肿瘤干细胞与异常器官发生
癌症研究基本上聚焦于对引起癌细胞遗传学改变的确定。这使我们对肿瘤形成和恶性转化的分子和生物化学通路方面的认识有了极大的提高。但是当我们聚焦于肿瘤分子生物学时，我们对癌细胞分子生物学的了解却已经滞后。也就是说，尽管我们已了解了在增殖和活细胞模型中详尽的细胞突变结果，如纤维母细胞或细胞株中，但我们常常仅靠推测这些突变对实际的癌细胞作用的结果。这有碍于我们解释确定的突变，有碍于设计新的抗癌治疗方法。
肿瘤可被视作是致瘤癌细胞通过累积突变而获得了不定增殖能力的异常器官的开始。如果将肿瘤视作异常的器官，那么正常干细胞生物学的原理能更好地用于理解肿瘤是如何发生的。实际上，许多观察表明正常干细胞与肿瘤细胞之间有一定的相似。正常干细胞和肿瘤细胞均有广泛的增殖潜能，以及产生新（正常或异常）组织的能力。肿瘤组织和正常组织均由不同的细胞组成，且有不同的表型特征和不同的增殖潜能。因为多数肿瘤有克隆的起源，肿瘤癌细胞很可能产生表型改变了的子代细胞，包括具有不定增殖潜能的癌细胞和有限的或不具有增殖能力的癌细胞。这表明了肿瘤细胞经历了类似正常干细胞自我更新和分化的过程。
虽然，肿瘤中的不同细胞是持续突变的结果，肿瘤中这些不同的细胞也象是来自癌细胞的异常分化。资料显示，许多类型的癌细胞包含有癌细胞及具有不同表型的细胞，这反映了分化也发生于肿瘤组织中。正常分化标志在肿瘤癌细胞中的不定表达显示一些肿瘤中的不同细胞是肿瘤细胞异常分化的结果。例如；在慢性髓系白血病中髓细胞标志的不定表达，外周神经原标志的不定表达，在乳腺癌细胞中乳蛋白和雌激素受体的不定表达。
换句话讲，正常干细胞和肿瘤细胞引起细胞表型不同，显示了细胞不同的分化程度。因此，肿瘤细胞能够引起如肿瘤干细胞，他们经过类似于正常干细胞在器官形成过程中所经历的异常或无调节的过程。肿瘤细胞的行为类似于正常干细胞，使得癌细胞趋于显示其正常来源细胞的功能与表型的属性，也就不令人吃惊了。
肿瘤干细胞的证据
首先来自白血病与多发性骨髓瘤的广泛资料显示仅有极少亚群的癌细胞能广泛地增殖。如来自小鼠腹水的骨髓瘤细胞、分离出的正常的造血干细胞、在体外克隆形成实验中能够形成克隆的癌细胞仅占万分之一至百分之一（53）。在白血病细胞移植实验中，仅有1--4%的比例形成脾脏内克隆。白血病细胞克隆形成的差异反映了正常造血干细胞的克隆形成的差异，这些已克隆的白血病细胞被认为是白血病干细胞。有两种可能性存在：要么所有白血病细胞具有较低的广泛增殖的能力，如在上述这些实验中所有白血病细胞均有白血病干细胞的潜能；要么多数白血病细胞不能广泛增殖，仅少量细胞可定义为克隆形成细胞亚群。为证明第二种可能性，有必要分离不同种类的白血病细胞并显示某一亚群具有高度的克隆形成能力，而其它细胞在克隆形成时表现为逐渐衰竭减少。这一实验已由Dick及其同事们完成，他们并且预测了病人的AML干细胞被纯化后应是 CD34+CD38-细胞。尽管实际上这些细胞 代表比例可变的一小部分AML细胞（每一病人中占0.2%）。它们是能将人的AML经移植转移给大部分NOD/SCID小鼠的细胞。这排除了第一种可能性---即所有的AML细胞均有相似的克隆形成能力，并显示可 预知的细胞亚群是有持续较高的增殖和传递该病能力的细胞。
