenzymer i forbindelse med de novo- biosyntesen af thymidin og purinnukleotider.