正常细胞转变成癌细胞，意味着癌变过程的结束。但随着癌细胞的生长，癌细胞群体的增大，癌细胞本身的变化并未停止，使已形成的恶性肿瘤变得分化更差，繁殖更快，恶性程度更高。这一过程称为恶性肿瘤的演进。

恶性肿瘤的起源 机体的恶性肿瘤，大都是从体内的正常细胞，在某些致癌因素的作用下，逐渐转变成为恶性细胞，体内细胞的恶性转化过程称为癌变。在活体内追踪正常细胞如何变为恶性细胞的过程非常困难，在目前条件下几无可能。人们在近数十年中逐渐建立了在体外培养条件下使细胞发生恶变的实验模型。为与体内癌变过程相区别，一般称为细胞的转化或恶性转化。目前已能在培养条件下，使小鼠和地鼠的正常成纤维细胞在病毒或化学致癌物的作用下发生转化;并有可能利用形态学、生物学、生物化学或生物物理学的方法追踪：①观察细胞转化的每一步改变; ②比较转化细胞和相应正常细胞之间的各种差别; ③探索使转化细胞逆转或进一步分化的条件。一般认为，转化细胞和正常成纤维细胞有下列区别：

1977年以来，国内外已有个别报道能在体外培养条件下，用化学致癌物使人体正常细胞转化为恶性细胞。这是目前直接研究人体细胞癌变过程的唯一途径。但体内细胞所处的环境比体外培养细胞更为复杂。即使是培养条件下的细胞转化，其变化亦非常复杂，至今尚未明确何种变化最为关键。

癌变的两种假说 主要有两大类： ①突变假说： 从细胞水平看，恶性细胞的自主性、浸润性和转移等特征都是可遗传的，在恶性细胞增殖过程中逐代传递下去。因此，大多数学者认为癌变涉及细胞核内遗传物质的突变。如肿瘤病毒致癌往往是通过病毒核酸本身或其逆转录成的DNA直接整合到细胞的DNA中，使细胞增加新的肿瘤基因; 物理致癌因子(如X线、紫外线)主要损伤细胞的DNA，引起突变; 不同化学致癌物其致癌性的强弱常与其同细胞DNA优先结合的能力相平行; 某些具有先天性缺陷的病人，易患肿瘤的倾向比常人高许多倍，这些缺陷涉及与DNA修复有关的酶系。这些事实都支持癌变是一种突变的假说。②外遗传决定的假说： 近年来有些人主张癌变是由外遗传决定的，即认为癌变由基因表达所决定，是一种细胞分化的差错，并不涉及基因本身的突变。支持这种假说的事实如下： 把小鼠的卵巢摘除并植入脾脏，使卵巢和垂体间激素的关系受到破坏，移植的卵巢在垂体激素的持续刺激下发生癌变; 把小鼠早期胚胎组织植入睾丸可恶变为畸胎癌;如把畸胎癌细胞植入早期囊胚泡，则畸胎癌细胞又能正常分化，参与新生小鼠的组成，生出来源于正常合子和畸胎癌细胞的嵌合体小鼠。另外，将塑料薄膜植入小鼠皮下，可诱发纤维肉瘤，但如将薄膜剪成小块或使膜上有许多足以使细胞胞突互相接触的小孔，即不至于发生恶变。因此，这种恶变的原因似乎就在于阻断了细胞间的正常交通。人体瘢痕组织发生恶性变的原因可能与此类似。在以上例证中发生基因突变的可能性较小，比较合理的解释是细胞在促癌因子作用下加速增殖的过程中，发生基因表现上的差错而成恶性生长。尽管如此，已知的人类致癌物基本上都是诱变物，基因突变可能仍是人类恶性肿瘤发生的主要原因。但外遗传因素在促使肿瘤的发生上，具有十分重要的理论和实践意义，目前外遗传决定的假说已引起更多的注意。肿瘤的单克隆起源 一个肿瘤是否起源于一个瘤细胞，即是否为一个最初恶化细胞的无性繁殖系(简称克隆)?三十年代后期有人将一个可移植的小鼠白血病细胞植入健康小鼠，结果后者发生了白血病，说明一个白血病细胞可引起白血病。但考虑到小鼠白血病的病毒病因，这个实验尚不能排除白血病细胞内的病毒被释出，感染并转化了宿主正常白细胞的可能性。五十年代末，作者将大鼠的可移植实体瘤(Jensen肉瘤)制成细胞悬液，给165只新生大鼠各接种一个瘤细胞，结果在3只大鼠的接种部位长出了形态上和生长特性上同Jensen肉瘤一样的肿瘤，说明单个瘤细胞确可在动物体内增殖形成肿瘤。但这一实验仍未能回答人体肿瘤是否可来自一个细胞。直到六十年代Lyon提出假说，认为女人在胚胎发育早期，两条X染色体中，必有一条要随机地被灭活;X染色体上编码的葡糖6磷酸脱氢酶(glucose-6-phos-phate dehydrogenase，G6PD)在黑人中已知具有显著的多态现象，不少黑人妇女被检出在G6PD上是嵌合体; 从而使检查人体肿瘤的单克隆或多克隆来源成为可能。其后检查了黑人妇女的多种肿瘤，发现大多数恶性肿瘤都表现出一种单一的G6PD，说明是单克隆起源，因为这些妇女的正常器官或组织，即使是很小的一块，也都表现两种G6PD。有些恶性肿瘤具有特征性的标记染色体，如慢性粒细胞性白血病的Ph¹染色体和Burkitt淋巴瘤细胞的第8和14号染色体的改变等，均证明这些肿瘤的单克隆起源。肿瘤单克隆起源的事实，对于癌变的突变假说也是一个有力的支持。

