The present invention relates generally to methods of treating cancer with arginine deiminase, and in particular pegylated arginine deiminase.本発明は、一般に、アルギニンデイミナーゼ、特にペグ化アルギニンデイミナーゼを用いて癌を処置する方法に関する。一局面において、白血病を処置するのに使用するための、連結基を介してポリエチレングリコールに共有結合したアルギニンデイミナーゼを含む、化合物が提供される。別の局面において、上記白血病は急性骨髄性白血病である。別の局面において、上記白血病は再発性急性骨髄性白血病である。さらに別の局面において、上記白血病はリンパ性白血病または慢性骨髄性白血病ではない。なおさらなる局面において、患者における癌を処置するのに使用するための、連結基を介してポリエチレングリコールに共有結合したアルギニンデイミナーゼをオートファジー阻害剤と組み合わせて含む化合物が提供され、この癌は、膵臓癌、肉腫または小細胞肺癌である。