临床上经常遇到有些肿瘤随着时间的延长，其侵袭性更强、恶性程度更高，这种情况是肿瘤又一次质变，不同于肿瘤细胞数目增多、体积增大等量方面的改变。这种现象就是所谓的肿瘤进展(tumor progression)。肿瘤恶性程度增加(包括加速生长、侵袭及远处转移等行为)的生物学基础就是肿瘤内部不断出现具有不同表型的亚群(subpopulation)，有的亚群有较快的生长速度，有的具有更强的侵袭性，有的具有更高的转移潜力，有的具有更弱的抗原性以逃避人体的免疫机制，有的亚群对激素和药物的敏感性以及对生长因子的依赖性都发生改变。
由此可见，虽然多数肿瘤是单克隆(单中心)起源的，但肿瘤到了能被临床上发现时，其后裔细胞已出现明显的异质性。癌变细胞由于其遗传的不稳定性，可由p53基因的丢失、先天或获得的DNA修复酶基因的突变等原因，使该细胞在克隆性扩增时很容易自发地产生突变。
这些突变积累到一定程度，就会获得新的生物学特性，这种细胞增殖后即形成新的亚群。在肿瘤的隐伏期，癌变细胞已经过多次分裂增殖，因此远在临床发现以前，肿瘤细胞的异质性就已经开始形成。不同的肿瘤，突变亚群发生率不同，有些肿瘤如骨肉瘤，当患者就诊时，其具有转移潜力的亚群就已产生;而另一些肿瘤如混合唾腺瘤，其具有侵袭性的亚群很少产生，即使有也是到了晚期才出现。
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