恶性肿瘤的生长 实体性恶性肿瘤一般都在血管外生存繁殖。当一个癌细胞繁殖到直径为1～2mm的球状团块时，在摄取氧和营养物质以及排除废物方面就会发生困难。此时，若无血管长入，癌细胞就进入“潜伏”状态。恶性肿瘤细胞能释放一种弥散性物质，刺激邻近毛细血管的内皮细胞增生，形成毛细血管芽，并伸向肿瘤。这种能刺激机体增生毛细血管芽并向瘤体伸入的化学物质是一种分子量为10万左右的核糖核蛋白，称为肿瘤血管生成因子。这种毛细血管芽一旦长入瘤体，肿瘤的生长速度立即加快，两周之内，瘤体增长速度比无血管阶段快1～2万倍。有的瘤体内血管所占体积可达50%。当瘤体直径超过1cm时，肿瘤生长速度再次下降，因血管内皮细胞的生长赶不上肿瘤细胞的生长速度，随着瘤块体积的增大，中央部分的血管因受压而影响该部位的血供，造成瘤块中央区的坏死。将血管生成因子注入动物体内，可在24小时内使附近3～5mm范围内的毛细血管内皮细胞合成DNA，随之进行有丝分裂，长出毛细血管芽。如在无血管的部位(如角膜)植入瘤组织，则角膜周围的血管即长入角膜，直达瘤体;如植入正常组织则不会发生此种血管反应。大多数恶性细胞都能释放这种血管生成因子。如能用免疫学方法或其它手段抑制此因子的生成或阻断其作用，应可使实体瘤不能繁殖增大，长期保持在“潜伏”状态，从而达到实际上的无害化。

肿瘤的演进 正常细胞变为癌细胞或发展成病理或临床可察知的肿瘤后，癌细胞的变化并未停止。恶性肿瘤可由于肿瘤的演进而逐渐变得更加恶性。如子宫颈原位癌可在数年内保持相对稳定，以后穿过基底膜，侵犯周围组织，成为浸润癌;这时，如用放射治疗未能根治，则剩余的癌细胞可能以更快的速度增殖，并成为抗放射线者，最后甚至引起腹水，癌细胞在腹水中亦能大量繁殖。此一过程反映了癌细胞演进的大体轮廓。肿瘤的演进给临床治疗造成一系列的困难。例如原来可用激素控制的肿瘤后来变成非激素依赖性，原对放射线敏感的成为不敏感，原来用某种化疗药物取得缓解的肿瘤，待复发时可能呈耐药性，甚至依赖药物而生长。这种现象在细胞形态上也往往有所反映。复发瘤或转移灶的癌细胞形态常比原发灶的分化程度低，核分裂相也较多。如进行染色体检查，则见肿瘤的演进常伴有染色体数目和结构的改变。如慢性粒细胞性白血病患者在相当长的时间内病情比较稳定，白血病细胞内均可找到一条Ph¹染色体。一旦发生临床上的急性变，则病情迅速恶化，短期内即引起病人死亡。此时甚或早在临床上显示急性变症状前，检查病人的白血病细胞染色体，已可发现两个Ph¹染色体或其他染色体数目和结构的畸变。发生演进的机理尚未完全阐明，大体可认为癌变细胞的遗传物质不象正常二倍体细胞那样平衡和稳定，极易在增殖过程中产生多种更不平衡和更不稳定的畸变干细胞，使肿瘤成为遗传上越来越不均一的细胞群体;其中适应性强，生长速度快且代谢旺盛的干细胞不断取得优势，成为肿瘤的主要成分。这种遗传上极不均一的瘤细胞群体显然比早期的群体更难用某种单一的手段加以消灭; 而且不足量或不适当的放疗或化疗本身就是诱变剂，除使肿瘤细胞群体发生更多的突变外，还起到选择的作用，对射线或药物敏感的细胞杀死，耐射线或耐药的细胞则继续繁殖，形成更难对付的瘤块。目前普遍采用综合疗法可使疗效有较大提高。